GSM-R网络的测试与分析

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摘要　针对铁路移动通信系统GSM-R网络的特点，文章详细介绍了GSM-R通信网络的无线电磁环境干扰测试、无线场强覆盖、GSM-R语音通信QoS、电路域列控数据QoS、GPRS性能测试、铁路特征业务验证测试、网络侧互联互通测试。

1、前言

　　由于既有的铁路无线通信系统主要针对语音通信设计，存在频率利用低、多用户抢占、制式不统一、不兼容等缺陷，无法满足中国列车控制系统（CTCS）信息安全传输的要求。根据中国铁路跨越式发展和铁路运输指挥信息化的要求，确立GSM-R作为铁路新一代综合数字移动通信系统，并且分别在青藏线、大秦线、胶济线建成了试验线。由于GSM-R通信系统与铁路调度指挥直接联系，要求高度的可靠性与可用性。而GSM-R在中国铁路上是初步使用，很多技术应用要求与国外不同。这就要求对GSM-R的网络进行全面的测试与分析，及时发现网络中存在的问题与技术隐患，进行合理的分析后进行处理，确保GSM-R通信系统在铁路调度指挥中发挥应有的作用。

2、GSM-R网络测试过程

　　依据铁路GSM-R网络的组网特点，我们可以将GSM-R网络测试分为：无线电磁环境干扰测试、无线场强覆盖、GSM-R语音通信QoS、电路域列控数据QoS、GPRS性能测试、铁路特征业务验证测试、网络侧互联互通测试等。

　　2.1　无线电磁环境干扰测试

　　GSM-R系统可以在876MHz～960MHz整个频率范围内工作，但CEPT（欧洲邮政与电信会议）为欧洲国家的铁路通信系统指定了一个专用频带，也即UIC（国际铁路联盟）的GSM-R频带：移动站到基站（上行链路）为876MHz～880MHz，基站到移动站（下行链路）为921 MHz～925MHz。中国铁路GSM-R获准的合法频段是上行频段在885MHz～889MHz，下行频段930MHz～934MHz，共计4MHz带宽。而该频段是与中国移动公众通信系统按地域共用。由于中国移动公众通信系统已经在全国范围内基本建成，对大部分铁路沿线进行了覆盖，这样对铁路新建的GSM-R通信系统存在同频干扰问题。考虑到这样的无线环境，在新建铁路GSM-R通信系统前，需要对铁路沿线的无线环境进行检查，主要是距铁轨2km范围内的GSM-R频段进行测试，获得测试数据后，对全线基站的载频进行合理配置，并对强信号干扰大的区段，通过无线电定向测试技术手段寻找干扰源的具体位置，按照信息产业部无线管理局发布的相关管理文件，在当地无线电管理机构的协调下，配合相关单位进行清频工作。一个良好的无线环境，是GSM-R通信系统可靠运用的基础，正是由于GSM-R无线环境的复杂性，无线电环境干扰测试在GSM-R通信系统设计前显得非常关键。

　　2.2　无线场强覆盖

　　场强测试是GSM-R网络建设中一项重要的测试内容，是衡量GSM-R通信系统服务质量的重要手段。在无线场强测试时，测试数据必须包含全部的慢衰落和部分快衰落信息，目的是将地形、地物对信号的作用反映出来，同时考虑快衰落对信号的影响。为获得有效的测试数据，需要一个合理的采样标准，根据标准要求满足采样间隔为4cm。通过列车计轴系统脉冲输出至场强测量接收机进行采样测试。也可以根据铁路运营线的设计运营速度，合理设置测量接收机的采样速率进行采样。同时根据GPS电子地图位置信息，对铁路全线的所有区段按100M或10M区间进行统计，相关标准对于语音通信场强覆盖要求是95%的时间地点概率接收电平大于-98dBm。

　　在测量GSM-R移动通信系统无线覆盖时，可采用快速扫频技术的测量接收机对GSM-R频段中的BCCH信道所在载频的电平值进行测试。

　　（1）GSM-R单层网络覆盖系统测试：单层网络覆盖如图1所示，配置2台接收机即可单程完成对GSM-R单层覆盖系统的场强覆盖测试。