■ 劉清濤

GSM-R系統(tǒng)作為鐵路運輸行車組織的重要通信手段，對運輸行車的安全有著重要作用，對維護提出了較高要求。提高對障礙定位及處理的及時性是運用維護水平的重要指標。目前，GSM-R交換網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的通信障礙采用信令分析儀協(xié)助分析障礙原因。

1 GSM-R通信系統(tǒng)障礙處理存在的問題

1.1 信令儀表的應用

GSM-R交換網(wǎng)絡(luò)日常維護工作中出現(xiàn)的通信故障，一般通過現(xiàn)場撥測和信令消息跟蹤分析查找故障原因。使用信令儀表進行信令跟蹤可準確直觀地通過分析信令流程查找障礙原因，但信令儀表在核心網(wǎng)機房使用存在一定的局限性。

（1）核心網(wǎng)機房工程期間配置的DDF架不同，有的沒有三通接頭，后期維護需要中斷業(yè)務才能掛接信令表，造成維護不便。

（2）隨著GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務量逐年上升，有些核心網(wǎng)機房配置的信令儀表由于配置的容量問題，無法監(jiān)測全部信令鏈路，無法看到完整的消息事件，給故障分析帶來困難。

（3）使用信令儀表處理障礙有一定延時，核心網(wǎng)機房在接到障礙申告后進行信令儀表的掛接和跟蹤，有時列車已經(jīng)駛出管轄區(qū)域，無法還原故障發(fā)生時的真實情景，給障礙分析帶來一定難度。

1.2 通話記錄的輔助作用

采用通話記錄（話單）在障礙處理過程中是一種彌補手段。主要彌補信令儀表無法監(jiān)測到的障礙發(fā)生當時的情況，當無法知道障礙發(fā)生的情況，可通過話單查詢通話記錄。目前移動業(yè)務交換中心（M SC）運行的設(shè)備開放了通話記錄功能，可產(chǎn)生話單的詳細記錄。但是，使用通話記錄存在以下問題。

（1）查看通話記錄。設(shè)備中存儲的通話記錄是以十六進制的方式存儲，維護人員通過原始通話記錄查看記錄內(nèi)容比較繁瑣。

（2）通話記錄的局限性。通話記錄作為對過去障礙信息查詢的一種補救手段，只能查到呼叫接通記錄，由于未能接通的呼叫不產(chǎn)生通話記錄，所以無法查詢到呼叫不通的記錄。GSM-R系統(tǒng)是指揮列車運行的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，不存在計費問題，通話記錄主要是為了協(xié)助障礙判斷。目前通話記錄對障礙處理的幫助有限，且開啟通話記錄會占用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部資源，因此通話記錄的使用意義不大。

2 信令監(jiān)測系統(tǒng)

信令監(jiān)測系統(tǒng)獨立于電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之外，通過高阻跨接方式在信令鏈路上直接采集信令消息，對信令網(wǎng)進行實時動態(tài)監(jiān)測，并可對用戶部分信令或應用信令進行實時或歷史分析。

2.1 信令監(jiān)測系統(tǒng)與信令儀表的比較

（1）信令儀表。反復連接測試儀表可能會導致DDF架上的接頭松動或斷開，存在一定的風險性；長時間連接信令儀表進行測試，因受存儲容量和監(jiān)測鏈路數(shù)量限制，無法獲取長期完整的歷史話務數(shù)據(jù)；無法進行全程、全網(wǎng)測試。

（2）信令監(jiān)測系統(tǒng)。獨立于交換和信令設(shè)備的內(nèi)部與外部接口，不增加交換和信令設(shè)備的負荷，不影響交換和信令設(shè)備的正常運行；可獲得呼叫的詳細流程和每個消息的具體信息；可監(jiān)測整個網(wǎng)絡(luò)的全部信令鏈路，跟蹤并保存呼叫的整個流程；可實時獲取信令消息，隨意調(diào)取之前的歷史記錄。

2.2 信令集中監(jiān)測系統(tǒng)的組成

信令集中監(jiān)測系統(tǒng)分為信令的接入與收斂、信令采集與預處理、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲4部分。

在核心網(wǎng)機房DDF架上通過跨接高阻隔離器將信令鏈路接入至前端采集設(shè)備，由前端機進行原始信令采集、收斂、分析和事件合成。前端服務器負責數(shù)據(jù)的接收、統(tǒng)計分析及提交等工作。中心服務器負責全網(wǎng)的報表統(tǒng)計及告警收集。業(yè)務服務器負責存儲指定局向的呼叫詳細記錄及相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

