GSM-R 中eMLPP 的测试方法研究

井阁华

0 引言

eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption Service）是增强的多优先级和强拆业务，开展eMLPP 补充业务是给用户提供不同的优先级水平，使得在呼叫建立期间和越区切换期间，系统根据优先级水平对网络资源进行处理，还能够让高优先级的呼叫抢断正在进行的低优先级呼叫。

由于目前相应的测试标准及测试用例不完善，eMLPP 业务测试并不系统，测试还可能出现错漏和重复，给工程验收测试带来弊端，所以研究系统全面的eMLPP 业务测试方案非常重要。

1 eMLPP 业务的测试研究

1.1 eMLPP 业务的应用及测试重要性

近几年中国铁路GSM-R 系统发展迅速，预计2020 年将实现中国铁路全部10 万公里的GSM-R覆盖。铁路语音组呼、广播、eMLPP 等业务，以便捷的方式建立呼叫实现调度指挥紧急呼叫等铁路特殊业务，铁路提速和客运专线网络化、智能化、综合化的行车调度系统需要高度可靠，高度安全的通信环境，因此铁路对于通信系统的安全稳定提出了更高的要求。

目前，铁路调度通信系统仍存在多家设备兼容、优先级定义、应用过程中出现人员误操作等多种问题，补充业务在无线列调通信中的优势并没有得到充分发挥。研究GSM-R 中针对eMLPP 业务的测试方案，对铁路列车和行车调度的安全运行具有重要的意义。本文就eMLPP 业务测试内容和方法进行研究，希望给未来工程验收测试提供有益的建议。

1.2 eMLPP 业务功能性测试

eMLPP 业务包含优先级和资源抢占2 个方面。调度台是整个铁路调度系统中使用最多的用户终端设备，数字调度系统中调度台强拆业务功能也非常重要。因此GSM-R 系统中eMLPP 业务测试分3个方面：调度台多优先级强拆功能测试，优先级功能测试和资源抢占能力测试。

1.2.1 调度台多优先级强拆功能测试

调度台功能试验包括：正在同车站台或移动用户进行点对点呼叫的调度台可以接收或拒绝来自移动终端的同优先级的点对点呼叫或语音组呼；正在同车站台或移动用户进行点对点呼叫或者组呼中的调度台可以自动应答机车综合通信设备的紧急组呼；正在进行组呼以及同时与其他调度台进行点对点呼叫的调度台可以接收或拒绝车站台发起的同优先级的组呼。

1.2.2 优先级功能测试

优先级是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级别，并和该呼叫的建立事件类型一起参与网络资源的竞争与调配，在呼叫建立时用户可以选择预先签约的一个优先级。在优先级的处理中，点对点呼叫优先级的处理方式与语音组呼或语音广播的处理有所不同。点对点呼叫的优先等级由主叫用户决定或由网络预先定义决定；语音组呼或语音广播信道的连接优先级定义在组呼寄存器GCR 内相应的注册信息中，建立初期分配信道之前要发送GCR 请求向GCR 中查询相关优先级信息。

优先级功能测试中要验证各种情况下用户携带优先级信息的正确性。在优先级的排队测试中，设置不同优先级的用户进行呼叫，观察排队指示消息中显示的优先级信息与实际呼叫优先级和用户签约优先级的区别。

（1）如果用户呼叫优先级大于签约优先级中的最高等级，那么该次呼叫将使用用户签约的最高优先等级。

（2）如果用户在呼叫建立时没有选择优先级，网络将使用该用户专用的默认优先级。

（3）如果用户呼叫优先级小于或等于签约的最大优先级一个等级，那么网络会使用用户呼叫的优先级进行连接。

1.2.3 资源抢占能力测试

eMLPP 的资源抢占是指建立一个高优先级呼叫时无线接口或GSM 网络发生拥塞，或一个高优先级呼叫切换到一个拥塞小区时，网络拆除一些进行中的低优先级的呼叫，将资源分配给高优先级呼叫使用的能力。资源抢占分为网络资源抢占和用户接口资源抢占2 种情况。

