王敬源

在“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略政策的推動(dòng)下，中國(guó)在國(guó)外負(fù)責(zé)修建的鐵路項(xiàng)目也逐漸增多。不同于中國(guó)國(guó)鐵集團(tuán)統(tǒng)一管理各地大型鐵路的模式，境外鐵路項(xiàng)目存在著私人公司單獨(dú)修建，并與其他鐵路互聯(lián)運(yùn)營(yíng)的可能性，相應(yīng)的鐵路項(xiàng)目中的GSM-R 系統(tǒng)也存在著多個(gè)核心網(wǎng)并存，相互間互聯(lián)互通的建設(shè)方式。本文以印尼鐵路項(xiàng)目為例，研究境外鐵路項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式，以及主要鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)與GSM-R 系統(tǒng)的互聯(lián)互通方式。

1 印尼高速鐵路GSM-R 系統(tǒng)核心網(wǎng)建設(shè)方案分析

印尼高速鐵路的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)均參考中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合印尼當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，未來(lái)印尼高速鐵路GSM-R 系統(tǒng)核心網(wǎng)建設(shè)可能存在以下2 種方案。

1）國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)GSM-R 網(wǎng)絡(luò)，由國(guó)家鐵路公司投資建設(shè)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和匯接系統(tǒng)，其他鐵路公司只建設(shè)運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將各自的運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入國(guó)家的主系統(tǒng)，全國(guó)共用一張通信網(wǎng)絡(luò)［1］。

2） 各鐵路公司獨(dú)立建設(shè)各自完整的GSM-R系統(tǒng)核心網(wǎng)，再根據(jù)業(yè)務(wù)需求決定是否與其他公司的核心網(wǎng)絡(luò)相連接。

1.1 國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)

由印尼國(guó)家政府成立一個(gè)國(guó)立鐵路公司，仿照中國(guó)國(guó)鐵集團(tuán)的模式。該國(guó)立鐵路公司可在首都雅加達(dá)設(shè)置1 套具有完整功能的GSM-R 核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備，具體如下。

1）在雅加達(dá)國(guó)立鐵路公司的核心網(wǎng)機(jī)房設(shè)置2 套互為熱備的歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、設(shè)備寄存器（EIR）等中心設(shè)備，用于管理全國(guó)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)用戶信息、位置信息、簽約業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)對(duì)用戶的IMSI 號(hào)進(jìn)行鑒權(quán)，對(duì)無(wú)線通信內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一加密，以及存儲(chǔ)移動(dòng)設(shè)備的設(shè)備識(shí)別號(hào)碼（IMEI）。在雅加達(dá)和萬(wàn)隆設(shè)置TMSC，作為匯接區(qū)域節(jié)點(diǎn)，用于連接附近其他公司的MSC，實(shí)現(xiàn)全國(guó)網(wǎng)絡(luò)的互通。

2） 在雅加達(dá)設(shè)置1 套移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN），將網(wǎng)絡(luò)交換功能和業(yè)務(wù)控制功能相分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼叫的智能控制。其他接入國(guó)立核心網(wǎng)的鐵路公司可共同使用此移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)。

3）其他私營(yíng)鐵路公司可以根據(jù)各自的運(yùn)營(yíng)維護(hù)需求，在公司屬地的核心網(wǎng)機(jī)房設(shè)置電路域或分組域業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將這些系統(tǒng)通過(guò)本地MSC 分別接入雅加達(dá)或萬(wàn)隆的TMSC，從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)各鐵路公司間的GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，方便鐵路線路間套跑運(yùn)營(yíng)。

1.2 各鐵路公司獨(dú)立建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)

印尼國(guó)內(nèi)各私營(yíng)鐵路公司將自身管轄范圍內(nèi)的鐵路按照獨(dú)立區(qū)域進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，各公司在所屬的核心網(wǎng)機(jī)房分別建設(shè)具有完整功能的GSM-R 核心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備，具體如下。

1）移動(dòng)交換子系統(tǒng)（SSS）。包括移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、訪問(wèn)用戶位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、設(shè)備寄存器（EIR）等中心設(shè)備，用于完成用戶業(yè)務(wù)交換、用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。

2）移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）。包括GSM 業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（gsmSSP）、GPRS 業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（gprsSSP）、智能外設(shè)（IP）、業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP）、業(yè)務(wù)管理點(diǎn)（SMP）、業(yè)務(wù)管理接入點(diǎn)（SMPA）和業(yè)務(wù)生成環(huán)境點(diǎn)（SCEP）等設(shè)備，用于將網(wǎng)絡(luò)交換功能和業(yè)務(wù)控制功能相分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼叫業(yè)務(wù)的智能控制。

