成灌線GSM-R系統互聯及測試研究

闞紹忠

（中鐵建電氣化設計研究院，北京 100043）

1 概述

成灌線是“5·12”汶川特大地震后首批災后重建的鐵路工程，全長56 km，其中高架橋長達40 km多，是連接成都市中心城區與周邊區（市）縣的第一條軌道客運快速通道，同時也是國內建成的首條市域鐵路。

GSM-R能夠在鐵路沿線的開闊地、山區、隧道和丘陵等各種地形地貌條件下提供無縫網絡服務。成灌線采用GSM-R作為主要通信技術，該線的GSM-R系統建設包括新建GSM-R核心網節點，沿線新建GSM-R基站19個。其中，GSM-R的核心網采用華為公司基于軟交換的GSM-R平臺，是國內第一個使用軟交換的GSM-R核心網，同時也是軟交換核心網設備首次應用在現網運營中。因此，為確保成灌線GSM-R系統的正常運行，保護工程投資，必須解決好成都核心網設備與現網中北京、武漢和西安設備的互聯問題。本文主要討論成都GSM-R節點與全路GSM-R節點的互聯方案及測試驗證方案。

2 互聯和互聯測試的必要性

GSM-R系統的互聯互通是不同廠家的設備接口按照統一協議標準進行互聯，保證各項功能可在不同廠家設備構成的網絡中實現。

實現互聯互通保證了基于GSM-R的各項業務的實現，有利于網絡長期發展，具體表現在以下方面。

（1）有利于形成良好競爭局面，保護工程投資，降低風險。

設備之間的互聯是形成多廠商供貨局面的技術基礎，是各廠家市場競爭的主要決定因素。實現互聯有利于節省網絡建設投資和運行維護成本，充分保證廠家的售后服務支持力度。

（2）有利于形成全網解決方案，最大限度發揮總體效益。

GSM-R網絡建設的目標是為全路運輸指揮調度、列車控制、運營管理系統中的移動體提供綜合通信平臺。設備的互聯互通是全網優化設計的前提基礎，只有這樣的前提下，才可能保證使整個網絡按照統一規劃、統一標準、統一資源原則進行組網，使整個網絡構成一個有機的整體，共享基礎設施和資源，開展綜合應用，最大限度發揮總體效益；才可能保證網絡架構的合理性，使其既能滿足近期發展的需要，又符合網絡的發展趨勢，充分保證系統的一致性、可靠性和可維護性。

3 成灌線GSM-R系統互聯方案

3.1 成灌線GSM-R系統結構

成灌線在成都設置核心網MSC/VLR/GCR/SSP、SGSN/GGSN設備，同時設置無線網絡設備BSC/TRAU/PCU，沿線設置基站進行單網覆蓋。另外，在成都設置GRIS、FAS交換機各1套，在調度所和沿線各車站設置調度臺、車站臺。成都核心節點采用軟交換平臺（2個MGW+1個MSC server），實現MSC/VLR/GCR/SSP的功能。網絡結構如圖1所示。

成灌線GSM-R網絡不是一個孤立的節點，而是要和全路集中設置的歸屬位置寄存器（HLR）、智能網業務控制點（SCP）、GROS、DNS、Radius、TMSC等實現互聯，下面我們將主要討論互聯方案。

3.2 電路域互聯方案

本次互聯需要實現成都核心節點與北京、武漢、西安核心網的互聯。成都MSC/SSP分別通過西安TMSC、北京和武漢TMSC/MSC/STP接入整個GSM-R系統。

成都節點與北京、武漢的電路域互聯采用E1數字中繼傳輸通道承載信令，并考慮備份冗余。另外，根據需求成都至武漢還需開通E1數字中繼用作話務傳輸通道。

成都節點與西安核心網TMSC/MSC電路域互聯采用E1數字中繼用作話務傳輸通道，信令部分通過北京、武漢STP轉接。

成都節點MSC/SSP與成都接入網BSC互聯調測期間，采用E1數字中繼用作話務傳輸通道，其中第1、5、9、13條E1的16時隙開信令，信令通過MGW轉接；與成都調度通信系統FAS及成都鐵路專用PSTN網絡互聯調測期間，采用E1數字中繼用作話務傳輸通道，信令通過MGW轉接。

另外，針對成灌線GSM-R系統編號計劃及互聯實施方案的要求，在成都專網匯接交換機上擴容ISUP 2 M接口和1個No.7信令模塊，滿足GSM-R與PSTN的互聯。

在與北京、武漢、西安TMSC/MSC/STP互聯前，需要完成成都至北京、武漢、西安傳輸通道調測，并保證通道正常，保證成都、北京、武漢、西安等相關網絡設備及業務編號提供并正確無誤。

成都核心網節點與北京、武漢、西安電路域互聯網絡結構如圖2所示。

成都MSC接入HLRi時，SCCP層路由采取負荷分擔的方式，將信令送到北京和武漢STP。成都MSC接入SCP/SMSC時，SCCP層路由采取主備用的方式，北京方向主用，武漢方向備用。

對于MTP層路由，成都MSC送到北京STP的信令除了設置成都至北京的直達路由外，還需設置成都MSC—武漢STP—北京STP的迂回路由；同理，成都MSC送到武漢STP的信令除了設置成都至武漢的直達路由外，還需設置成都MSC—北京STP—武漢STP的迂回路由。

3.3 分組域互聯方案

分組域互聯主要包括Gn接口與Gi接口。成都本地2臺路由器（CE）各引出2條FE以太網線，分別通過協議轉換器轉換為E1的方式連向北京節點的接入路由器（PE）以及武漢節點的接入路由器（PE），以實現成都SGSN/GGSN與北京/武漢SGSN/GGSN、成都SGSN/GGSN與北京/武漢DNS、成都GRIS與北京/武漢GROS、成都GGSN與北京武漢Radius、成都GRIS與北京/武漢DNS的訪問路由建立。

