GSM-R网络接口监测系统在高速铁路运营维护中的应用

■ 孙斌

1 概述

随着我国高速铁路运营需求不断地变化和丰富，作为高速铁路CTCS-3级列控系统的承载网络，GSM-R铁路专用通信移动系统的运营维护（简称运维）管理体系的完善和运维工具的更新，已经成为保障GSM-R网络安全的重要工作。

现阶段网络运营管理体系已经采用以下两大类工具。

（1）网络建设厂家提供相应网元的维护网管设备。厂家网管主要针对各自的网元设备，提供详细的管理维护指导和描述。这些设备各自独立，并要求网络维护人员具有一定的网优经验和铁路业务知识，对具体问题需要联合分析与处理解决。

（2）业务监测软件。各种业务都具有各自的业务监测系统，能够实时反应在线业务的应用和组织隋况，并监测业务运行状态。由于仅对业务监测，不能够提供业务异常状态的网络状况，所以缺少与网络状态联系的实时有效的分析依据。

GSM-R网络接口监测系统是结合两大类运维工具的特点，针对高速铁路CTCS-3级列控系统，在我国铁路行业率先研制出的一套综合性无线网络监测分析系统。

2 GSM-R网络接口监测系统结构

GSM-R网络接口监测系统（LJSD-RIM S-1型）是一个集信令采集分析、数据采集分析、在线用户监视、网络状况监视、查询分析、中断统计和日志图表等多种功能为一体的综合性无线网络监测分析系统。GSM-R通信接口监测系统采用专业化的图形、列表技术，对网络运营状况进行统计分析，协助网络管理员进行无线网络维护，定位网络故障，完善QoS保障体系，提高网络的服务质量。

2.1 系统结构

GSM-R网络接口监测系统包含（不限于）Ab is接口监测、A接口监测、PRI接口监测、综合分析、网关及网管等子系统。GSM-R网络接口监测系统与现网之间的关系见图1。

Ab is 接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口；

A接口定义为网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间（ MSC至 TRAU之间）的通信接口；

PRI接口定义为CTCS-3级列控系统RBC与GSM-R系统之间的通信接口。

2.2 系统构成

系统采用分层结构、模块化设计，可平滑扩展且易于维护；监测信息按接口类型集中处理。

系统结构分为采集层、处理层和分析层3层，系统结构示意图见图2。

（1）采集层由Ab is，A，PRI接口采集设备组成，实时采集被监测接口的网络信令、业务数据等信息。

（2）处理层由Abis，A，PRI接口处理服务器/数据库、网关、客户端等组成，处理和存储从采集层获得的信息，按接口类型形成报表，提供相邻局接口监测子系统间信息交互的接口。

（3）分析层由综合分析服务器、客户端等组成，能对Ab is，A，PRI接口监测子系统处理后的信息进行关联分析，形成综合分析报表。

（4）接入路由设备/防火墙，作为CE设备，将放置在同一地点的系统内各设备构成的局域网以M PLS VPN方式接入铁路数据通信网，同时提供局域网与铁路数据通信网间的安全防护。

2.3 系统网络结构

GSM-R网络接口监测系统信息在铁路数据通信网上承载；并通过网关实现相邻局间的信息交互。系统网络结构示意图见图3。

2.4 与其他系统（网络）之间的接口

图2 系统结构示意图

图3 系统网络结构示意图

（1）系统通过高阻隔离器跨接到被监测链路所在DDF架的T形接头上。

（2）系统采用符合IEEE802.3标准的10BASE—T以太网接口或符合IEEE802.3u标准的100BASE—TX快速以太网接口，使用NTP协议与铁路时间同步网保持同步。

（3）系统采用符合IEEE802.3标准的10BASE—T以太网接口或符合IEEE802.3u标准的100BASE—TX快速以太网接口，通过本系统接入路由器（防火墙）接入铁路数据通信网。

（4）系统采用符合IEEE802.3标准的10BASE—T以太网接口或符合IEEE802.3u标准的100BASE—TX快速以太网接口，具备与上级综合分析系统进行信息交互的能力。

2.5 子系统功能

2.5.1 Abis接口监测系统

绘制CTCS-3级列控系统车载模块的车对地（上行无线链路，从移动台至基站BTS）、地对车（下行无线链路，从基站BTS至移动台）的双方向无线电平分布图。该图能够诊断无线信号弱场强地点和不能满足车载设备数据可靠传输的区段。

绘制CTCS-3级列控系统车载模块车对地、地对车双方向无线传输质量和定时提前量分布图。该分布图能够诊断机车GSM-R数据的传输误码和直放站区段的同频干扰。

当上行或下行列车经过每一个基站时，都会产生大量的信令，如果这些信令流程不正常，时序不正确，将会导致通信中断。利用信令表能够诊断每一个机车车载台的工作是否异常，并判断中断拆线是来自机车车载台还是无线网络。

