论铁路GSM—R的网络结构及互联互通测试

唐磊

摘要：近年来，随着我国经济的发展和人民生活品质的不断提高，人口与物质的巨大流动，对铁路运输安全、运输效率以及服务品质等均提出了更高的要求。建设安全、高效、节能、环保、高度信息化的现代化铁路迫在眉睫。GSM-R技术作为铁路数字移动通信专用技术，具有传输可靠、交换灵活、容量大、功能完善、支持高速移动等特点，能够满足铁路移动通信的特殊需求，因而很快的发展起来。本文主要针对铁路GSM-R的网络结构及互联互通测试进行了相关的分析，具有一定参考价值，以供广大同仁交流探讨。

关键词：铁路GSM-R；网络结构；互联互通

引 言：铁路通信系统的高效、快捷是保障铁路运输指挥和生产调度安全、稳定的关键环节。GSM-R技术作为铁路数字移动通信专用技术，涉及车、机、工乃至整个运输组织活动，是铁路运输实施指挥与调控的中枢神经系统，在保障铁路运输安全生产、提高运输效率和改善服务品质方面有着传统方式不可替代的作用，其在我国的成功运用，为铁路通信技术的发展提供了良好的技术借鉴。

1 GSM-R系统概述

GSM-R（GSM for Railway）系统：GSM-R是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供無线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km/小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台。

GSM-R中文全称为铁路移动通信系统标准，和我国现在覆盖最大的GSM网络标准相仿，也就是在GSM标准上加入了一些适合高速移动环境使用的要素。该项技术在GSM的发起地区欧洲得到了推崇，德国和法国、荷兰、瑞士等国家已在铁路沿线进行了GSM-R的放号。

GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统，它除了能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能外，还能够满足列车运行速度每小时500公里的无线通信要求，与以往中国铁路所采用的单信道模拟系统相比，GSM-R系统达到了国际行业水平。

2 GSM-R的核心网络设计

2.1 移动交换网

2.1.1 网络结构

GSM-R网络结构应满足铁路运输行车指挥的需求。为使网络结构简单、层次清晰，便于运行维护管路，全网划分为移动业务汇接网和移动业务本地网两级网络结构。

（1）移动业务汇接网

移动业务汇接网由汇接移动交换中心以及连接这些节点之间的中继线路组成。全国共划分北京、武汉、西安三个汇接区，在大区中心设立了汇接移动交换中心，每个汇接移动交换中心负责若干个移动交换中心。汇接移动交换中心负责转接本区内移动交换中心之间的长途话务，汇接本区内移动交换中心的长途话务至其他的汇接移动交换中心。汇接移动交换中心之间构成网状结构。

（2）移动业务本地网

在我国全路共设立了19个移动业务本地网。移动业务本地网包括移动交换机、移动关口局、归属位置寄存器等设备。移动交换机负责疏通和处理移动用户与移动用户之间、移动用户与固定用户之间的话务。移动交换机分别接入所属和邻近的汇接移动交换中心。根据需要，不同的移动交换机之间可以直连。

2.1.2 节点的设置

（1）汇接移动交换中心的设置

汇接移动交换中心设置在北京、武汉、西安三个汇接区；当汇接移动交换中心和移动交换中心合设时，既可作为本地移动交换中心，又可作为汇接移动交换中心。

（2）移动交换中心的设置

根据话务流量、流向，结合铁路路网现状和近期发展规划，充分考虑各条线路基站子系统的接入、传输通道组织以及设备处理能力、网间互联互通、局间切换次数等因素，在全国共设置了19个移动交换中心。

2.2 移动智能网

GSM-R智能网以国际电信组织联盟通信标准（ITU-T）/第三代合作项目组（3GPP）智能网为基础，采用第3阶段移动网络增强逻辑的客户化应用协议标准，用来支持铁路特定功能业务。

GSM-R智能网有由业务交换点SSP、业务控制点SCP、业务管理点SMP、业务管理接入点SMAP等以及连接这些节点的链路组成。北京、武汉设置SCP、SMP、SMAP等设备，SCP、SMP、SMAP综合设置在一个物理实体中，19个局点设置SSP设备，SSP与MSC合设。

