GSM-R 中eMLPP 的測試方法研究

井閣華

0 引言

eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption Service）是增強的多優先級和強拆業務，開展eMLPP 補充業務是給用戶提供不同的優先級水平，使得在呼叫建立期間和越區切換期間，系統根據優先級水平對網絡資源進行處理，還能夠讓高優先級的呼叫搶斷正在進行的低優先級呼叫。

由于目前相應的測試標準及測試用例不完善，eMLPP 業務測試并不系統，測試還可能出現錯漏和重復，給工程驗收測試帶來弊端，所以研究系統全面的eMLPP 業務測試方案非常重要。

1 eMLPP 業務的測試研究

1.1 eMLPP 業務的應用及測試重要性

近幾年中國鐵路GSM-R 系統發展迅速，預計2020 年將實現中國鐵路全部10 萬公里的GSM-R覆蓋。鐵路語音組呼、廣播、eMLPP 等業務，以便捷的方式建立呼叫實現調度指揮緊急呼叫等鐵路特殊業務，鐵路提速和客運專線網絡化、智能化、綜合化的行車調度系統需要高度可靠，高度安全的通信環境，因此鐵路對于通信系統的安全穩定提出了更高的要求。

目前，鐵路調度通信系統仍存在多家設備兼容、優先級定義、應用過程中出現人員誤操作等多種問題，補充業務在無線列調通信中的優勢并沒有得到充分發揮。研究GSM-R 中針對eMLPP 業務的測試方案，對鐵路列車和行車調度的安全運行具有重要的意義。本文就eMLPP 業務測試內容和方法進行研究，希望給未來工程驗收測試提供有益的建議。

1.2 eMLPP 業務功能性測試

eMLPP 業務包含優先級和資源搶占2 個方面。調度臺是整個鐵路調度系統中使用最多的用戶終端設備，數字調度系統中調度臺強拆業務功能也非常重要。因此GSM-R 系統中eMLPP 業務測試分3個方面：調度臺多優先級強拆功能測試，優先級功能測試和資源搶占能力測試。

1.2.1 調度臺多優先級強拆功能測試

調度臺功能試驗包括：正在同車站臺或移動用戶進行點對點呼叫的調度臺可以接收或拒絕來自移動終端的同優先級的點對點呼叫或語音組呼；正在同車站臺或移動用戶進行點對點呼叫或者組呼中的調度臺可以自動應答機車綜合通信設備的緊急組呼；正在進行組呼以及同時與其他調度臺進行點對點呼叫的調度臺可以接收或拒絕車站臺發起的同優先級的組呼。

1.2.2 優先級功能測試

優先級是指在呼叫建立時給該呼叫指配一個優先級別，并和該呼叫的建立事件類型一起參與網絡資源的競爭與調配，在呼叫建立時用戶可以選擇預先簽約的一個優先級。在優先級的處理中，點對點呼叫優先級的處理方式與語音組呼或語音廣播的處理有所不同。點對點呼叫的優先等級由主叫用戶決定或由網絡預先定義決定；語音組呼或語音廣播信道的連接優先級定義在組呼寄存器GCR 內相應的注冊信息中，建立初期分配信道之前要發送GCR 請求向GCR 中查詢相關優先級信息。

優先級功能測試中要驗證各種情況下用戶攜帶優先級信息的正確性。在優先級的排隊測試中，設置不同優先級的用戶進行呼叫，觀察排隊指示消息中顯示的優先級信息與實際呼叫優先級和用戶簽約優先級的區別。

（1）如果用戶呼叫優先級大于簽約優先級中的最高等級，那么該次呼叫將使用用戶簽約的最高優先等級。

（2）如果用戶在呼叫建立時沒有選擇優先級，網絡將使用該用戶專用的默認優先級。

（3）如果用戶呼叫優先級小于或等于簽約的最大優先級一個等級，那么網絡會使用用戶呼叫的優先級進行連接。

1.2.3 資源搶占能力測試

eMLPP 的資源搶占是指建立一個高優先級呼叫時無線接口或GSM 網絡發生擁塞，或一個高優先級呼叫切換到一個擁塞小區時，網絡拆除一些進行中的低優先級的呼叫，將資源分配給高優先級呼叫使用的能力。資源搶占分為網絡資源搶占和用戶接口資源搶占2 種情況。

網絡資源搶占是指呼叫建立或切換時，沒有空閑網絡資源，則終止低優先級呼叫，將資源給高優先級呼叫使用的過程。測試時首先建立一個呼叫，該呼叫可以是點對點呼叫、語音組呼VGCS、語音廣播VBS 等，呼叫建立成功后，將同一個小區的TCH 信道人工閉塞，然后建立一個高優先級或低優先級的呼叫，觀察原呼叫是否被搶占，查看消息PAGING，CALL_PROCEEDING，CM_SERV_REQ，NOTIFICATION 中是否包含優先級信息，網絡會把這些優先級信息發送給BSC、移動終端等進行呼叫處理。