對于Gr接口，從SGSN引出2條E1與北京、武漢STP互聯，以實現SGSN與北京、武漢HLRi的準直聯信令鏈路。

核心網節點成都、北京、武漢分組域互聯網絡結構（信令、數據）見圖3、4所示。

成都SGSN接入HLRi時，SCCP層路由采取負荷分擔的方式，將信令送到北京和武漢STP。

對于MTP層路由，成都SGSN送到北京STP的信令除了設置西安到北京的直達路由外，還設置成都SGSN—武漢STP—北京STP的迂回路由；同理，成都SGSN送到武漢STP的信令除了設置成都到武漢的直達路由外，還設置成都SGSN—北京STP—武漢STP的迂回路由。

4 成灌線GSM-R系統互聯測試驗證方案

4.1 驗證測試接口

成灌線GSM-R互聯測試所涉及的接口及測試內容如下。

（1）C/D接口——移動業務交換中心/拜訪位置寄存器（MSC/VLR）之間的接口歸屬位置寄存器（HLR）：包括位置更新、補充業務、用戶數據管理、點對點呼叫處理、功能號注冊/注銷/查詢等。

（2）A接口——移動業務交換中心（MSC）與基站子系統（BSS）之間的接口：包括位置更新、資源指配和釋放、話音越區切換、數據呼叫越區切換、語音組呼業務、語音廣播業務、增強多優先級與強拆業務、功能號注冊/注銷/查詢、功能尋址、基于位置的尋址和補充業務等。

（3）E接口——MSC與MSC之間的接口：包括跨MSC的點對點呼叫測試、跨MSC的越區切換、補充業務、多優先級與強拆業務等。

（4）L接口——業務交換點（SSP）與SCP之間的接口：包括功能尋址、基于位置的尋址、接入矩陣、基于位置的呼叫限制、基于MSISDN的呼叫限制、不唯一車次號呼叫測試等。

（5）Gr接口——服務GPRS支持節點（SGSN）與HLR之間的接口：包括路由區更新、用戶數據管理、信令鏈路管理測試等。

（6）Gb接口——SGSN與分組控制單元（PCU）之間的接口：包括GPRS附著/去附著、GPRS路由區更新、PDP上下文激活/去激活、GPRS上下行數據傳輸、GPRS業務掛起和恢復、復位等。

（7）Gn接口——SGSN與SGSN之間的接口：包括SGSN間路由區更新、跨SGSN間的數據傳輸和健壯性測試等。

4.2 驗證測試的環境和組網

成都MSC/VLR與北京/武漢HLRi之間C/D接口、西安MSC/VLR與成都MSC/VLR之間E/G接口、成都MSC/SSP與北京/武漢SCP之間L接口的組網結構如圖5所示。

4.3 實施過程

參考NV（Network Vendor）-IOT FORUMN的IOT工作流程，并結合成都本地節點業務驗證等實際情況，測試的實施過程遵循如下步驟，如圖6所示。

（1）單機開通，并進行單機各項功能測試。

（2）單機開通后，確定設備的軟件版本和補丁項目。

（3）制定測試方案，包括測試配置和測試項目等內容。

（4）在測試方案的基礎上，制定測試案例和測試表格文檔，具體內容應包括測試方法、測試結構、測試前提條件、測試數據預置、測試方案以及具體測試項目。

（5）依照測試案例對各接口互聯和設備功能業務等進行測試，主要包括成都與北京、武漢互聯功能驗證測試，設備功能驗證和故障模擬測試等內容。

（6）測試過程中，針對發現的問題通過信令分析、查找規范等進行問題定位，然后進行網絡設備參數修改、補丁增加或刪除，最后分析解決問題。在此基礎上，進行問題的復測，并對已通過的測試項目進行復測，防止參數修改或補丁增減影響其他功能。

（7）測試完成后，形成測試報告，測試報告內容包含測試中的主要事件（測試計劃、測試過程中取得的成果等）、測試項目的最終狀態。

4.4 發現和解決的問題

互聯和測試過程中，針對出現的問題逐一進行了排查處理，舉例如下。

問題現象描述：武漢呼叫成都GSM-R移動用戶，呼叫失敗。STP修改數據后呼叫信令正常，但雙方都聽不到對方的講話。原因分析如下：

第一個問題，武漢呼叫成都GSM-R移動用戶失敗：通過對成都節點的信令分析，成都MSC沒有收到HLR發送過來的取漫游號碼（MSRN）的消息，而這個消息是呼叫成功必然經歷的信令流程，因此導致呼叫失敗，經排查修改數據配置后，信令交互正常。

第二個問題，HLR已經向MSC發送了索要MSRN的消息，MSC成功分配MSRN后向HLR發送了回送消息，信令流程正常，但雙方都聽不到對方的講話。從這個現象上判斷為雙不通問題，判斷為雙方電路CIC協商問題。雙方重新核對CIC后，互撥正常。

5 展望和總結

實施GSM-R系統的互聯及測試是保證客運專線安全運行的重要基礎，也是實現全路全程全網的必備條件。成灌線的互聯實現了國內的3個設備廠商GSM-R核心網設備的互聯，具有重要的歷史意義。本文具體闡述了成灌線SM-R系統互聯的方案，并舉例分析了互聯測試過程中出現的問題及其解決方案，為今后的GSM-R系統互聯及測試提供了技術經驗。

[1]鐘章隊，李旭，蔣文怡.鐵路綜合數字移動通信系統（GSM-R）[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]丁建文，楊焱，鐘章隊.淺析鐵路GSM-R系統互聯互通及測試[J].移動通信，2007，31（9）：52-55.