3 GSM-R系统互联互通测试的必要性

实现互联互通有利于设备供货市场形成良好竞争局面，节省投资，降低运行成本，利于网络长期发展，具体表现在以下方面：

3.1 有利于网络长远发展，对GSM-R技术在中国推广起到积极的推动作用。

建设GSM-R是推进铁路信息化建设的重要组成部分，也是全面带动和提升铁路通信技术装备的有效途径。GSM-R系统设备的互联互通是关系到GSM-R技术发展的最重要的因素。只有充分保证设备之间的互联互通，才能确保网络健康持续发展，从而形成与铁路网发展相适应的数字化、综合化的通信信息平台，使之不断与铁路现代化日益发展目标相适应，全面满足铁路运输指挥和生产的需要，适应铁路信息化发展，为扩充铁路运输能力、提高铁路综合效益提供有力的技术支持和保障。

3.2有利于形成良好竞争局面，保护工程投资，降低风险。

设备之间的互联互通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。而我国GSM-R网络具有规模大、投入高和技术复杂等特点，因此只有在完成设备互联互通测试的前提下，才可能引入多厂商供货，使设备供货市场形成良好竞争局面，从而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。

3.3有利于形成全网解决方案，按照计划进行网络规划和建设，最大限度发挥总体效益。

GSM-R网络建设的目标是为全体路运输指挥调度、列车控制、运营管理系统中的移动提供综合通信平台。设备的互联互通是全网优化设计的前提基础，只有在这样的前提下，才可能保证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；才可能便于网络平滑升级，减少不必要的升级次数，保证网络的稳定性。

4 我国铁路GSM-R系统的互联互通测试

4.1 互联互通测试时间及最新进展

根据中国铁路GSM-R建设进度需求，我国铁路GSM-R互联互通测试分两个大阶段進行：

第一阶段：实验室静态测试，主要完成GSM-R汇接节点与本地节点之间、本地节点之间的互联互通测试以及GSM-R本地节点与无线网络之间的互联互通测试。

第二阶段：围绕铁路应用对互联互通现场综合验证测试。

按照计划进度安排，目前静态实验室互联互通测试已经完成大部分的工作，在完成实验室测试的基础上，将根据测试结果和工程建设的情况开展现场设备的互联互通验证。

4.3 互联互通测试实施步骤

参考NV（Network Vendor）-IOT FORUMN的IOT工作流程，结合实际情况，我们在实施互联互通测试时，遵循如下步骤，如图所示：

（1）各厂家提交各自参加互联互通测试的设备所遵照的规范版本，测试工作组经讨论，确定各接口的规范版本。

（2）在确定接口规范版本的基础上，测试工作组制定测试大纲，包括测试配置、测试项目等内容，经讨论审议通过后实施。

（3）在测试大纲的基础上，工作组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。

（4）各厂家在各自的实验室进行自测试。

（5）按照测试组网图进行网络搭建，网络调测正常后工作组进行正式测试。

（6）阶段测试项目完成后，工作组提交联合测试报告，专家组审核。联合测试报告内容包含互联互通测试中的主要事件（测试计划、测试过程中取得的成果等）、测试项目的最终状态。

（7）测试完成后，测试工作组提交各个接口的互联互通测试规范。

（8）测试工作组保存整个测试过程中的工作记录备查。

4.4 互联互通测试实施效果

经过测试，互联互通测试工作取得了显著效果，验证了各厂商设备对于3GPP规范、欧洲UIC规范和中国铁路GSM-R相关技术条件的满足程度，同时也对于技术规范的制订和修改积累了丰富的数据。

5 结束语

总之，GSM-R技术在我国铁路中得到了广泛的应用，为列车的正常运行提供了很好基础。同时GSM-R技术从实际运用来说，与铁路运输无线通信需求相吻合，我国铁路在反复实验论证的基础上，正式将GSM-R技术作为我国铁路运输的无线移动通信的专用网络技术，极大提高了列车的行驶安全，同时也提高了铁路运输的效率，节省了时间，促进了我国铁路通信技术的和谐发展。

参考文献：

[1] 李旭等.铁路GSM-R数字移动通信系统[M]. 北京：中国铁道部出版社2007，12.

[2] 钟章队. 铁路综合数字移动通信系统（GSM- R）[M].北京：中国铁道出 版社，2003.