2.5.2 A接口监测系统

A接口监测子系统分析越区切换原因并绘制序列表，通过该表可以了解发生越区切换的原因， 以及每两个小区间切换分布特点，根据发生切换的异常现象，确定产生异常的原因，并通过信令表诊断每个车载台的工作情况。A接口监测子系统可以分析中断原因，利用中断原因值判断通信中断是否正常，中断拆线是由BSC网络侧（BTS子系统）发出，还是MSC网络侧（网络子系统）发出。

图4 与其他系统（网络）之间的接口

2.5.3 PRI接口监测系统

PRI接口监测子系统采集CTCS-3列控车载设备与RBC之间数据传输与消息交互，包括：Su b se t-037 Eu ro rad io FIS规定的CFM和SFM过程（HDLC层、T.70层、X.224层和安全层）、Subse t-026-8规定的车载设备和RBC之间应用层消息；对CTCS-3级列控系统的传输数据进行误码校验，判断传输安全数据的完整性和正确性，以及由于传输误码造成的业务中断，并对信令中断原因进行统计；利用中断原因值，判断通信中断是否正常。

2.5.4 综合分析子系统功能

应具备统计分析功能，通过对A，Ab is，PRI 3个监测子系统处理后的数据进行关联，实现对列控业务质量进行统计分析。综合分析子系统包含业务告警、无线覆盖分析、无线质量分析、越区切换分析等功能，为用户更加方便快捷地发现GSM-R网络及所提供的业务存在问题，提供可靠的分析支撑。

2.5.5 网关子系统功能

系统通过网关设备实现相邻局间接口监测子系统间的信息交互，保证被监测用户信息的连续性。系统支持同时与多个相邻局进行信息交互功能。

2.5.6 网管子系统功能

应具备网管功能，提供系统的配置管理、性能管理、告警等，并能对设备台帐进行管理。

3 GSM-R网络接口监测系统在客运专线运维中的应用

GSM-R网络接口监测系统的应用涵盖高速铁路建设GSM-R网络的建设阶段和运营维护阶段，在这两个阶段过程中起到了不可或缺的作用。

由于网络测试设备与车辆的短缺，如何积累大量的网络测试数据，成为GSM-R网络优化工作的难题。在GSM-R网络建设初期，就安装好接口监测系统，可以极大限度地弥补网优工作中测量工具不足的问题。GSM-R网络接口监测系统把所有利用CTCS-3级列控系统运行的车载模块的网络信令与业务数据都分类记录下来，通过相应的分析统计功能，其统计分析结论，与载有路测设备的测试车辆进行数据对比，基本上能够得出相同的结论。在武广和郑西高速铁路的建设初期，接口监测系统发挥了网络优化的重要作用。

GSM-R网路建设的中后期阶段，GSM-R网络与CTCS-3级联调联试阶段，接口监测系统利用其网络信令与业务数据综合分析的特点，在联调过程中起到了关键作用。尤其是在高速铁路采用CTCS-3级列控系统的初期，铁路通信信号一体化还没有形成有效的管理模式的时候，接口监测系统解决了通信资源与信号资源的统一，为解决通信信号的技术分歧找到了一条统一发展的思路，联调联试也是在这种机车信号统一化的思想下得以顺利推进。

GSM-R网络验收运营之后，接口监测系统的功能也从建设支持转变成运营维护的思路，其综合分析子系统的功能既满足通信行业对网络分析的需要，也对个别发生的信号业务故障提供综合的分析参考。武广和郑西高速铁路都是以GSM-R网络接口监测系统的分析结果为基础，结合GSM-R网络网关信息、RBC厂家日志信息和车载厂家的日志信息，建立通信信号一体化的统一的分析平台，转变了以前自行其是的管理思路，开创了一种新的运维管理模式。

4 结束语

GSM-R网络接口监测系统已经写入铁路GSM-R数字移动通信系统维护规则。随着我国高速铁路建设的开展，与高速铁路相关的各种综合接入业务不断丰富，我国铁路GSM-R网络运维体系也必将不断改进与变化。GSM-R接口监测系统也需要与时俱进，跟随高速铁路的发展的需要，为探索适合我国铁路网络特色的运维发展之路添砖加瓦。

[1] 王启铭. 大秦线GSM-R应用业务运营维护管理系统分析[J]. 中国铁路，2008(7)：16-18

[2] 钟章队. 我国GSM-R系统关键技术创新及应用[J]. 中国铁路，2007(11)：24-27

[3] 运基通信［2010］637号 GSM-R数字移动通信应用技术条件网络（Abis、A、PRI）接口监测系统（V1.0）[S]