成灌线GSM-R系统互联及测试研究

阚绍忠

（中铁建电气化设计研究院，北京 100043）

1 概述

成灌线是“5·12”汶川特大地震后首批灾后重建的铁路工程，全长56 km，其中高架桥长达40 km多，是连接成都市中心城区与周边区（市）县的第一条轨道客运快速通道，同时也是国内建成的首条市域铁路。

GSM-R能够在铁路沿线的开阔地、山区、隧道和丘陵等各种地形地貌条件下提供无缝网络服务。成灌线采用GSM-R作为主要通信技术，该线的GSM-R系统建设包括新建GSM-R核心网节点，沿线新建GSM-R基站19个。其中，GSM-R的核心网采用华为公司基于软交换的GSM-R平台，是国内第一个使用软交换的GSM-R核心网，同时也是软交换核心网设备首次应用在现网运营中。因此，为确保成灌线GSM-R系统的正常运行，保护工程投资，必须解决好成都核心网设备与现网中北京、武汉和西安设备的互联问题。本文主要讨论成都GSM-R节点与全路GSM-R节点的互联方案及测试验证方案。

2 互联和互联测试的必要性

GSM-R系统的互联互通是不同厂家的设备接口按照统一协议标准进行互联，保证各项功能可在不同厂家设备构成的网络中实现。

实现互联互通保证了基于GSM-R的各项业务的实现，有利于网络长期发展，具体表现在以下方面。

（1）有利于形成良好竞争局面，保护工程投资，降低风险。

设备之间的互联是形成多厂商供货局面的技术基础，是各厂家市场竞争的主要决定因素。实现互联有利于节省网络建设投资和运行维护成本，充分保证厂家的售后服务支持力度。

（2）有利于形成全网解决方案，最大限度发挥总体效益。

GSM-R网络建设的目标是为全路运输指挥调度、列车控制、运营管理系统中的移动体提供综合通信平台。设备的互联互通是全网优化设计的前提基础，只有这样的前提下，才可能保证使整个网络按照统一规划、统一标准、统一资源原则进行组网，使整个网络构成一个有机的整体，共享基础设施和资源，开展综合应用，最大限度发挥总体效益；才可能保证网络架构的合理性，使其既能满足近期发展的需要，又符合网络的发展趋势，充分保证系统的一致性、可靠性和可维护性。

3 成灌线GSM-R系统互联方案

3.1 成灌线GSM-R系统结构

成灌线在成都设置核心网MSC/VLR/GCR/SSP、SGSN/GGSN设备，同时设置无线网络设备BSC/TRAU/PCU，沿线设置基站进行单网覆盖。另外，在成都设置GRIS、FAS交换机各1套，在调度所和沿线各车站设置调度台、车站台。成都核心节点采用软交换平台（2个MGW+1个MSC server），实现MSC/VLR/GCR/SSP的功能。网络结构如图1所示。

成灌线GSM-R网络不是一个孤立的节点，而是要和全路集中设置的归属位置寄存器（HLR）、智能网业务控制点（SCP）、GROS、DNS、Radius、TMSC等实现互联，下面我们将主要讨论互联方案。

3.2 电路域互联方案

本次互联需要实现成都核心节点与北京、武汉、西安核心网的互联。成都MSC/SSP分别通过西安TMSC、北京和武汉TMSC/MSC/STP接入整个GSM-R系统。

成都节点与北京、武汉的电路域互联采用E1数字中继传输通道承载信令，并考虑备份冗余。另外，根据需求成都至武汉还需开通E1数字中继用作话务传输通道。

成都节点与西安核心网TMSC/MSC电路域互联采用E1数字中继用作话务传输通道，信令部分通过北京、武汉STP转接。

成都节点MSC/SSP与成都接入网BSC互联调测期间，采用E1数字中继用作话务传输通道，其中第1、5、9、13条E1的16时隙开信令，信令通过MGW转接；与成都调度通信系统FAS及成都铁路专用PSTN网络互联调测期间，采用E1数字中继用作话务传输通道，信令通过MGW转接。

另外，针对成灌线GSM-R系统编号计划及互联实施方案的要求，在成都专网汇接交换机上扩容ISUP 2 M接口和1个No.7信令模块，满足GSM-R与PSTN的互联。

在与北京、武汉、西安TMSC/MSC/STP互联前，需要完成成都至北京、武汉、西安传输通道调测，并保证通道正常，保证成都、北京、武汉、西安等相关网络设备及业务编号提供并正确无误。

成都核心网节点与北京、武汉、西安电路域互联网络结构如图2所示。

成都MSC接入HLRi时，SCCP层路由采取负荷分担的方式，将信令送到北京和武汉STP。成都MSC接入SCP/SMSC时，SCCP层路由采取主备用的方式，北京方向主用，武汉方向备用。

对于MTP层路由，成都MSC送到北京STP的信令除了设置成都至北京的直达路由外，还需设置成都MSC—武汉STP—北京STP的迂回路由；同理，成都MSC送到武汉STP的信令除了设置成都至武汉的直达路由外，还需设置成都MSC—北京STP—武汉STP的迂回路由。

3.3 分组域互联方案

分组域互联主要包括Gn接口与Gi接口。成都本地2台路由器（CE）各引出2条FE以太网线，分别通过协议转换器转换为E1的方式连向北京节点的接入路由器（PE）以及武汉节点的接入路由器（PE），以实现成都SGSN/GGSN与北京/武汉SGSN/GGSN、成都SGSN/GGSN与北京/武汉DNS、成都GRIS与北京/武汉GROS、成都GGSN与北京武汉Radius、成都GRIS与北京/武汉DNS的访问路由建立。

