■ 楊焱 丁建文 鐘章隊(duì)

1 概述

為滿足我國GSM-R目標(biāo)網(wǎng)規(guī)模組網(wǎng)的要求，解決我國高速鐵路建設(shè)的急需，鐵道部啟動(dòng)了重大試驗(yàn)項(xiàng)目“GSM-R相關(guān)技術(shù)研究——GSM-R網(wǎng)絡(luò)工程互聯(lián)互通功能性測(cè)試”。項(xiàng)目的實(shí)施包括預(yù)研和綜合試驗(yàn)兩項(xiàng)工作任務(wù)，在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)試環(huán)境下，利用鐵道部GSM-R實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)廠商提供的核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、通用分組無線服務(wù)業(yè)務(wù)（GPRS）等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備混合組網(wǎng)，對(duì)不同廠商之間核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、智能網(wǎng)、GPRS相互之間的互聯(lián)互通測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)試對(duì)象包括本地節(jié)點(diǎn)之間、本地節(jié)點(diǎn)與無線網(wǎng)絡(luò)之間C/D/G，A，E，Gr，Gb，Gn，L接口的互聯(lián)互通能力，測(cè)試內(nèi)容涵蓋GSM-R電路域、數(shù)據(jù)域、智能網(wǎng)的基本功能、鐵路特殊功能、健狀性等通信業(yè)務(wù)，點(diǎn)呼、組呼/廣播、優(yōu)先級(jí)呼叫/強(qiáng)占、基于位置的呼叫限制、鐵路功能號(hào)呼叫等鐵路特殊業(yè)務(wù)。

互聯(lián)互通測(cè)試（即互操作性測(cè)試）是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本次互聯(lián)互通功能驗(yàn)證測(cè)試是我國鐵路在GSM-R網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域進(jìn)行的第一次大規(guī)模測(cè)試，由于沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，為保證互聯(lián)互通測(cè)試按計(jì)劃達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，鐵道部為此進(jìn)行了周密部署，提供了可靠的組織體系保證，組建了測(cè)試領(lǐng)導(dǎo)組、測(cè)試專家組和測(cè)試工作組，其中測(cè)試領(lǐng)導(dǎo)組設(shè)在鐵道部，由鐵道部運(yùn)輸局、科學(xué)技術(shù)司、發(fā)展計(jì)劃司、建設(shè)管理司等單位組成，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、部署和協(xié)調(diào)整個(gè)測(cè)試工作。通過近3年的測(cè)試，完成了不同廠商之間核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、智能網(wǎng)、GPRS相互之間的互聯(lián)互通測(cè)試，達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)，滿足了高速鐵路建設(shè)的急需。

2 鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試

GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試的主要工作目標(biāo)：根據(jù)鐵道部互聯(lián)互通測(cè)試大綱規(guī)定的內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)環(huán)境下，對(duì)不同廠商提供的GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)互通能力進(jìn)行系統(tǒng)全面的測(cè)試和驗(yàn)證。驗(yàn)證基于不同廠商的GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能否實(shí)現(xiàn)大規(guī)模組網(wǎng)，是否滿足我國鐵路特殊應(yīng)用業(yè)務(wù)對(duì)安全性和可靠性的要求。需要達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）驗(yàn)證不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)互通性；

（2）通過互聯(lián)互通驗(yàn)證我國鐵路GSM-R CAM EL3智能網(wǎng)業(yè)務(wù)；

（3）驗(yàn)證我國鐵路GPRS業(yè)務(wù)；

（4）為GSM-R網(wǎng)絡(luò)工程的投資、建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)。

我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)測(cè)試在北京、廣州、西安三地實(shí)驗(yàn)室聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行，互聯(lián)互通測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試地點(diǎn)包括北京、武漢、濟(jì)南、西安、太原、石家莊、成都等。測(cè)試邏輯組網(wǎng)見圖1。

3 GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)

3.1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試大綱

GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，國內(nèi)外沒有可供參考的統(tǒng)一辦法和規(guī)范，公眾網(wǎng)和國外GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試能否適用于我國鐵路GSM-R應(yīng)用實(shí)際，無法照搬照抄。我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試大綱的確立，將互聯(lián)互通測(cè)試納入標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的軌道，促進(jìn)了我國鐵路GSM-R技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，填補(bǔ)了我國該領(lǐng)域的空白。

我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試大綱由8大部分構(gòu)成：總則、引用標(biāo)準(zhǔn)、術(shù)語和縮略語、軟硬件版本、測(cè)試內(nèi)容、準(zhǔn)備工作、實(shí)施安排與管理、時(shí)間進(jìn)度安排。

