馬希利

GSM-R是專門用于鐵路移動(dòng)通信的綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，隨著GSM-R系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，對(duì)該系統(tǒng)的全面測(cè)試成為確保鐵路運(yùn)輸安全的重要環(huán)節(jié)。

GSM-R系統(tǒng)測(cè)試主要分為四個(gè)階段，即規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、安裝調(diào)試階段、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段和竣工驗(yàn)收階段。其中網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段是確保工程順利開通和移交的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對(duì)包西線GSM-R工程的建設(shè)開通和跟蹤測(cè)試，本文簡(jiǎn)單總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段的測(cè)試方法。

該階段主要通過無線覆蓋和語音呼叫測(cè)試來采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要包括場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試、語音通信QoS測(cè)試、分組數(shù)據(jù)(GPRS)QoS測(cè)試、電路數(shù)據(jù)(CSD)QoS測(cè)試四項(xiàng)內(nèi)容，目前我國(guó)鐵路對(duì)分組數(shù)據(jù)(GPRS)QoS測(cè)試還沒有成熟的系統(tǒng)和方法，鐵科院通號(hào)所在大量的研究和測(cè)試的基礎(chǔ)上開發(fā)出了一套比較完善的測(cè)試設(shè)備并總結(jié)了一套比較完整的測(cè)試方法，測(cè)試系統(tǒng)主要通過兩個(gè)GPRS數(shù)據(jù)模塊來實(shí)現(xiàn)，另外加上GPS以及鐵路應(yīng)用配套的計(jì)距設(shè)備，通過專用測(cè)試軟件進(jìn)行控制，本文對(duì)此不再贅述，只對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試、語音通信QoS測(cè)試、電路數(shù)據(jù)(CSD)QoS測(cè)試三項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行陳述。

1 場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試

我國(guó)GSM-R系統(tǒng)目前的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)車頂天線的覆蓋情況，所以測(cè)試的時(shí)候需使用車頂天線。測(cè)試軟件控制測(cè)量接收機(jī)跟蹤測(cè)試手機(jī)，測(cè)試GSM-R服務(wù)小區(qū)公共信令信道(BCCH)的下行覆蓋場(chǎng)強(qiáng)。小區(qū)選擇或小區(qū)重選時(shí)，測(cè)量接收機(jī)可以把測(cè)試頻點(diǎn)自動(dòng)跟蹤到和手機(jī)一致的頻點(diǎn)上。設(shè)測(cè)量接收機(jī)采樣為距離觸發(fā)的方式，4 cm采樣一次，使用峰值檢波的方式。計(jì)距設(shè)備從車輪接收距離脈沖，計(jì)算機(jī)控制其4 cm輸出一個(gè)脈沖給測(cè)量接收機(jī)。

GPS將采集到的經(jīng)緯度、高度、速度等位置信息實(shí)時(shí)傳送給計(jì)算機(jī)，通過測(cè)試顯示出列車運(yùn)行路線。

由于我國(guó)鐵路目前的GSM-R小區(qū)呈鏈狀分布，所以一個(gè)往返便可分別完成對(duì)該路線上下行覆蓋的測(cè)試。

上述方法是針對(duì)一臺(tái)測(cè)量接收機(jī)的情況，另外根據(jù)實(shí)際需要，可以配置多臺(tái)測(cè)量接收機(jī)。

2 語音通信QoS測(cè)試

語音通信QoS測(cè)試的主要方法是使用測(cè)試手機(jī)進(jìn)行撥打通話，測(cè)試軟件通過對(duì)測(cè)試手機(jī)狀態(tài)和信令的分析，計(jì)算出評(píng)價(jià)通信質(zhì)量的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。主要測(cè)試下面幾個(gè)參數(shù)。

2.1 切換成功率

1)定義:切換成功率=成功切換次數(shù)/總切換次數(shù)。切換成功是指測(cè)試手機(jī)收到下行“HO COMMAND”消息，并發(fā)出“HANDOVER COMPLETE”消息。總切換次數(shù)是指移動(dòng)臺(tái)收到“HO COMMAND”消息的次數(shù)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)試手機(jī)完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試手機(jī)采用長(zhǎng)時(shí)間與固定終端通話方式，在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)切換信令，完成切換功能。測(cè)試軟件根據(jù)切換信令計(jì)算切換成功率。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

2.2 切換執(zhí)行時(shí)間

1)定義:測(cè)試手機(jī)在通話狀態(tài)下，收到下行“HANDOVER CO-MMAND”消息到切換成功上行發(fā)送“HANDOVER COMPLETE”消息為止的時(shí)長(zhǎng)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)試手機(jī)完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試手機(jī)采用長(zhǎng)時(shí)間與固定終端通話方式，在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)切換信令，完成切換功能。使用測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)切換執(zhí)行時(shí)間。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表1 切換成功率統(tǒng)計(jì)

表2 切換執(zhí)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)

2.3 呼叫建立時(shí)間

1)定義:測(cè)試手機(jī)在撥打通話時(shí)發(fā)出“CM SERVICE REQUEST”消息直到收到下行“CONNECT/ALERT”消息的時(shí)長(zhǎng)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)試手機(jī)完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試手機(jī)撥打固定終端或移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通話，最大接入時(shí)間15 s，每次通話時(shí)長(zhǎng)30 s，呼叫間隔30 s;在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)信令，使用測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)呼叫建立時(shí)間。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 呼叫建立時(shí)間統(tǒng)計(jì)

