王 瑋　羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

羅德與施瓦茨技術(shù)專欄

GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試解決方案

王 瑋羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

編者按：GSM-R是目前鐵路內(nèi)部使用的非公共通信系統(tǒng)。由于GSM-R是由已標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備改進(jìn)的，因此引入到鐵路系統(tǒng)之后只需要做最少量的改動(dòng)即可滿足鐵路專網(wǎng)通信的需求。并且GSM-R還繼承了商用網(wǎng)絡(luò)的其他優(yōu)勢(shì)，如網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低、兼容公共網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)定性高、維護(hù)成本低等。羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司王瑋所撰《GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試解決方案》一文對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試解決方案進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)對(duì)R&S公司的GSM-R覆蓋測(cè)試進(jìn)行了詳細(xì)闡述和分析。R&S公司的GSM-R覆蓋測(cè)試包括幾個(gè)模塊：第一個(gè)是測(cè)試掃頻儀，包括TSMX系列的接收機(jī)；路測(cè)軟件Romes，負(fù)責(zé)測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和實(shí)時(shí)顯示。并且針對(duì)超高速的多信道測(cè)量要求，還可以通過并行多臺(tái)設(shè)備采樣實(shí)現(xiàn)更高速的測(cè)量。

1　引言

GSM-R是目前鐵路內(nèi)部使用的非公共通信系統(tǒng)，GSM-R通信系統(tǒng)的推動(dòng)力來源于歐洲鐵路系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)，最早在GSMPhase2+中添加了增強(qiáng)型的語音呼叫特性，除了傳統(tǒng)GSM的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫之外，還可以提供專網(wǎng)中需要的業(yè)務(wù)，如VBS（語音廣播）、VGCS（語音組呼）和eMLPP（增強(qiáng)型的優(yōu)先級(jí)服務(wù)），并支持鐵路系統(tǒng)員工（如司機(jī)、調(diào)度員、鐵路工程師及安保人員）的通信使用。GSM-R系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，解決了之前不兼容的車內(nèi)有線傳輸系統(tǒng)和模擬無線網(wǎng)絡(luò)，并且數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)也帶來了更好的QoS能力。

由于GSM-R是由已標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備改進(jìn)的，因此引入到鐵路系統(tǒng)之后只需要做最少量的改動(dòng)即可滿足鐵路專網(wǎng)通信的需求。并且GSM-R還繼承了商用網(wǎng)絡(luò)的其他優(yōu)勢(shì)，如網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低、兼容公共網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)定性高、維護(hù)成本低等。

ITU給GSM-R在公共GSM網(wǎng)絡(luò)的PGSM頻段附近提供了擴(kuò)展的頻段。如圖1所示，各個(gè)不同的國家可以選取不同的信道來使用，如歐洲使用上行876～880MHz，中國使用上行885～889MHz的頻段。

2　GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試解決方案

GSM-R的覆蓋測(cè)試包括幾個(gè)方面的測(cè)試，場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試、干擾測(cè)試以及KPI測(cè)試幾個(gè)方面的功能。

（1）場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試

場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試主要針對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的覆蓋測(cè)試，GSM-R的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試需要遵循EIRENE測(cè)試規(guī)范，通用的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試使用的天線至于火車車頂之上（通常高度為鐵軌4m之上），使用增益為0dBi的全向天線。以下測(cè)試要求都在95%的覆蓋概率下達(dá)成：

●對(duì)于語音和非安全數(shù)據(jù)通信，規(guī)定接收電平為-98dBm。

●對(duì)于ETCS等級(jí)為2和3：

——對(duì)于速度＜220km/h的場(chǎng)景，規(guī)定接收電平為-95dBm。

——對(duì)于速度＞280km/h的場(chǎng)景，規(guī)定接收電平為-92dBm。

——對(duì)于速度在220～280km/h之間的場(chǎng)景，規(guī)定接收電平在-95～-92dBm之間。

與傳統(tǒng)運(yùn)營商CW測(cè)試不同的是，由于GSM-R的使用者大多數(shù)是在高速運(yùn)行的鐵路中使用，場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試更側(cè)重在高速運(yùn)行時(shí)候的覆蓋測(cè)試能力，因此需要掃頻儀（接收機(jī)）具有高速的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試能力。