（1）總則明確大綱的適用范圍，提出GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試根據(jù)我國鐵路的特點(diǎn)和實(shí)際，在參考相關(guān)通信互聯(lián)互通協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，力爭做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、管理方便、切實(shí)可行。

（2）全面參考國際鐵路聯(lián)盟（U IC）規(guī)范、鐵道部GSM-R相關(guān)技術(shù)規(guī)范、3GPP/ETSI規(guī)范、信息產(chǎn)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及其他行業(yè)規(guī)范，規(guī)范與GSM-R有關(guān)的術(shù)語和縮略語。

（3）明確互聯(lián)互通測(cè)試的軟硬件版本，通過凍結(jié)軟硬件版本，規(guī)避軟硬件版本升級(jí)變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)，提出軟硬件版本升級(jí)（打補(bǔ)丁）后的兼容性測(cè)試有效方法。

（4）明確互聯(lián)互通測(cè)試網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)。

（5）詳細(xì)明確GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作和技術(shù)要素，具有很強(qiáng)的可操作性，明確互聯(lián)互通測(cè)試需要的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的細(xì)節(jié)和各種與組網(wǎng)測(cè)試有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)要素，避免測(cè)試準(zhǔn)備過程中的大量重復(fù)工作，極大提高了測(cè)試效率，測(cè)試中的各項(xiàng)參數(shù)配置，其技術(shù)要求均得到準(zhǔn)確定義，如測(cè)試環(huán)境與組網(wǎng)、編號(hào)及數(shù)據(jù)配置、編號(hào)方案、移動(dòng)用戶號(hào)碼、固定用戶號(hào)碼、車次號(hào)、機(jī)車號(hào)編號(hào)、GSM-R核心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)配置（信令點(diǎn)碼/GT/子系統(tǒng)號(hào)（SSN））等得到具體明確。

（6）明確嚴(yán)密的組織體系和保障措施，保證測(cè)試有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜測(cè)試工作的標(biāo)準(zhǔn)化和細(xì)節(jié)化管理，通過制定分階段的測(cè)試優(yōu)先策略和各接口詳細(xì)的測(cè)試計(jì)劃，保證關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)各項(xiàng)工作的落實(shí)和關(guān)鍵技術(shù)問題的裁決和審定，測(cè)試過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題及時(shí)處理，沒有出現(xiàn)一例技術(shù)問題延誤。

3.2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)要求及測(cè)試規(guī)范

我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試的成功實(shí)施，需要建立一套符合3GPP/ETSI標(biāo)準(zhǔn)、UIC相關(guān)規(guī)范和鐵路相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)體系，需要對(duì)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)核心接口功能及相關(guān)功能實(shí)體描述作出規(guī)定，如M AP信令類型、參數(shù)定義、業(yè)務(wù)流程及測(cè)試用例等，為互聯(lián)互通測(cè)試提供可靠的檢驗(yàn)手段。

接口技術(shù)要求和測(cè)試規(guī)范是在全面分析和研究GSM/GSM-R接口協(xié)議的基礎(chǔ)上完成的，通過借鑒歐洲GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試的成功經(jīng)驗(yàn)，以及我國GSM網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通方案和測(cè)試成果，提出適合我國鐵路特殊應(yīng)用需求的測(cè)試用例。這是制定核心網(wǎng)、無線網(wǎng)互聯(lián)互通方案及互聯(lián)互通測(cè)試組網(wǎng)方案的依據(jù)，經(jīng)受了GSM-R大規(guī)模組網(wǎng)的檢驗(yàn)。其中測(cè)試用例設(shè)計(jì)遵循以下原則：

（1）用例命名規(guī)則：遵循規(guī)范化、科學(xué)化。實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例和接口、功能的對(duì)應(yīng)，便于檢索統(tǒng)計(jì)?，F(xiàn)有用例命名規(guī)則比較粗糙，其編號(hào)規(guī)則不能充分反映測(cè)試用例與被測(cè)試對(duì)象之間的內(nèi)在關(guān)系。