对于Gr接口，从SGSN引出2条E1与北京、武汉STP互联，以实现SGSN与北京、武汉HLRi的准直联信令链路。

核心网节点成都、北京、武汉分组域互联网络结构（信令、数据）见图3、4所示。

成都SGSN接入HLRi时，SCCP层路由采取负荷分担的方式，将信令送到北京和武汉STP。

对于MTP层路由，成都SGSN送到北京STP的信令除了设置西安到北京的直达路由外，还设置成都SGSN—武汉STP—北京STP的迂回路由；同理，成都SGSN送到武汉STP的信令除了设置成都到武汉的直达路由外，还设置成都SGSN—北京STP—武汉STP的迂回路由。

4 成灌线GSM-R系统互联测试验证方案

4.1 验证测试接口

成灌线GSM-R互联测试所涉及的接口及测试内容如下。

（1）C/D接口——移动业务交换中心/拜访位置寄存器（MSC/VLR）之间的接口归属位置寄存器（HLR）：包括位置更新、补充业务、用户数据管理、点对点呼叫处理、功能号注册/注销/查询等。

（2）A接口——移动业务交换中心（MSC）与基站子系统（BSS）之间的接口：包括位置更新、资源指配和释放、话音越区切换、数据呼叫越区切换、语音组呼业务、语音广播业务、增强多优先级与强拆业务、功能号注册/注销/查询、功能寻址、基于位置的寻址和补充业务等。

（3）E接口——MSC与MSC之间的接口：包括跨MSC的点对点呼叫测试、跨MSC的越区切换、补充业务、多优先级与强拆业务等。

（4）L接口——业务交换点（SSP）与SCP之间的接口：包括功能寻址、基于位置的寻址、接入矩阵、基于位置的呼叫限制、基于MSISDN的呼叫限制、不唯一车次号呼叫测试等。

（5）Gr接口——服务GPRS支持节点（SGSN）与HLR之间的接口：包括路由区更新、用户数据管理、信令链路管理测试等。

（6）Gb接口——SGSN与分组控制单元（PCU）之间的接口：包括GPRS附着/去附着、GPRS路由区更新、PDP上下文激活/去激活、GPRS上下行数据传输、GPRS业务挂起和恢复、复位等。

（7）Gn接口——SGSN与SGSN之间的接口：包括SGSN间路由区更新、跨SGSN间的数据传输和健壮性测试等。

4.2 验证测试的环境和组网

成都MSC/VLR与北京/武汉HLRi之间C/D接口、西安MSC/VLR与成都MSC/VLR之间E/G接口、成都MSC/SSP与北京/武汉SCP之间L接口的组网结构如图5所示。

4.3 实施过程

参考NV（Network Vendor）-IOT FORUMN的IOT工作流程，并结合成都本地节点业务验证等实际情况，测试的实施过程遵循如下步骤，如图6所示。

（1）单机开通，并进行单机各项功能测试。

（2）单机开通后，确定设备的软件版本和补丁项目。

（3）制定测试方案，包括测试配置和测试项目等内容。

（4）在测试方案的基础上，制定测试案例和测试表格文档，具体内容应包括测试方法、测试结构、测试前提条件、测试数据预置、测试方案以及具体测试项目。

（5）依照测试案例对各接口互联和设备功能业务等进行测试，主要包括成都与北京、武汉互联功能验证测试，设备功能验证和故障模拟测试等内容。

（6）测试过程中，针对发现的问题通过信令分析、查找规范等进行问题定位，然后进行网络设备参数修改、补丁增加或删除，最后分析解决问题。在此基础上，进行问题的复测，并对已通过的测试项目进行复测，防止参数修改或补丁增减影响其他功能。

（7）测试完成后，形成测试报告，测试报告内容包含测试中的主要事件（测试计划、测试过程中取得的成果等）、测试项目的最终状态。

4.4 发现和解决的问题

互联和测试过程中，针对出现的问题逐一进行了排查处理，举例如下。

问题现象描述：武汉呼叫成都GSM-R移动用户，呼叫失败。STP修改数据后呼叫信令正常，但双方都听不到对方的讲话。原因分析如下：

第一个问题，武汉呼叫成都GSM-R移动用户失败：通过对成都节点的信令分析，成都MSC没有收到HLR发送过来的取漫游号码（MSRN）的消息，而这个消息是呼叫成功必然经历的信令流程，因此导致呼叫失败，经排查修改数据配置后，信令交互正常。

第二个问题，HLR已经向MSC发送了索要MSRN的消息，MSC成功分配MSRN后向HLR发送了回送消息，信令流程正常，但双方都听不到对方的讲话。从这个现象上判断为双不通问题，判断为双方电路CIC协商问题。双方重新核对CIC后，互拨正常。

5 展望和总结

实施GSM-R系统的互联及测试是保证客运专线安全运行的重要基础，也是实现全路全程全网的必备条件。成灌线的互联实现了国内的3个设备厂商GSM-R核心网设备的互联，具有重要的历史意义。本文具体阐述了成灌线SM-R系统互联的方案，并举例分析了互联测试过程中出现的问题及其解决方案，为今后的GSM-R系统互联及测试提供了技术经验。

[1]钟章队，李旭，蒋文怡.铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[2]丁建文，杨焱，钟章队.浅析铁路GSM-R系统互联互通及测试[J].移动通信，2007，31（9）：52-55.