3 信令集中監(jiān)測系統(tǒng)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的應用

3.1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測內(nèi)容

GSM-R通信網(wǎng)包括HLR，SCP，STP，M SC，SGSN，F(xiàn)AS等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為完成對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能，應對M AP，CAP，ISUP，PRI（DSS1），BSSAP等協(xié)議進行解析，即監(jiān)測SCP至STP、HLR至STP、SM SC至STP、STP至M SC、STP至SGSN、M SC至BSC、MSC至FAS、M SC至RBC、M SC至PSTN、M SC至M SC、BSC至SGSN的全部信令鏈路。

3.2 信令集中監(jiān)測系統(tǒng)的組網(wǎng)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)信令集中監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖見圖1。

在19個核心網(wǎng)機房（18個鐵路局（公司）所在地和拉薩）設(shè)置前端機、前端服務器和監(jiān)測工作站，負責收斂信令鏈路并進行處理。在骨干GSM-R核心網(wǎng)機房設(shè)置業(yè)務數(shù)據(jù)庫、中心服務器和維護臺，考慮GSM-R網(wǎng)絡(luò)前期業(yè)務量不是很大，業(yè)務數(shù)據(jù)庫可全路統(tǒng)一設(shè)置。各核心網(wǎng)機房間設(shè)置一臺接入路由器，并連至鐵路局的匯聚路由器上，利用既有數(shù)據(jù)網(wǎng)完成各站系統(tǒng)間的互聯(lián)。

前端信令采集部分的信令提取主要采用高阻跨接方式，在DDF架上增加接入高阻隔離器（見圖2）。隨著通信技術(shù)的不斷演進，在未來A口、Gb口全IP化后可考慮采用鏡像技術(shù)進行信令提取。

3.3 信令集中監(jiān)測在GSM-R網(wǎng)絡(luò)運用維護中的作用

圖1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)信令集中監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

圖2 高阻隔離器示意圖

（1）機房維護人員針對業(yè)務部門反應的故障可迅速通過信令集中監(jiān)測系統(tǒng)查找障礙原因，大幅度提高工作效率。

（2）可隨時查詢?nèi)W(wǎng)所有呼叫的詳細記錄，不需要再查詢話單，可關(guān)閉M SC、SCP等設(shè)備的話單功能，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源。

（3）各核心網(wǎng)機房可省去信令監(jiān)測儀表配置，節(jié)約投資。

（4）維護人員可實時觀測信令網(wǎng)各信令鏈路的動態(tài)信令負荷，第一時間掌握網(wǎng)絡(luò)的運行情況。

（5）通過對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可挖掘網(wǎng)絡(luò)深層隱藏的問題。

3.4 信令監(jiān)測系統(tǒng)應用

3.4.1 監(jiān)測語音業(yè)務

（1）調(diào)度通信語音業(yè)務的監(jiān)測。調(diào)度通信語音業(yè)務在鐵路通信業(yè)務中的位置比較重要，由于鐵路運輸?shù)奶攸c，調(diào)度語音通信伴隨功能號碼注冊、基于位置尋址等智能業(yè)務，包括即將開通的基于位置呼叫限制業(yè)務，使調(diào)度語音通信業(yè)務涉及M SC，STP，SCP，HLR，F(xiàn)AS等眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通信流程較復雜。對某個鐵路局來說，單一監(jiān)測本地設(shè)備是不夠的。通過信令集中監(jiān)測系統(tǒng)可以看到本地及全網(wǎng)共用設(shè)備間的信令消息，方便查找問題。

（2）移動用戶的業(yè)務監(jiān)測。移動用戶的每個操作在通信系統(tǒng)中會轉(zhuǎn)化為某條信令，信令業(yè)務的集中監(jiān)測和存儲可方便地查詢每個用戶的使用情況，判斷網(wǎng)絡(luò)存在的問題。通過調(diào)取存儲在中央服務器中的數(shù)據(jù)，可看到用戶的通話次數(shù)、時長，切換是否成功/失敗次數(shù)，位置更新成功/失敗次數(shù)等。在現(xiàn)網(wǎng)的實際應用中，偶爾一兩次的呼叫失敗，用戶可能不進行障礙申告，第一次呼叫不通，第二次呼叫接通，用戶可能不太在意，但對維護部門來說這都是隱藏的障礙。調(diào)取分析保存下來的數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作及深層挖掘網(wǎng)絡(luò)問題大有幫助。