3）通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（GPRS）。包括服務(wù)GPRS 支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS 支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）、域名服務(wù)器（DNS）和認(rèn)證服務(wù)器（RADIUS）等設(shè)備，用于為無(wú)線用戶提供分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。

各私營(yíng)鐵路公司再根據(jù)各自運(yùn)營(yíng)維護(hù)范圍內(nèi)的線路情況，在沿線布置相應(yīng)的基站進(jìn)行GSM-R 網(wǎng)絡(luò)無(wú)線覆蓋，并將相應(yīng)基站接入各自的核心網(wǎng)，在各自的運(yùn)營(yíng)管轄范圍內(nèi)封閉使用。

2 印尼高速鐵路GSM-R系統(tǒng)核心網(wǎng)漫游方案

2.1 通信漫游機(jī)制

當(dāng)移動(dòng)臺(tái)開機(jī)或更換到另一個(gè)MSC 時(shí)，移動(dòng)臺(tái)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的位置區(qū)號(hào)碼和SIM 卡中存儲(chǔ)的位置區(qū)號(hào)碼不一致，就向漫游位置的BSC（基站控制器）發(fā)送位置更新請(qǐng)求，漫游位置的BSC 再向所屬M(fèi)SC 發(fā)送一個(gè)位置更新請(qǐng)求。該MSC/VLR 接到位置更新請(qǐng)求后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前MSC 中不存在該用戶信息，即向HLR 詢問(wèn)，HLR 負(fù)責(zé)向該用戶的當(dāng)前MSC/VLR 發(fā)送一個(gè)位置更新證實(shí)消息，并將此用戶的一些數(shù)據(jù)傳送給這個(gè)MSC/VLR；同時(shí)，HLR負(fù)責(zé)向用戶原來(lái)的MSC/VLR 發(fā)消息，通知原VLR 將該用戶的數(shù)據(jù)刪除。該用戶當(dāng)前MSC/VLR 通過(guò)當(dāng)前BSC 向移動(dòng)臺(tái)發(fā)一個(gè)位置更新證實(shí)消息，移動(dòng)臺(tái)接收后，將SIM 卡中位置區(qū)號(hào)碼改成當(dāng)前的位置區(qū)號(hào)碼。

若該用戶發(fā)起呼叫，呼叫漫游所在地MSC 下號(hào)碼，則通過(guò)用戶當(dāng)前所在小區(qū)路由到當(dāng)前BSC和MSC，當(dāng)前MSC/VLR 接收到呼叫請(qǐng)求后，經(jīng)過(guò)鑒權(quán)、加密模式設(shè)置、呼叫開始、TCH 指配、用戶提示、直至呼叫被接受；若該用戶發(fā)起呼叫，呼叫原所在地MSC 下號(hào)碼，則通過(guò)兩MSC 之間互聯(lián)通道建立呼叫關(guān)系。

若該漫游用戶被叫，其歸屬HLR 查詢?cè)撚脩舻漠?dāng)前位置信息，并向漫游所在地VLR 請(qǐng)求漫游號(hào)碼，漫游所在地VLR 回送該用戶的漫游號(hào)碼、HLR 向MSC 回送被叫用戶的路由信息（MSRN），MSC 收到路由信息后，對(duì)被叫用戶的路由信息進(jìn)行分析，得到被叫用戶的局向，然后進(jìn)行話路接續(xù)［2-6］。

2.2 統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)的漫游方案

若印尼參考中國(guó)的統(tǒng)一管理模式，則建設(shè)1 套具有完整功能的GSM-R 主備核心網(wǎng)絡(luò)，其他私營(yíng)鐵路公司將各自的電路域和分組域業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入此核心網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享。

參考中國(guó)的GSM-R 移動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，印尼高速鐵路可按屬地或鐵路公司管理權(quán)限，將全國(guó)分屬不同鐵路公司的高速鐵路統(tǒng)一規(guī)劃成若干片區(qū)，各鐵路公司可按照中國(guó)鐵路局的模式建設(shè)獨(dú)立的MSC/VLR，按遠(yuǎn)期用戶規(guī)劃各片區(qū)的MSC 容量，然后實(shí)現(xiàn)各MSC 之間互聯(lián)互通。

在印尼國(guó)內(nèi)異地建設(shè)2 套互為熱備的歸屬位置寄 存 器（HLR）、 智 能 網(wǎng)（IN）、 鑒 權(quán) 中 心（AUC）、設(shè)備寄存器（EIR）等中心設(shè)備，寫入所有接入網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車臺(tái)及手持終端信息，總體協(xié)調(diào)全國(guó)高速鐵路網(wǎng)內(nèi)各鐵路公司MSC 間的互聯(lián)及移動(dòng)臺(tái)跨局切換。該方案的印尼GSM-R 移動(dòng)交換子系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

