關于GSM-R網(wǎng)絡覆蓋測試解決方案的介紹和應用

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GSM Phase2+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)務如VBS（語音廣播），VGCS（語音組呼）和eMLPP（增強型的優(yōu)先級服務）。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，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)絡的其他優(yōu)勢，比如網(wǎng)絡建設成本低、兼容公共網(wǎng)絡、穩(wěn)定性高、維護成本低等。

ITU給GSM-R在公共GSM網(wǎng)絡的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 MHz ~ 880MHz，中國使用上行885 MHz ~ 889MHz的頻段。

圖1.GSM-R信道分配

GSM-R的覆蓋測試包括幾個方面的測試，包括場強測試，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4米之上），使用增益為0dBi 的全向天線。測試最小要求如下，以下測試要求都在95%的覆蓋概率下達成：
1. 對于語音和非安全數(shù)據(jù)通信，規(guī)定接收電平為-98 dBm
2. 對于 ETCS 等級為 2和3：
? 對于速度<220 km/h的場景，規(guī)定接收電平為-95 dBm。
? 對于速度>280 km/h的場景，規(guī)定接收電平為-92 dBm。
? 對于速度在220km/h和280km/h兩者之間的場景，規(guī)定接收電平在-95 dBm & -92 dBm 之間。

同傳統(tǒng)運營商的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，因此，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覆蓋測試包括了以下幾個模塊，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，并且按照測試規(guī)范輸出測試結(jié)果。如圖3所示：

圖3. Romes4EIR測量界面

2. GSM-R網(wǎng)絡質(zhì)量、干擾分析

在GSM-R網(wǎng)絡建設的階段，除了之前我們講到的覆蓋方面的一些要求的測試，實際上還會遇到其他的問題，比如在網(wǎng)絡建成之后，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)生實際網(wǎng)絡質(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。如圖4 為Romes的COI測量結(jié)果。

圖4. Romes4 COI測量結(jié)果

3. GSM-R KPI分析

傳統(tǒng)運營商的KPI包括CS域和PS域的兩類，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ETSI 102 250-2 規(guī)范中，而GSM由于提供了專網(wǎng)中需要的業(yè)務如VBS，VGCS，因此除了圖5的網(wǎng)絡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?；谶@些消息，可以定位終端和網(wǎng)絡的信令交互可能產(chǎn)生的問題。

圖5.GSM-R網(wǎng)絡KPI測試

參考測量系統(tǒng)圖示：

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)

4. 綜述

基于上述的介紹，Romes4路測系統(tǒng)可以全面的支持GSM-R的網(wǎng)絡測量，從CW/EIRENE高速網(wǎng)絡覆蓋測試，GSM-R網(wǎng)絡干擾測試，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。