R&S公司的GSM-R覆蓋測(cè)試包括幾個(gè)模塊：第一個(gè)是測(cè)試掃頻儀，包括TSMX系列的接收機(jī)；路測(cè)軟件Romes，負(fù)責(zé)測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和實(shí)時(shí)顯示。并且針對(duì)超高速的多信道測(cè)量要求，還可以通過并行多臺(tái)設(shè)備采樣實(shí)現(xiàn)更高速的測(cè)量。如圖2所示，為了實(shí)現(xiàn)在320km/h的情況下每7.5cm一個(gè)采樣值，可以使用2～3臺(tái)TSMX來完成該測(cè)試項(xiàng)目。

圖1　GSM-R信道分配

圖2　超高速覆蓋測(cè)試系統(tǒng)組成

Romes4軟件內(nèi)置了EIRENE選件，可以通過該功能自動(dòng)根據(jù)EIRENE的要求配置測(cè)量任務(wù)，并且按照測(cè)試規(guī)范輸出測(cè)試結(jié)果（見圖3）。

圖3　Romes4EIR測(cè)量界面

（2）GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、干擾分析

在GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的階段，除了之前講到的覆蓋方面的一些要求測(cè)試，實(shí)際上還會(huì)遇到其他問題，如在網(wǎng)絡(luò)建成之后，會(huì)遇到基站的覆蓋由于實(shí)際情況的改變產(chǎn)生變化，如天線傾角、方位角、實(shí)際地形變化、公網(wǎng)交調(diào)干擾以及網(wǎng)內(nèi)的同鄰頻干擾產(chǎn)生實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量降低。

R&S公司可以針對(duì)上述問題進(jìn)行系統(tǒng)問題的處理。首先，TSMX系統(tǒng)掃頻儀可以對(duì)小區(qū)的C/I或者可以通過測(cè)試終端在通話狀態(tài)下匯報(bào)RSRQ來判定小區(qū)目前的覆蓋質(zhì)量如何。在達(dá)到一定觸發(fā)門限的情況下，例如差的覆蓋持續(xù)了一定時(shí)間之后，可以觸發(fā)干擾搜索機(jī)制，Romes軟件會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量結(jié)果，結(jié)合基站數(shù)據(jù)庫以及當(dāng)前的GPS位置，根據(jù)地理信息算出系統(tǒng)內(nèi)干擾源。圖4為Romes的COI測(cè)量結(jié)果。

圖4　Romaes4COI測(cè)量結(jié)果

（3）GSM-RKPI分析

傳統(tǒng)運(yùn)營商的KPI包括CS和PS域兩類，如CS域的Telephony Setup Time、Attach Failure Ratio；PS域的Ping Round Trip Time、PDP Context Activation Time。KPI的計(jì)算定義在ETSI102250-2規(guī)范中，而GSM由于提供了專網(wǎng)中需要的業(yè)務(wù)（如VBS、VGCS），因此除了圖5的網(wǎng)絡(luò)KPI測(cè)試之外，Romes軟件還可以加載終端模塊做自動(dòng)撥測(cè)以及檢測(cè)Layer3的信令消息?；谶@些消息，可以定位終端和網(wǎng)絡(luò)的信令交互可能產(chǎn)生的問題。

（4）參考測(cè)量系統(tǒng)圖示

參考測(cè)量系統(tǒng)如圖6～8所示。

圖5　GSM-R網(wǎng)絡(luò)KPI測(cè)試

圖6　背包式覆蓋測(cè)量系統(tǒng)

圖7　桌面測(cè)量系統(tǒng)

圖8　高集成度的機(jī)柜系統(tǒng)

3　結(jié)束語

基于上述介紹，Romes4路測(cè)系統(tǒng)可以全面地支持GSM-R的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量，從CW/EIRENE高速網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試，GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾測(cè)試，干擾定位到基于終端模塊的QoS測(cè)試等。測(cè)量系統(tǒng)的形態(tài)可以是自己搭建的一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，也可以是有一定集成度的背包系統(tǒng)，甚至到放在火車車廂中的測(cè)量機(jī)柜等。