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GSM-R無線路測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

云知道

作者：武心將　廖偉　楊庚
摘要GSM-R網(wǎng)絡(luò)是新一代鐵路無線通信系統(tǒng)，對其無線接口的路測（DT：drivetest）工具日益成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作者的急需 。
首先介紹并分析了GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)模型、無線接口協(xié)議，然后討論了無線路測的目的以及對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的意義，在總結(jié)并分析這些理論的基礎(chǔ)上，給出一種適用于GSM/GSM-R網(wǎng)絡(luò)的無線路測系統(tǒng) 。該系統(tǒng)為GSM/GSM-R網(wǎng)優(yōu)工作者提供了有效的工具 。
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500km/h的情況下進行高可靠性、高接通率、高傳輸質(zhì)量的通信 。當前，GSM-R技術(shù)成為國際國內(nèi)鐵路通信發(fā)展的焦點，我國在GSM-R技術(shù)上也有了一定的進展 。2004年開始在青藏鐵路、大秦線電氣化改造和京滬高速鐵路的建設(shè)中進行GSM-R鐵路專用通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)和試運營 。與此同時，由于目前國內(nèi)的GSM-R路測系統(tǒng)十分稀少，對GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也開始成為GSM-R移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的一個當務(wù)之急 。為了真正了解GSM-R網(wǎng)絡(luò)，調(diào)測GSM-R網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化GSM-R網(wǎng)絡(luò)，本文提出并設(shè)計出了一種既適用于GSM網(wǎng)絡(luò)又適用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的無線路測系統(tǒng) 。一方面，在GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，通過本系統(tǒng)的輔助能夠合理地進行頻率分配、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 。
1、GSM-R網(wǎng)絡(luò)介紹
1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能
一個GSM-R移動通信網(wǎng)絡(luò)由若干個功能實體組成 。各個功能實體所實現(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)與補充業(yè)務(wù) 。GSM-R移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)，主要由基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、操作與維護子系統(tǒng)（OSS）三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示[1] 。
圖1; GSM-R網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)
BSS主要由基站控制器（BSC）、基站收發(fā)信臺（BTS）組成 。通過無線接口（Um）與移動臺（MS）相連，A接口與NSS相連 。BTS是網(wǎng)絡(luò)固定部分與無線部分之間進行通信的中繼，MS通過空中接口與BTS進行連接，是移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線接入部分，是終端用戶最直接感受網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的部分 。一個或幾個BTS連接到一個BSC上，BSC主要提供在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的無線電資源治理與移動性治理的功能，以及提供無線電網(wǎng)絡(luò)的運營與維護功能 。BSS還有可能存在編碼速率適配單元（TRAU），實現(xiàn)編碼速率轉(zhuǎn)換 。
NSS一般由6個功能實體組成，分別是移動交換中心（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)備識別寄存器（EIR），組呼寄存器（GCR） 。NSS主要負責端到端的呼叫、用戶數(shù)據(jù)治理、移動性治理和固定網(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治理在一個MSC區(qū)內(nèi)漫游移動用戶信息的動態(tài)數(shù)據(jù)庫 。HLR存儲的是在網(wǎng)絡(luò)中永久注冊的移動用戶的靜態(tài)信息，如用戶信息、承載和定制的用戶信息等 。AUC完成對用戶的鑒權(quán)及為移動臺與網(wǎng)絡(luò)之間的無線通信進行加密 。EIR用來存儲IMEI（國際移動設(shè)備識別符）[2] 。作為GSM-R網(wǎng)絡(luò)的特有組件GCR，用于存儲移動用戶的組ID、移動臺發(fā)起語音組呼（VGCS）和語音廣播（VBS）參考的小區(qū)信息及發(fā)起呼叫的MSC是否負責處理呼叫的指示 。
OSS可分為對應(yīng)BSS的操作與維護中心OMC-R及對應(yīng)NSS的操作與維護中心OMC-S 。OSS是操作人員與系統(tǒng)設(shè)備之間的中介，它實現(xiàn)了系統(tǒng)的集中操作與維護，完成了包括移動用戶治理、移動設(shè)備治理及網(wǎng)絡(luò)操作維護等功能 。它的一側(cè)與設(shè)備相連，另一側(cè)是作為人機接口的計算機工作站 。這些專門用于操作維護的設(shè)備被稱為操作維護中心OMC 。系統(tǒng)的每個組成部分都可以通過特有的網(wǎng)絡(luò)連接至OMC，從而實現(xiàn)集中維護[3] 。

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