GSM-R是基于GSM技術(shù)的一種專用通信系統(tǒng)——鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的GSM技術(shù)相比，GSM-R除了能提供一系列鐵路通信業(yè)務(wù)外，還能保證列車在500 km/h的情況下進(jìn)行高可靠性、高接通率、高傳輸質(zhì)量的通信。當(dāng)前，GSM-R技術(shù)成為國(guó)際國(guó)內(nèi)鐵路通信發(fā)展的焦點(diǎn)，我國(guó)在GSM-R技術(shù)上也有了一定的進(jìn)展。2004年開(kāi)始在青藏鐵路、大秦線電氣化改造和京護(hù)高速鐵路的建設(shè)中進(jìn)行GSM-R鐵路專用通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)和試運(yùn)營(yíng)。與此同時(shí)，由于目前國(guó)內(nèi)的GSM-R路測(cè)系統(tǒng)十分稀少，對(duì)GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也開(kāi)始成為GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的一個(gè)當(dāng)務(wù)之急。為了真正了解GSM-R網(wǎng)絡(luò)，調(diào)測(cè) GSM-R網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化GSM-R網(wǎng)絡(luò)，本文提出并設(shè)計(jì)出了一種既適用于GSM網(wǎng)絡(luò)又適用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線路測(cè)系統(tǒng)。一方面，在GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，通過(guò)本系統(tǒng)的輔助能夠合理地進(jìn)行頻率分配、小區(qū)參數(shù)的調(diào)整：另一方面，可以優(yōu)化已建GSM和GSM-R網(wǎng)絡(luò)的性能，提高通信質(zhì)量。
一、GSM-R網(wǎng)絡(luò)介紹
1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能
一個(gè)GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由若干個(gè)功能實(shí)體組成。各個(gè)功能實(shí)體所實(shí)現(xiàn)的功能的集合就是GSM-R網(wǎng)絡(luò)提供給用戶的基本業(yè)務(wù)與補(bǔ)充業(yè)務(wù)。GSM-R移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，主要由基站子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)、操作與維護(hù)子系統(tǒng)(OSS)三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
BSS主要由基站控制器(BSC)、基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)組成。通過(guò)無(wú)線接口(Um)與移動(dòng)臺(tái)(MS)相連，A接口與NSS相連。BTS是網(wǎng)絡(luò)固定部分與無(wú)線部分之間進(jìn)行通信的中繼，MS通過(guò)空中接口與BTS進(jìn)行連接，是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入部分，是終端用戶最直接感受網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的部分。一個(gè)或幾個(gè) BTS連接到一個(gè)BSC上，BSC主要提供在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的無(wú)線電資源管理與移動(dòng)性管理的功能，以及提供無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)功能。BSS還有可能存在編碼速率適配單元(TRAU)，實(shí)現(xiàn)編碼速率轉(zhuǎn)換。
NSS一般由六個(gè)功能實(shí)體組成，分別是移動(dòng)交換中心(MSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、拜訪位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)中心(AUC)、設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)，組呼寄存器(GCR)。NSS主要負(fù)責(zé)端到端的呼叫、用戶數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)性管理和固定網(wǎng)絡(luò)的連接。其中MSC是NSS的核心，用于建立業(yè)務(wù)信道和在MSC之間或與其他網(wǎng)絡(luò)之間交換信令消息。與MSC相連的是VLR，VLR管理在一個(gè)MSC區(qū)內(nèi)漫游移動(dòng)用戶信息的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。HLR存儲(chǔ)的是在網(wǎng)絡(luò)中永久注冊(cè)的移動(dòng)用戶的靜態(tài)信息，如用戶信息、承載和定制的用戶信息等。AUC完成對(duì)用戶的鑒權(quán)及為移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線通信進(jìn)行加密。EIR用來(lái)存儲(chǔ)IMEI(國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別符)。作為GSM-R網(wǎng)絡(luò)的特有組件GCR，用于存儲(chǔ)移動(dòng)用戶的組ID、移動(dòng)臺(tái)發(fā)起語(yǔ)音組呼(VGCS)和語(yǔ)音廣播 (VBS)參考的小區(qū)信息及發(fā)起呼叫的MSC是否負(fù)責(zé)處理呼叫的指示。
OSS可分為對(duì)應(yīng)BSS的操作與維護(hù)中心OMC-R及對(duì)應(yīng)NSS的操作與維護(hù)中心OMC-S。OSS是操作人員與系統(tǒng)設(shè)備之間的中介，它實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中操作與維護(hù)。完成了包括移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理及網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)等功能。它的一側(cè)與設(shè)備相連，另一側(cè)是作為人機(jī)接口的計(jì)算機(jī)工作站。這些專門用于操作維護(hù)的設(shè)備被稱為操作維護(hù)中心OMC。系統(tǒng)的每個(gè)組成部分都可以通過(guò)特有的網(wǎng)絡(luò)連接至OMC，從而實(shí)現(xiàn)集中維護(hù)。
2、業(yè)務(wù)模型
GSM-R是專門為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，它基于GSM的基礎(chǔ)設(shè)施及其提供的高級(jí)語(yǔ)音呼叫業(yè)務(wù)，其中包括增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆(eM- LPP)、VGCS和VBS，并提供鐵路特有的調(diào)度業(yè)務(wù)，包括：功能尋址、功能號(hào)表示、接入矩陣和基于位置的尋址.并以此作為信息化平臺(tái)，使鐵路部分可以在此信息平臺(tái)上開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用。GSM-R的業(yè)務(wù)模型如圖2所示。
