關于GSM-R核心網、無線網冗余方案的探討

莫岱宗

（中國鐵路武漢局集團有限公司武漢通信段，武漢 430013）

現階段，我國鐵路無線通信系統采用的是GSM-R移動通信系統（900MHz），網絡系統包括無線接入網和核心網兩部分。GSM-R核心網是整個網絡系統中的核心，其可靠性和安全性是非常重要的。然而GSM-R核心網從建成到現在，運營時間已經十余年，其中的各種電子設備變得非常陳舊，為其正常運行帶來了一定風險。為了解決相關的問題，設計新的冗余方案或者是網絡架構是非常重要的。

1 冗余方案的設計原則

在設計冗余方案過程中，確定原則是保證其有效性的基礎條件。對于GSM-R核心網來說，其確定原則主要有：能夠在發生突發事件（如恐怖襲擊、火災）情況下，為網絡系統提供冗余；在冗余過程中，系統的定期維護對網絡運營不產生影響；設計冗余方案時，要確保故障對組呼通信、點對點通信以及CTCS-3數據通信的影響最低；在設計冗余備份方案時，需要與當下建設網絡現狀相結合；需要對性價比進行綜合性考慮，以最少的投資實現高性能系統建設。對于GSM-R無線網來說，無線網是配合GSM-R核心網冗余改造的。其中無線網的BSC、TRAU與核心網冗余進行連接配置時，需要對系統的操作難易程度、投資以及可靠性進行考慮。同時在設計BSC冗余方案時，還需要根據相應的設備特點，以網絡基站為基礎，對系統的操作難易程度和可靠性進行綜合考慮。

2 GSM-R核心網、無線網冗余方案的設計

2.1 GSM-R核心網冗余方案設計

在設計GSM-R核心網的冗余方案過程中，有兩種方案可供選擇：

第一，同址冗余方案。這種方案主要是將兩套MGW和兩套MSCServer設置在一處機房中。其中MSCServer是1+1雙歸屬主備容災組網。并新設兩臺GGSN、SGSN設備，使其組成一套分組域設備，并具有冗余備份功能。新設的兩臺SGSN設備采用主備用或者是SGSN池技術進行工作，而GGSN設備選擇池技術進行工作。同時傳輸設備中的2M電路端口必須要與核心網中已有的電路需求相適應。在進行同址冗余過程中，兩套核心網對應的電路需求是比較大的，因此，本地設備傳輸的工作條件應該按照10Gb/sSDH進行考慮，且2M接口板要以滿配形式進行設置。以主流廠家中配置設備情況為主，傳輸設備以及單套核心網所在機房的總耗電大約在37kW左右。標準機架為28-30個，因此在建設同址冗余發方案時，機房面積大約需要50m2

第二，異地冗余方案。在設計異地冗余方案過程中，可以在分處兩地的機房內分別各設一套MGW和MSCServer。通過傳輸網對兩套MSC節點進行互聯，從而實現實時熱備目的。同時在兩處機房中，設置兩臺GGSN、SGSN設備。使其組成一套SGSN設備，并且具備冗余備份功能。傳輸設備中的2M電路端口必須與核心網需要求相適應，同時本地的傳輸設備的工作條件需要按照2.5GbitSDH進行考慮。與同址冗余方案一樣，可得異地冗余總耗電量大約是22kW，標準機架為22-25個，所以其所需機房面積為35m2[1]。

2.2 GSM-R無線網冗余方案設計

在無線側，對于可靠性需求特別高的線路需要應用無線冗余機制，因此，需要制定GSM-R無線網冗余方案來滿足其需求。設計冗余方案時，仍然有兩種設計方法：

第一，新設一個冗余BSC，各個基站環都需要與主備BSC同時連接。在此方案中，兩個主備BSC利用物理連接方式同時連接BTS、SGSN以及MSC。在正常運行過程中，主用BSC與BTS、SGSN以及MSC通信，并且承擔所有工作。而備用BSC與BTS、SGSN以及MSC只需保持物理連接狀態即可。主備用BSC沒有直接連接，他們之間通過MSC透傳“心跳消息”。當倒換條件滿足時，備用BSC能夠實現自動倒換，取締原來的主用BSC，并完成管理核心網通信和BTS通信任務。雖然在兩者倒換過程中，會使正在執行的業務中斷，但是隨后網絡系統會自動恢復正常運行。期間從出現故障開始到恢復業務正常執行的時間不超過5min。

第二，新設一個冗余BSC，應用偶數基站和奇數基站組環方式與主備BSC進行連接。在這個方案中，主備BSC利用物理連接方式與相同的SGSN/MSC設備相連。在此過程中，主用BSC與奇數基站形成的基站環相連，而備用的BSC與偶數基站形成的基站環相連。在奇數站附著MS，并且在奇數站中設計一個優先的層級切換器。為了防止BSC之間頻繁切換，而引起高信令負荷，一般情況下，會選擇對切換參數進行調整，使MS通信一直在奇數基站中。在這項方案中，主備用的BSC之間并沒有“心跳信息”。當主用BSC發生故障之后，所有奇數基站無信號發出，會中斷業務，此時偶數基站會將所有線路覆蓋，MS會在重新選擇下，附著在距離最近的偶數基站，從而恢復業務，時間不超過5min[2]。

3 結束語

綜上所述，在設計GSM-R核心網和無線網冗余方案過程中，需要多種技術相互配合，才能達到最佳效果。經過上文分析可得，基于冗余方案設計原則，在設計GSM-R核心網方案時，有兩種方案可供選擇，分別是同址冗余和異地冗余。而對于GSM-R無線網設計，需要新設一個冗余BSC設備，可選擇同時連接或者是組環連接兩種方式。