GSM-R 網絡優化測試總結

馬希利

GSM-R是專門用于鐵路移動通信的綜合數字移動通信系統，隨著GSM-R系統的推廣應用，對該系統的全面測試成為確保鐵路運輸安全的重要環節。

GSM-R系統測試主要分為四個階段，即規劃設計階段、安裝調試階段、網絡優化階段和竣工驗收階段。其中網絡優化階段是確保工程順利開通和移交的關鍵環節，通過對包西線GSM-R工程的建設開通和跟蹤測試，本文簡單總結了網絡優化階段的測試方法。

該階段主要通過無線覆蓋和語音呼叫測試來采集數據進行分析，主要包括場強覆蓋測試、語音通信QoS測試、分組數據(GPRS)QoS測試、電路數據(CSD)QoS測試四項內容，目前我國鐵路對分組數據(GPRS)QoS測試還沒有成熟的系統和方法，鐵科院通號所在大量的研究和測試的基礎上開發出了一套比較完善的測試設備并總結了一套比較完整的測試方法，測試系統主要通過兩個GPRS數據模塊來實現，另外加上GPS以及鐵路應用配套的計距設備，通過專用測試軟件進行控制，本文對此不再贅述，只對現場應用的場強覆蓋測試、語音通信QoS測試、電路數據(CSD)QoS測試三項內容進行陳述。

1 場強覆蓋測試

我國GSM-R系統目前的覆蓋標準是針對車頂天線的覆蓋情況，所以測試的時候需使用車頂天線。測試軟件控制測量接收機跟蹤測試手機，測試GSM-R服務小區公共信令信道(BCCH)的下行覆蓋場強。小區選擇或小區重選時，測量接收機可以把測試頻點自動跟蹤到和手機一致的頻點上。設測量接收機采樣為距離觸發的方式，4 cm采樣一次，使用峰值檢波的方式。計距設備從車輪接收距離脈沖，計算機控制其4 cm輸出一個脈沖給測量接收機。

GPS將采集到的經緯度、高度、速度等位置信息實時傳送給計算機，通過測試顯示出列車運行路線。

由于我國鐵路目前的GSM-R小區呈鏈狀分布，所以一個往返便可分別完成對該路線上下行覆蓋的測試。

上述方法是針對一臺測量接收機的情況，另外根據實際需要，可以配置多臺測量接收機。

2 語音通信QoS測試

語音通信QoS測試的主要方法是使用測試手機進行撥打通話，測試軟件通過對測試手機狀態和信令的分析，計算出評價通信質量的各項數據。主要測試下面幾個參數。

2.1 切換成功率

1)定義:切換成功率=成功切換次數/總切換次數。切換成功是指測試手機收到下行“HO COMMAND”消息，并發出“HANDOVER COMPLETE”消息。總切換次數是指移動臺收到“HO COMMAND”消息的次數。

2)測試方法:使用測軟件控制測試手機完成該測試內容。測試手機采用長時間與固定終端通話方式，在列車移動過程中檢測切換信令，完成切換功能。測試軟件根據切換信令計算切換成功率。數據統計如表1所示。

2.2 切換執行時間

1)定義:測試手機在通話狀態下，收到下行“HANDOVER CO-MMAND”消息到切換成功上行發送“HANDOVER COMPLETE”消息為止的時長。

2)測試方法:使用測軟件控制測試手機完成該測試內容。測試手機采用長時間與固定終端通話方式，在列車移動過程中檢測切換信令，完成切換功能。使用測試軟件統計切換執行時間。數據統計如表2所示。

表1 切換成功率統計

表2 切換執行時間統計

2.3 呼叫建立時間

1)定義:測試手機在撥打通話時發出“CM SERVICE REQUEST”消息直到收到下行“CONNECT/ALERT”消息的時長。

2)測試方法:使用測軟件控制測試手機完成該測試內容。測試手機撥打固定終端或移動臺進行通話，最大接入時間15 s，每次通話時長30 s，呼叫間隔30 s;在列車移動過程中檢測信令，使用測試軟件統計呼叫建立時間。數據統計如表3所示。