圖1 參考中國(guó)模式的印尼GMS-R 移動(dòng)交換子系統(tǒng)構(gòu)成

1）語(yǔ)音通信。由于使用了統(tǒng)一的核心網(wǎng)，各鐵路公司的所有移動(dòng)用戶信息均存儲(chǔ)在統(tǒng)一的核心網(wǎng)HLR 內(nèi)。當(dāng)發(fā)起語(yǔ)音呼叫用戶的請(qǐng)求時(shí)，HLR可通過(guò)呼叫號(hào)碼找到被呼叫用戶存儲(chǔ)在本地的信息，完成雙方的語(yǔ)音通信。

2）數(shù)據(jù)通信。由于使用了統(tǒng)一的核心網(wǎng)，各公司的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可通過(guò)統(tǒng)一核心網(wǎng)的TMSC，從一個(gè)公司傳輸?shù)搅硪粋€(gè)公司，從而完成雙方的數(shù)據(jù)通信。

2.3 各鐵路公司獨(dú)立建設(shè)GSM-R核心網(wǎng)的漫游方案

2.3.1 各鐵路公司間機(jī)車互不套跑

各鐵路公司間機(jī)車互不套跑的情況下，核心網(wǎng)間無(wú)互聯(lián)互通需求，其語(yǔ)音通信和數(shù)據(jù)通信情況如下。

1）語(yǔ)音通信。各個(gè)鐵路公司間通信系統(tǒng)不互通，不同公司的移動(dòng)終端之間也不需要互相通信，各公司管轄下的列車和運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員只能在自身轄區(qū)內(nèi)使用正常的語(yǔ)音通信調(diào)度業(yè)務(wù)。

2）數(shù)據(jù)通信。各個(gè)鐵路公司間通信系統(tǒng)不互通，不同公司的移動(dòng)終端之間也不需要互相通信，各公司管轄下的鐵路相關(guān)的電路域和分組域業(yè)務(wù)只能在其管轄區(qū)域內(nèi)進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)傳輸。

2.3.2 各鐵路公司間機(jī)車互相套跑

各鐵路公司間機(jī)車互相套跑的情況下，核心網(wǎng)間有互聯(lián)互通需求，則各鐵路公司的核心網(wǎng)內(nèi)可分別設(shè)置TMSC 設(shè)備，通過(guò)TMSC 設(shè)備間的連接完成核心網(wǎng)的互聯(lián)互通。

不同于公網(wǎng)移動(dòng)通信運(yùn)作模式的不確定性，鐵路運(yùn)輸具有較強(qiáng)的計(jì)劃性和重復(fù)性。因此，對(duì)于有機(jī)車互相套跑及互聯(lián)互通需求的鐵路公司間，雙方可通過(guò)協(xié)商確定好每年需要進(jìn)行跨區(qū)域運(yùn)營(yíng)的列車數(shù)量和班次號(hào)碼，將相應(yīng)的列車終端SIM 卡數(shù)據(jù)在對(duì)方的HLR 設(shè)備中備份，作為特殊的漫游用戶進(jìn)行管理，以便發(fā)生漫游情況時(shí)，可以平穩(wěn)切換業(yè)務(wù)。

當(dāng)某公司的鐵路移動(dòng)用戶進(jìn)入其他鐵路公司的區(qū)域時(shí)，被訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的MSC 會(huì)經(jīng)過(guò)其所屬的HLR確定訪問(wèn)者的身份。當(dāng)被訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的HLR 發(fā)現(xiàn)訪問(wèn)者為特殊漫游用戶時(shí)，被訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的VLR 啟用預(yù)先存儲(chǔ)好的特殊漫游用戶檔案，雙方MSC 通過(guò)呼叫檔案中預(yù)先設(shè)定好的用戶移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼來(lái)完成語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)，并為漫游用戶開啟相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)權(quán)限。跨區(qū)域運(yùn)營(yíng)列車使用被訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電路域和分組域設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)所需的業(yè)務(wù)功能。

兩個(gè)鐵路公司的無(wú)線系統(tǒng)覆蓋規(guī)劃時(shí)，在切換點(diǎn)進(jìn)行交叉覆蓋，保證機(jī)車有足夠的切換區(qū)。當(dāng)注冊(cè)車輛進(jìn)行跨公司區(qū)域運(yùn)營(yíng)時(shí)，可以通過(guò)兩公司基站間交疊區(qū)切換至對(duì)方網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)漫游建立成功后，跨區(qū)域運(yùn)營(yíng)車輛則斷開與原調(diào)度區(qū)域的連接，服從新網(wǎng)絡(luò)所在調(diào)度區(qū)域的調(diào)度管轄繼續(xù)運(yùn)行。