2.4 呼叫成功率

1)定義:呼叫成功率是指在呼叫建立過程中，成功占用話音信道(TCH)的成功率。呼叫成功率=成功呼叫次數(shù)/總呼叫次數(shù)。需要通過大量撥打測(cè)試獲得數(shù)據(jù)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)試手機(jī)完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試手機(jī)撥打固定終端或移動(dòng)終端并通話，最大接入時(shí)間設(shè)為15 s，每次通話時(shí)長(zhǎng)30 s，呼叫間隔10 s;如出現(xiàn)呼叫建立失敗，間隔30 s進(jìn)行下一次試呼，并記為一次呼叫失敗。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 呼叫成功率統(tǒng)計(jì)

2.5 掉話率

1)定義:掉話是指在通話過程中由于覆蓋或干擾等異常情況造成話音信道(TCH)上的掉話。掉話率=掉話次數(shù)/總呼叫次數(shù)。需要通過大量撥打測(cè)試獲得數(shù)據(jù)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)試手機(jī)完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試手機(jī)撥打固定終端或移動(dòng)臺(tái)并通話，最大接入時(shí)間15 s，每次通話時(shí)長(zhǎng)5 min;在通話狀態(tài)下，如出現(xiàn)異常掉話，間隔30 s進(jìn)行下一次試呼，并記為一次掉話。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表5 掉話率統(tǒng)計(jì)

3 電路數(shù)據(jù)(CSD)QoS測(cè)試

電路數(shù)據(jù)(CSD)是基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)本身的一種數(shù)據(jù)交換方式。電路數(shù)據(jù)的測(cè)試要通過專用的測(cè)試軟件控制GSM-R模塊(需支持電路數(shù)據(jù))，使其與地面電路域數(shù)據(jù)服務(wù)器之間以CSD的方式傳輸數(shù)據(jù)。CSD測(cè)試主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

3.1 連接建立時(shí)間

1)定義:GSM-R模塊從發(fā)出“ATD XXX”消息直到收到下行“CONNECT＊＊＊”結(jié)果碼的時(shí)長(zhǎng)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制GSM-R模塊完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試模塊向地面電路域數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)起連接，最大接入時(shí)間15 s，每次通話時(shí)長(zhǎng)30 s，呼叫間隔30 s;在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)信令，使用測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)連接建立時(shí)間。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表6所示。

表6 連接建立時(shí)間統(tǒng)計(jì)

3.2 連接建立成功率

1)定義:連接建立成功率是指在連接建立過程中，成功占用話音信道(TCH)的成功率。連接建立成功率=成功連接次數(shù)/總呼叫次數(shù)。需要通過大量撥打測(cè)試獲得數(shù)據(jù)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制GSM-R模塊完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試模塊向地面電路域數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)起連接，最大接入時(shí)間設(shè)為15 s，每次通話時(shí)長(zhǎng)30 s，呼叫間隔10 s;如出現(xiàn)呼叫建立失敗，間隔30 s進(jìn)行下一次試呼，并記為一次連接建立失敗。在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)信令，使用測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)連接建立成功率。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表7所示。

表7 連接建立成功率統(tǒng)計(jì)

3.3 鏈路斷開(失效)概率

1)定義:在所有的連接保持過程中，非有意釋放連接次數(shù)的比例。掉話率=掉話次數(shù)/總呼叫次數(shù)。需要通過大量撥打測(cè)試獲得數(shù)據(jù)。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)GSM-R模塊完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試模塊向地面電路域數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)起連接，最大接入時(shí)間設(shè)為15 s，每次通話時(shí)長(zhǎng)5 min，在通話狀態(tài)下，如出現(xiàn)異常掉話，間隔30 s進(jìn)行下一次試呼，并記為一次失敗。在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)信令，使用測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)鏈路斷開(失效)率。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表8所示。

表8 鏈路斷開(失效)率統(tǒng)計(jì)

3.4 端到端傳輸時(shí)延

1)定義:從移動(dòng)端發(fā)起傳輸請(qǐng)求到傳輸成功指示之間的時(shí)延。

2)測(cè)試方法:使用測(cè)軟件控制測(cè)GSM-R模塊完成該測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試模塊向地面電路域數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)起連接并傳輸數(shù)據(jù)(ASCⅡ字節(jié)流)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為30bytes，最大接入時(shí)間設(shè)為15 s，如出現(xiàn)鏈路斷開，間隔30 s進(jìn)行下一次試呼。地面服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后馬上把接收到的數(shù)據(jù)原樣發(fā)回發(fā)送端。傳輸時(shí)延為GSM-R模塊發(fā)出數(shù)據(jù)到收到地面服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)所需時(shí)延的一半。在列車移動(dòng)過程中檢測(cè)信令，使用測(cè)試軟件統(tǒng)計(jì)端到端傳輸時(shí)延。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表9所示。

表9 端到端傳輸時(shí)延統(tǒng)計(jì)

通過以上測(cè)試可對(duì)已完成初步安裝調(diào)試但尚未開通運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析，找出影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量的原因，并通過對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整和對(duì)系統(tǒng)設(shè)備配置的調(diào)整等技術(shù)手段，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)今后的維護(hù)及規(guī)劃建設(shè)提出合理建議。