（2）測(cè)試用例設(shè)計(jì)：遵循完備性、可操作性。明確測(cè)試組類型、測(cè)試項(xiàng)目的功能定義和測(cè)試目的，進(jìn)一步對(duì)測(cè)試預(yù)置條件和測(cè)試步驟進(jìn)行詳細(xì)說明，對(duì)測(cè)試得到的消息流程的判定規(guī)則，屬于國內(nèi)外首創(chuàng)。我國定義的GSM-R網(wǎng)絡(luò)測(cè)試用例，綜合了黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試，互補(bǔ)性更強(qiáng)，更有利于保證鐵路GSM-R特殊業(yè)務(wù)互聯(lián)互通功能驗(yàn)證，在確保一致性測(cè)試得到驗(yàn)證的同時(shí)測(cè)試覆蓋率得到切實(shí)保證，大大提高對(duì)關(guān)鍵信元的跟蹤定位速度。GSM-R網(wǎng)絡(luò)測(cè)試用例設(shè)計(jì)框架見圖2。

從我國鐵路實(shí)際需求出發(fā)，制定GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)要求及測(cè)試規(guī)范，根本上解決我國鐵路GSM-R目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)面臨的緊迫技術(shù)問題，所制定的互聯(lián)互通接口類技術(shù)規(guī)范和測(cè)試規(guī)范，適用于鐵路GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、設(shè)備研發(fā)、驗(yàn)收測(cè)試、聯(lián)調(diào)聯(lián)試和多廠家設(shè)備的互聯(lián)互通。在實(shí)際應(yīng)用中保證了北京、武漢核心網(wǎng)建設(shè)的需要，在超過7 000 km的高速鐵路中發(fā)揮了重要作用，引入多個(gè)設(shè)備商充分競(jìng)爭（包括引進(jìn)新的設(shè)備提供商），進(jìn)一步降低建網(wǎng)成本，為采用不同設(shè)備商的設(shè)備進(jìn)行混合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)綜合效益的最大化。

3.3 確立GSM-R核心網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)模式

首先，明確核心網(wǎng)組織架構(gòu)。通過互聯(lián)互通測(cè)試，驗(yàn)證采用業(yè)務(wù)集中化的HLR，SCP的組網(wǎng)方案。該方案是否有利于保證業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的完整性、統(tǒng)一性，以及是否能夠利用備份冗余和地理容災(zāi)技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性提供切實(shí)保證。經(jīng)過反復(fù)的方案論證和測(cè)試，回答了我國GSM-R網(wǎng)圍繞一對(duì)HLR，一對(duì)SCP進(jìn)行組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。

其次，解決不同廠商GSM-R無線網(wǎng)混合組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)驗(yàn)證，驗(yàn)證不同廠商GSM-R無線網(wǎng)混合組網(wǎng)的可行性，解決不同廠商GSM-R無線網(wǎng)混合組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問題；突破歐洲鐵路GSM-R傳統(tǒng)的組網(wǎng)模式（本地網(wǎng)采用同一廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備），可以為GSM-R目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)提供更多、更靈活的選擇；引入更大程度的競(jìng)爭，降低目標(biāo)網(wǎng)建網(wǎng)成本。

4 GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試分析技術(shù)

4.1 靜態(tài)測(cè)試分析技術(shù)

靜態(tài)測(cè)試分析主要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。綜合運(yùn)用黑箱測(cè)試、白箱測(cè)試相結(jié)合的方法，保證測(cè)試的完整性和遍歷性，保證通用的基礎(chǔ)性承載業(yè)務(wù)得到驗(yàn)證，同時(shí)充分滿足鐵路特殊業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通驗(yàn)證。比較常見的技術(shù)方法包括：

（1）協(xié)議一致性檢驗(yàn)。對(duì)互聯(lián)互通測(cè)試過程及結(jié)果進(jìn)行深入的對(duì)比分析研究，參照協(xié)議規(guī)范對(duì)實(shí)測(cè)信令流程及其所攜帶的信元和參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的一致性驗(yàn)證。

（2）協(xié)議兼容性檢驗(yàn)。驗(yàn)證不同廠商設(shè)備組網(wǎng)條件下，鐵路特殊業(yè)務(wù)對(duì)安全性和可靠性的要求，在保證測(cè)試覆蓋率水平的前提下，檢驗(yàn)不同廠商軟硬件版本之間的業(yè)務(wù)兼容性，滿足各種層次的GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通測(cè)試的需要。兼容性測(cè)試是互聯(lián)互通測(cè)試的主要內(nèi)容。

（3）性能檢驗(yàn)。針對(duì)原始信令流程進(jìn)行大量的時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析，分析被測(cè)試對(duì)象在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)測(cè)試下的基本性能，如切換時(shí)間、時(shí)延等。