网络资源抢占是指呼叫建立或切换时，没有空闲网络资源，则终止低优先级呼叫，将资源给高优先级呼叫使用的过程。测试时首先建立一个呼叫，该呼叫可以是点对点呼叫、语音组呼VGCS、语音广播VBS 等，呼叫建立成功后，将同一个小区的TCH 信道人工闭塞，然后建立一个高优先级或低优先级的呼叫，观察原呼叫是否被抢占，查看消息PAGING，CALL_PROCEEDING，CM_SERV_REQ，NOTIFICATION 中是否包含优先级信息，网络会把这些优先级信息发送给BSC、移动终端等进行呼叫处理。

用户接口抢占是指具有较高优先级的呼叫请求与正在进行较低优先级通话的用户建立通信时，网络终止被叫用户的当前呼叫，并将其接入高优先级呼叫的过程。

用高优先级组呼或紧急呼叫分别抢占点对点呼叫的主被叫、VBS 中的讲话者和VGCS 中的讲话者，这里可以用移动用户或者调度台发起高优先级组呼，被抢占的对象可以是移动用户，车站台或者助理值班员。

GSM-R 调度通信相关标准规范中未明确定义优先级的用户和呼叫，根据科技运[2007]116 号文件规定，其优先级分配按照以下分配原则执行：与行车有关的用户，包括列车调度员、车站（场）值班员、助理值班员、机车（动车）司机、运转车长、机务段（折返段、动车段）调度员、救援列车主任、以及其他相关人员用户签约优先级设为0 级，默认呼叫优先级设为3 级；其他用户签约优先级设为4级，默认呼叫优先级设为4 级。

1.3 eMLPP 业务测试问题分析

1.3.1 测试依据

铁路eMLPP 业务是根据ITU-T I.255.3 定义的MLPP 业务发展而来，对于eMLPP 业务工程测试并没有具体的规范。国内现在也没有对eMLPP 相关业务系统规范的测试方法。目前铁路GSM-R 通信系统中需要使用eMLPP 业务的多数用户，如列车调度员，车站值班员，机车司机，运转车长等无论是移动交换中心MSC 系统（以下简称MSC）管辖下的移动用户还是固定用户接入交换机FAS 系统（以下简称FAS）管辖下的车站台调度台，都仅仅是在eMLPP 业务方面进行功能验证。

1.3.2 功能测试常见问题

eMLPP 业务功能测试时会出现某些用户掉话或呼叫不成功的情况，具体问题归纳如下：

（1）优先级异常情况。如果调度台的优先级为2 级或者3 级，当调度台携带优先级呼叫移动台时，移动台会误将调度台的呼叫按1 级处理。不同厂家的MSC 与FAS 系统通信时，由于各家的开发人员对协议标准理解存在差异，很难保证不同系统间的可靠通信。在优先级的处理上容易出现偏离和异常。

（2）用户接口抢占问题。高优先级移动台呼叫某调度台，有时调度台正在呼叫中，用户接口抢占不成功。原因是移动台优先级设置错误。由于用户接口抢占业务对铁路通信调度的影响很大，对优先级设置不完善或用户使用不当很容易发生混乱。

（3）移动台异常掉话。移动台有时会出现异常掉话现象，由于网络资源释放机制的不同，在资源释放消息中是否包含正确的原因值，或者不同情况下cause 元素的不同，都会引起呼叫异常掉话。分析查找掉话原因相当困难，这给网络的安全稳定带来隐患，甚至会影响列车安全运行。