3 印尼高速鐵路GSM-R 系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的互聯(lián)互通

3.1 統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)方案

若印尼高速鐵路GSM-R 核心網(wǎng)建設(shè)采取統(tǒng)一規(guī)劃方案，則印尼國(guó)內(nèi)只需建設(shè)1 套統(tǒng)一的GSM-R核心網(wǎng)設(shè)備即可，其他鐵路公司可將其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備接入核心網(wǎng)絡(luò)［7］。GSM-R 核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接示意見圖2。

GSM-R 系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和終端設(shè)備等4 個(gè)部分。其中，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)（SSS）、移動(dòng)智能網(wǎng)（IN）子系統(tǒng)和通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS）子系統(tǒng)。從圖2 可以看出，GSM-R 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可以通過(guò)MSC 的接口進(jìn)行GSM-R 系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，而其他通信網(wǎng)絡(luò)則可以通過(guò)GMSC 的接口與GSM-R 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通［8］。

圖2 GSM-R 核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接示意圖

在鐵路工程項(xiàng)目中，還有一些與調(diào)度運(yùn)輸相關(guān)的系統(tǒng)需要利用到GSM-R 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，包括鐵路專用電話交換網(wǎng)絡(luò)、列控系統(tǒng)無(wú)線閉塞中心RBC、鐵路數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)FAS 和CTC/TDCS 系統(tǒng)等。調(diào)度運(yùn)輸相關(guān)系統(tǒng)與GSM-R 核心網(wǎng)連接示意見圖3。

圖3 調(diào)度運(yùn)輸相關(guān)系統(tǒng)與GSM-R 核心網(wǎng)連接示意圖

1） GSM-R 與鐵路專用電話交換網(wǎng)交換機(jī)之間采用E1 接口、優(yōu)選七號(hào)信令互聯(lián)，以滿足少量被授權(quán)的GSM-R 無(wú)線用戶與鐵路專用電話交換用戶之間的語(yǔ)音通信需求。具體互聯(lián)通道數(shù)量需根據(jù)無(wú)線/有線用戶數(shù)量及其話務(wù)量要求計(jì)算，但一般不 小于2 個(gè)E1 的 主備通道［2］。

2） GSM-R 與列控?zé)o線閉塞中心RBC 采用PRI（30B+D）接口、DSS1 信令方式互聯(lián)，完成列控信號(hào)的無(wú)線承載功能。一般每個(gè)RBC 需要5 個(gè)2 Mb/s 通道［2］。

3） GSM-R 與調(diào)度通信主交換機(jī)采用PRI（30B+D）接口、DSS1 信令方式互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度通信車站臺(tái)與機(jī)車臺(tái)之間的語(yǔ)音通信功能。每套調(diào)度通信主交換機(jī)系統(tǒng)需要2 個(gè)30B+D 的通道［2］。

3.2 各鐵路公司獨(dú)立建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)方案

若印尼高速鐵路GSM-R 核心網(wǎng)建設(shè)采取各鐵路公司獨(dú)立建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)的方案，則其互聯(lián)示意如圖4 所示。

各鐵路公司獨(dú)立的GSM-R 核心網(wǎng)均應(yīng)包含移動(dòng)交換子系統(tǒng)（SSS）、移動(dòng)智能網(wǎng)（IN）子系統(tǒng)和通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS）子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)（BSS）終端設(shè)備等，以及鐵路專用電話交換網(wǎng)絡(luò)、列控系統(tǒng)無(wú)線閉塞中心RBC、鐵路數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)等其他與調(diào)度運(yùn)輸相關(guān)的需要利用到GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)［9-10］。

鐵路專用電話交換網(wǎng)絡(luò)、列控系統(tǒng)無(wú)線閉塞中心RBC、鐵路數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)與GSM-R 核心網(wǎng)互聯(lián)接口與“統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)GSM-R 核心網(wǎng)方案下的接口互聯(lián)互通”方案中的接口連接方式相同。同時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，有機(jī)車套跑需求的鐵路公司的GSM-R 核心網(wǎng)間可通過(guò)GMSC 與其他鐵路公司的GSM-R 網(wǎng)絡(luò)采用E1 接口、七號(hào)信令互聯(lián)。兩個(gè)鐵路公司間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以通過(guò)GSM-R 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互傳輸［11］。

圖4 各鐵路公司獨(dú)立GSM-R 核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)示意圖

4 總結(jié)

本文針對(duì)印尼鐵路可能出現(xiàn)的運(yùn)營(yíng)體制，提出了國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)和各鐵路公司各自獨(dú)立建設(shè)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的方案，分別提出了相應(yīng)的GSM-R 系統(tǒng)核心網(wǎng)建設(shè)方案及其漫游措施，以及與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通方案。面對(duì)未來(lái)多樣化的國(guó)際鐵路工程市場(chǎng)，可根據(jù)當(dāng)?shù)貒?guó)家的政治經(jīng)濟(jì)體制和業(yè)主的實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)的選擇。