（4）測(cè)試結(jié)果定性、定量和差異化分析。對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果存在差異的數(shù)據(jù)，有必要參照相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)行定性和定量分析，差異類型劃分為4大類（見表1），按照是否影響互聯(lián)互通的原則進(jìn)行具體評(píng)估。

為進(jìn)一步保證測(cè)試分析的科學(xué)性，通過合理定義測(cè)試觀測(cè)點(diǎn)，如功能實(shí)現(xiàn)、信令流程、重點(diǎn)信元、HLR、VLR數(shù)據(jù)庫信息，以原始測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以協(xié)議規(guī)范為依據(jù)，針對(duì)測(cè)試出現(xiàn)的問題、分歧進(jìn)行分析性說明和過程性說明，形成結(jié)論性意見，對(duì)無法形成結(jié)論性的意見，提交專家會(huì)議仲裁。

表1 GSM-R互聯(lián)互通測(cè)試結(jié)果

4.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試分析技術(shù)

4.2.1 聯(lián)調(diào)聯(lián)試

利用鐵道部GSM-R實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境，結(jié)合高速鐵路對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量（QoS）的要求，進(jìn)行大量對(duì)比測(cè)試，完成對(duì)不同基站控制器（BSC）廠家之間、不同廠家移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（M SC）之間性能的考察，包括GSM-R電路域、分組域的健壯性測(cè)試，驗(yàn)證業(yè)務(wù)提供的安全性、可靠性，根據(jù)《GSM-R Interfaces Class 1 Requirem en ts》的要求，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)呼叫的連接建立時(shí)間和連接建立失敗率、端到端數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延、數(shù)據(jù)傳輸干擾時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間、數(shù)據(jù)連接丟失率及網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)時(shí)延，指標(biāo)均符合，保證現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的成功割接。

依靠聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)，在北京、武漢、石家莊、西安、成都等核心網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)順利進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)測(cè)試和互聯(lián)互通功能驗(yàn)證工作，促進(jìn)了GSM-R目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)的順利進(jìn)行。

4.2.2 實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試

利用鐵道部GSM-R實(shí)驗(yàn)室成功搭建了一整套網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通模擬測(cè)試環(huán)境，軟硬件配置完全根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)GSM-R現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的模擬，多次模擬測(cè)試表明，實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試是一種有效的技術(shù)手段，不影響現(xiàn)網(wǎng)的正常運(yùn)行，不影響行車調(diào)度，能夠避免現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)調(diào)試所面臨的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)包括以下方面：

（1）復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)故障，準(zhǔn)確完成故障定位和處理；

（2）可靈活運(yùn)用回歸測(cè)試、增量測(cè)試的方法進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)兼容性；

（3）在不影響現(xiàn)網(wǎng)正常運(yùn)行的前提下，解決現(xiàn)場(chǎng)的疑難技術(shù)問題。

實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試已經(jīng)在北京、武漢、濟(jì)南、西安、廣州、南昌、成都等核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通及工程聯(lián)調(diào)聯(lián)試中發(fā)揮了重要作用，并將在GSM-R目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

5 結(jié)束語

鐵道部頒布實(shí)施的互連互通測(cè)試大綱及編制完成的我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口測(cè)試規(guī)范，已廣泛應(yīng)用于GSM-R目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)，確保了建設(shè)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了GSM-R技術(shù)在高速鐵路、既有線改造中的成功應(yīng)用，保證了北京、武漢、西安、石家莊、成都等GSM-R骨干節(jié)點(diǎn)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試和互聯(lián)互通驗(yàn)證測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的成功割接，為后期進(jìn)行的接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)、工程建設(shè)期的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、投入運(yùn)營后的維護(hù)管理，以及設(shè)備的升級(jí)、擴(kuò)容測(cè)試等提供了重要的技術(shù)依據(jù)。

[1] 運(yùn)基通信［2006］265號(hào)附件2 我國鐵路GSM-R互聯(lián)互通測(cè)試大綱[S]

[2] 3GPP TS 29.078 3GPP UM TS R99 CAM EL-stage3 version3.80[S]

[3] 3GPP TS 29.002 3GPP UMTS R 99 MAP version3.80[S][4] 3GPP TS 48.008 V4.10.0 M obile-services Sw itching Centre- Base Station System (MSC-BSS) interface；Layer 3 specification(Release 4）[S]

[5] 3GPP TS 48.018 V4.10.0 General Packet Radio Service(GPRS)；Base Station System (BSS)-Se rving GPRS Support Node (SGSN)；BSS GPRS Protocol (BSSGP) [S]