（4）组呼问题。调度台发起组呼，高优先级移动台用户呼叫组呼中的某移动台用户，该移动台用户无法退出组呼的情况。

当系统业务测试出现上述情况时，必须借助信令分析仪表对业务信令流程进行分析，找出问题原因，进一步分析解决问题。

2 测试解决方案

2.1 A 接口和Fa 接口流程监测

eMLPP 业务功能测试中，由于存在不同厂家设备的兼容性问题，因此GSM-R 系统的接口互联互通测试显得尤为必要。

2.1.1 A 接口测试的eMLPP 业务

A 接口位于MSC 与BSS（TRAU）之间是GSM-R 的标准接口。信令测试仪在DDF 架上跨接进行信令在线监测。A 接口测试规范中对eMLPP业务的测试中包括优先级的排队指示测试和切换测试。由于各设备厂家对规范的理解不同，尤其是在呼叫指配和资源释放方式上有所差别，在列车高速运行过程中会发生越区切换，会发生信道无法正常释放等问题，对A 接口的信令监测可以及时发现上述问题的原因，对eMLPP 业务功能正常实现提供保障。

2.1.2 Fa 接口测试的eMLPP 业务

FAS 和MSC 之间采用了基群速率接口（Fa），信令方式为1 号数字用户信令（DSS1）。Fa 接口提供30 条B 通道和1 个64 kb/s 的D 通道（E1），接口总速率为2.048 kb/s。

ISDN 测试仪在DDF 架跨接，进行信令在线监测。可分别从MSC 和FAS 两侧验证eMLPP 功能，MSC 侧发起的成功的呼叫强拆；MSC 侧发起的失败的呼叫强拆；FAS侧发起的成功的呼叫强拆；FAS侧发起的失败的呼叫强拆。测试过程中要重点观察在SETUP，CALL PROCEEDING 消息中所包含优先级消息。

2.2 测试配置和预期结果

eMLPP 业务测试终端可以是移动台或者调度台，因此将功能测试和接口测试结合起来，可以充分提高工程验收测试的效率，解决网络突发问题。根据上述情况，设计一个eMLPP 功能测试和A 接口、Fa 接口信令流程监测共同完成eMLPP 业务的测试方案。测试配置如图1 所示。

图1 eMLPP 业务测试方案示意图

（1）将eMLPP 业务的测试预置条件进行修改，用户A 定义为普通移动用户，用户B 定义为FAS的调度台用户，用户C 可以选择为普通移动用户和FAS 调度台用户分别进行测试，用户默认具备呼叫等待功能和强拆功能。用户A，B 之间分别进行点对点呼叫，VGCS 呼叫（紧急呼叫看作优先级为0 级的VGCS 呼叫，需要时可测试）和VBS 呼叫。

为了验证调度台功能、业务之间优先级功能、终端无条件响应高优先级呼叫功能、用户接口资源抢占功能是否实现，对用户在不同条件下进行测试，各种测试的情况和预期结果总结见表1。

表1 用户接口抢占测试情况及预期一览表

（2）为了验证网络资源抢占功能，高优先级抢占低优先级业务信道资源是否能够实现，也对不同情况进行测试分析，用户A 定义为普通移动用户，用户B 定义为FAS 的调度台用户，用户C 为有调度员身份的移动用户，用户默认具备呼叫等待功能和强拆功能。用户A，B 之间呼叫确保小区拥塞，必要时用其他用户将用户B 的另一个通道占用。测试中保证组呼正常通话的基础上，小区应保留一条空闲TCH 无线信道。具体测试项目见表2。

表2 网络资源抢占测试项目一览表

根据表2 所列出的测试内容分别进行测试，同时按照测试配置图监测A 接口和Fa 接口，分析各种情况下的信令流程。通过监测分析信令流程，了解在实现eMLPP 业务的过程中，呼叫指配和资源释放机制的不同，从而更深入的研究不同厂家设备之间互联互通的问题。在GSM-R 调度系统调试过程中，根据信令流程和原因值能够做出清晰地判断，更好地解决现网互联的实际问题。

3 结束语

随着国内高速铁路和客运专线的快速发展，铁路GSM-R 系统相关业务eMLPP，VGCS，VBS 将得到广泛应用，这些业务与铁路的调度、运输、安全密切相关。对相关业务的工程验收测试就至关重要，系统全面的工程验收测试也能为GSM-R 的调度系统安全提供可靠保障。

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