表3 呼叫建立時間統計

2.4 呼叫成功率

1)定義:呼叫成功率是指在呼叫建立過程中，成功占用話音信道(TCH)的成功率。呼叫成功率=成功呼叫次數/總呼叫次數。需要通過大量撥打測試獲得數據。

2)測試方法:使用測軟件控制測試手機完成該測試內容。測試手機撥打固定終端或移動終端并通話，最大接入時間設為15 s，每次通話時長30 s，呼叫間隔10 s;如出現呼叫建立失敗，間隔30 s進行下一次試呼，并記為一次呼叫失敗。數據統計如表4所示。

表4 呼叫成功率統計

2.5 掉話率

1)定義:掉話是指在通話過程中由于覆蓋或干擾等異常情況造成話音信道(TCH)上的掉話。掉話率=掉話次數/總呼叫次數。需要通過大量撥打測試獲得數據。

2)測試方法:使用測軟件控制測試手機完成該測試內容。測試手機撥打固定終端或移動臺并通話，最大接入時間15 s，每次通話時長5 min;在通話狀態下，如出現異常掉話，間隔30 s進行下一次試呼，并記為一次掉話。數據統計如表5所示。

表5 掉話率統計

3 電路數據(CSD)QoS測試

電路數據(CSD)是基于GSM-R網絡本身的一種數據交換方式。電路數據的測試要通過專用的測試軟件控制GSM-R模塊(需支持電路數據)，使其與地面電路域數據服務器之間以CSD的方式傳輸數據。CSD測試主要有以下幾個方面的內容。

3.1 連接建立時間

1)定義:GSM-R模塊從發出“ATD XXX”消息直到收到下行“CONNECT＊＊＊”結果碼的時長。

2)測試方法:使用測軟件控制GSM-R模塊完成該測試內容。測試模塊向地面電路域數據服務器發起連接，最大接入時間15 s，每次通話時長30 s，呼叫間隔30 s;在列車移動過程中檢測信令，使用測試軟件統計連接建立時間。數據統計如表6所示。

表6 連接建立時間統計

3.2 連接建立成功率

1)定義:連接建立成功率是指在連接建立過程中，成功占用話音信道(TCH)的成功率。連接建立成功率=成功連接次數/總呼叫次數。需要通過大量撥打測試獲得數據。

2)測試方法:使用測軟件控制GSM-R模塊完成該測試內容。測試模塊向地面電路域數據服務器發起連接，最大接入時間設為15 s，每次通話時長30 s，呼叫間隔10 s;如出現呼叫建立失敗，間隔30 s進行下一次試呼，并記為一次連接建立失敗。在列車移動過程中檢測信令，使用測試軟件統計連接建立成功率。數據統計如表7所示。

表7 連接建立成功率統計

3.3 鏈路斷開(失效)概率

1)定義:在所有的連接保持過程中，非有意釋放連接次數的比例。掉話率=掉話次數/總呼叫次數。需要通過大量撥打測試獲得數據。

2)測試方法:使用測軟件控制測GSM-R模塊完成該測試內容。測試模塊向地面電路域數據服務器發起連接，最大接入時間設為15 s，每次通話時長5 min，在通話狀態下，如出現異常掉話，間隔30 s進行下一次試呼，并記為一次失敗。在列車移動過程中檢測信令，使用測試軟件統計鏈路斷開(失效)率。數據統計如表8所示。

表8 鏈路斷開(失效)率統計

3.4 端到端傳輸時延

1)定義:從移動端發起傳輸請求到傳輸成功指示之間的時延。

2)測試方法:使用測軟件控制測GSM-R模塊完成該測試內容。測試模塊向地面電路域數據服務器發起連接并傳輸數據(ASCⅡ字節流)，數據長度為30bytes，最大接入時間設為15 s，如出現鏈路斷開，間隔30 s進行下一次試呼。地面服務器收到數據后馬上把接收到的數據原樣發回發送端。傳輸時延為GSM-R模塊發出數據到收到地面服務器返回的數據所需時延的一半。在列車移動過程中檢測信令，使用測試軟件統計端到端傳輸時延。數據統計如表9所示。

表9 端到端傳輸時延統計

通過以上測試可對已完成初步安裝調試但尚未開通運營的網絡進行數據采集、分析，找出影響網絡運行質量的原因，并通過對系統參數的調整和對系統設備配置的調整等技術手段，使網絡達到最佳運行狀態，同時也對網絡今后的維護及規劃建設提出合理建議。