（3）網(wǎng)間語音業(yè)務監(jiān)測。用于查找GSM-R系統(tǒng)與其他運營商網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通發(fā)生的問題。一旦發(fā)生外網(wǎng)用戶干擾正常的鐵路通信業(yè)務時，可通過監(jiān)測記錄查找原因，有效解決網(wǎng)間糾紛。

3.4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)業(yè)務

數(shù)據(jù)業(yè)務在鐵路通信系統(tǒng)中承擔的作用越來越重要，進路預告的相關(guān)問題在日常生產(chǎn)中比較常見。目前對進路預告、調(diào)度命令的相關(guān)問題查找缺少相應的手段，只能在GRIS上查看是否轉(zhuǎn)發(fā)成功，轉(zhuǎn)發(fā)后導致進路預告、調(diào)度命令未收到的原因不得而知。使用信令集中監(jiān)測系統(tǒng)可輔助排查此類故障，通過分析Gb口的數(shù)據(jù)信息縮小故障判斷范圍。

3.4.3 監(jiān)測列控數(shù)據(jù)業(yè)務

在CTCS-3級列控線路上監(jiān)測列控數(shù)據(jù)業(yè)務，列控業(yè)務數(shù)據(jù)分析是每天的日常工作。但是CTCS-3級列控區(qū)段監(jiān)測系統(tǒng)隨工程建設(shè)尚未形成網(wǎng)絡(luò)，對長交路或未來跨線運行的機車，集中信令監(jiān)測系統(tǒng)更有利于對全線整體情況進行分析，獲取更全面的機車運行數(shù)據(jù)。

3.5 信令集中監(jiān)測系統(tǒng)與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的融合

目前，現(xiàn)網(wǎng)CTCS-3級列控區(qū)段使用的接口監(jiān)測系統(tǒng)（Abis、A、PRI）隨著工程建設(shè)同步實施。信令集中監(jiān)測系統(tǒng)原理上與接口監(jiān)測系統(tǒng)相同，可采用完善接口監(jiān)測系統(tǒng)方式，將信令集中監(jiān)測系統(tǒng)納入工程中，與工程進度保持同步，擴大接口監(jiān)測范圍，監(jiān)測CTCS-2級列控區(qū)段的A接口信令。但在物理實體上，建議將CTCS-3級列控區(qū)段的數(shù)據(jù)與信令集中監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分開存儲，防止由于數(shù)據(jù)量過大導致系統(tǒng)服務器性能降低。同時，在核心網(wǎng)機房考慮將中心服務器納入綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，由綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)負責實現(xiàn)信令網(wǎng)的報表統(tǒng)計和告警收集，替代從交換設(shè)備的話務統(tǒng)計文件中提取數(shù)據(jù)進行信令網(wǎng)報表統(tǒng)計的功能。

3.6 由信令集中監(jiān)測系統(tǒng)引出的問題

（1）采用信令集中監(jiān)測系統(tǒng)增加機房維護人員的維護工作量。網(wǎng)絡(luò)擴容或新建鐵路線接入后，需要在信令監(jiān)測系統(tǒng)的前端機及數(shù)據(jù)庫中進行一系列的數(shù)據(jù)配置。

（2）鐵路局核心網(wǎng)機房的操作權(quán)限分配。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)維護模式，建議信令監(jiān)測系統(tǒng)的中心服務器和鐵路局前端設(shè)備的系統(tǒng)配置與管理權(quán)限由未來骨干核心網(wǎng)機房承擔。鐵路局核心網(wǎng)機房作為用戶使用，可實時查詢本局管內(nèi)所有信令鏈路消息、與本局相關(guān)的呼叫歷史記錄消息。

4 結(jié)束語

鐵路GSM-R技術(shù)是基于公共無線網(wǎng)絡(luò)GSM技術(shù)體系、專門服務于鐵路的專用通信網(wǎng)絡(luò)，雖然多數(shù)技術(shù)與GSM系統(tǒng)相同，但對安全性要求遠高于GSM?？焖偬岣逩SM-R系統(tǒng)的維護能力和水平，可考慮借鑒GSM成熟的運維模式和維護方式，不斷完善維護手段，保障鐵路通信系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。