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是由已標準化的設(shè)備改進的，因此引入到鐵路系統(tǒng)之后只需要做最少量的改動即可滿足鐵路專網(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，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)覆蓋測試解決方案》一文對GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試解決方案進行了介紹，并重點對R&S公司的GSM-R覆蓋測試進行了詳細闡述和分析。R&S公司的GSM-R覆蓋測試包括幾個模塊：第一個是測試掃頻儀，包括TSMX系列的接收機；路測軟件Romes，負責(zé)測試數(shù)據(jù)的存儲、分析和實時顯示。并且針對超高速的多信道測量要求，還可以通過并行多臺設(shè)備采樣實現(xiàn)更高速的測量。

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)的推動力來源于歐洲鐵路系統(tǒng)的標準化活動，最早在GSMPhase2+中添加了增強型的語音呼叫特性，除了傳統(tǒng)GSM的點對點呼叫之外，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（增強型的優(yōu)先級服務(wù)），并支持鐵路系統(tǒng)員工（如司機、調(diào)度員、鐵路工程師及安保人員）的通信使用。GSM-R系統(tǒng)的標準化，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)字化的標準也帶來了更好的QoS能力。

由于GSM-R是由已標準化的設(shè)備改進的，因此引入到鐵路系統(tǒng)之后只需要做最少量的改動即可滿足鐵路專網(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，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頻段附近提供了擴展的頻段。如圖1所示，各個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)覆蓋測試解決方案

GSM-R的覆蓋測試包括幾個方面的測試，場強測試、干擾測試以及KPI測試幾個方面的功能。

（1）場強測試

場強測試主要針對GSM-R網(wǎng)絡(luò)的覆蓋測試，GSM-R的場強覆蓋測試需要遵循EIRENE測試規(guī)范，通用的場強覆蓋測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。以下測試要求都在95%的覆蓋概率下達成：

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

●對于ETCS等級為2和3：

——對于速度＜220km/h的場景，規(guī)定接收電平為-95dBm。

——對于速度＞280km/h的場景，規(guī)定接收電平為-92dBm。

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

與傳統(tǒng)運營商CW測試不同的是，由于GSM-R的使用者大多數(shù)是在高速運行的鐵路中使用，場強覆蓋測試更側(cè)重在高速運行時候的覆蓋測試能力，因此需要掃頻儀（接收機）具有高速的場強測試能力。

R&S公司的GSM-R覆蓋測試包括幾個模塊：第一個是測試掃頻儀，包括TSMX系列的接收機；路測軟件Romes，負責(zé)測試數(shù)據(jù)的存儲、分析和實時顯示。并且針對超高速的多信道測量要求，還可以通過并行多臺設(shè)備采樣實現(xiàn)更高速的測量。如圖2所示，為了實現(xiàn)在320km/h的情況下每7.5cm一個采樣值，可以使用2～3臺TSMX來完成該測試項目。

圖1　GSM-R信道分配

圖2　超高速覆蓋測試系統(tǒng)組成

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

圖3　Romes4EIR測量界面

（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試，實際上還會遇到其他問題，如在網(wǎng)絡(luò)建成之后，會遇到基站的覆蓋由于實際情況的改變產(chǎn)生變化，如天線傾角、方位角、實際地形變化、公網(wǎng)交調(diào)干擾以及網(wǎng)內(nèi)的同鄰頻干擾產(chǎn)生實際的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量降低。

R&S公司可以針對上述問題進行系統(tǒng)問題的處理。首先，TSMX系統(tǒng)掃頻儀可以對小區(qū)的C/I或者可以通過測試終端在通話狀態(tài)下匯報RSRQ來判定小區(qū)目前的覆蓋質(zhì)量如何。在達到一定觸發(fā)門限的情況下，例如差的覆蓋持續(xù)了一定時間之后，可以觸發(fā)干擾搜索機制，Romes軟件會根據(jù)實時的網(wǎng)絡(luò)測量結(jié)果，結(jié)合基站數(shù)據(jù)庫以及當前的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測量結(jié)果。

圖4　Romaes4COI測量結(jié)果

（3）GSM-RKPI分析

傳統(tǒng)運營商的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測試之外，Romes軟件還可以加載終端模塊做自動撥測以及檢測Layer3的信令消息。基于這些消息，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）參考測量系統(tǒng)圖示

參考測量系統(tǒng)如圖6～8所示。

圖5　GSM-R網(wǎng)絡(luò)KPI測試

圖6　背包式覆蓋測量系統(tǒng)

圖7　桌面測量系統(tǒng)

圖8　高集成度的機柜系統(tǒng)

3　結(jié)束語

基于上述介紹，Romes4路測系統(tǒng)可以全面地支持GSM-R的網(wǎng)絡(luò)測量，從CW/EIRENE高速網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試，GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾測試，干擾定位到基于終端模塊的QoS測試等。測量系統(tǒng)的形態(tài)可以是自己搭建的一個簡單的系統(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量機柜等。