用戶接口搶占是指具有較高優先級的呼叫請求與正在進行較低優先級通話的用戶建立通信時，網絡終止被叫用戶的當前呼叫，并將其接入高優先級呼叫的過程。

用高優先級組呼或緊急呼叫分別搶占點對點呼叫的主被叫、VBS 中的講話者和VGCS 中的講話者，這里可以用移動用戶或者調度臺發起高優先級組呼，被搶占的對象可以是移動用戶，車站臺或者助理值班員。

GSM-R 調度通信相關標準規范中未明確定義優先級的用戶和呼叫，根據科技運[2007]116 號文件規定，其優先級分配按照以下分配原則執行：與行車有關的用戶，包括列車調度員、車站（場）值班員、助理值班員、機車（動車）司機、運轉車長、機務段（折返段、動車段）調度員、救援列車主任、以及其他相關人員用戶簽約優先級設為0 級，默認呼叫優先級設為3 級；其他用戶簽約優先級設為4級，默認呼叫優先級設為4 級。

1.3 eMLPP 業務測試問題分析

1.3.1 測試依據

鐵路eMLPP 業務是根據ITU-T I.255.3 定義的MLPP 業務發展而來，對于eMLPP 業務工程測試并沒有具體的規范。國內現在也沒有對eMLPP 相關業務系統規范的測試方法。目前鐵路GSM-R 通信系統中需要使用eMLPP 業務的多數用戶，如列車調度員，車站值班員，機車司機，運轉車長等無論是移動交換中心MSC 系統（以下簡稱MSC）管轄下的移動用戶還是固定用戶接入交換機FAS 系統（以下簡稱FAS）管轄下的車站臺調度臺，都僅僅是在eMLPP 業務方面進行功能驗證。

1.3.2 功能測試常見問題

eMLPP 業務功能測試時會出現某些用戶掉話或呼叫不成功的情況，具體問題歸納如下：

（1）優先級異常情況。如果調度臺的優先級為2 級或者3 級，當調度臺攜帶優先級呼叫移動臺時，移動臺會誤將調度臺的呼叫按1 級處理。不同廠家的MSC 與FAS 系統通信時，由于各家的開發人員對協議標準理解存在差異，很難保證不同系統間的可靠通信。在優先級的處理上容易出現偏離和異常。

（2）用戶接口搶占問題。高優先級移動臺呼叫某調度臺，有時調度臺正在呼叫中，用戶接口搶占不成功。原因是移動臺優先級設置錯誤。由于用戶接口搶占業務對鐵路通信調度的影響很大，對優先級設置不完善或用戶使用不當很容易發生混亂。

（3）移動臺異常掉話。移動臺有時會出現異常掉話現象，由于網絡資源釋放機制的不同，在資源釋放消息中是否包含正確的原因值，或者不同情況下cause 元素的不同，都會引起呼叫異常掉話。分析查找掉話原因相當困難，這給網絡的安全穩定帶來隱患，甚至會影響列車安全運行。

（4）組呼問題。調度臺發起組呼，高優先級移動臺用戶呼叫組呼中的某移動臺用戶，該移動臺用戶無法退出組呼的情況。

當系統業務測試出現上述情況時，必須借助信令分析儀表對業務信令流程進行分析，找出問題原因，進一步分析解決問題。

2 測試解決方案

2.1 A 接口和Fa 接口流程監測

eMLPP 業務功能測試中，由于存在不同廠家設備的兼容性問題，因此GSM-R 系統的接口互聯互通測試顯得尤為必要。

2.1.1 A 接口測試的eMLPP 業務

A 接口位于MSC 與BSS（TRAU）之間是GSM-R 的標準接口。信令測試儀在DDF 架上跨接進行信令在線監測。A 接口測試規范中對eMLPP業務的測試中包括優先級的排隊指示測試和切換測試。由于各設備廠家對規范的理解不同，尤其是在呼叫指配和資源釋放方式上有所差別，在列車高速運行過程中會發生越區切換，會發生信道無法正常釋放等問題，對A 接口的信令監測可以及時發現上述問題的原因，對eMLPP 業務功能正常實現提供保障。

2.1.2 Fa 接口測試的eMLPP 業務

FAS 和MSC 之間采用了基群速率接口（Fa），信令方式為1 號數字用戶信令（DSS1）。Fa 接口提供30 條B 通道和1 個64 kb/s 的D 通道（E1），接口總速率為2.048 kb/s。

ISDN 測試儀在DDF 架跨接，進行信令在線監測。可分別從MSC 和FAS 兩側驗證eMLPP 功能，MSC 側發起的成功的呼叫強拆；MSC 側發起的失敗的呼叫強拆；FAS側發起的成功的呼叫強拆；FAS側發起的失敗的呼叫強拆。測試過程中要重點觀察在SETUP，CALL PROCEEDING 消息中所包含優先級消息。

2.2 測試配置和預期結果

eMLPP 業務測試終端可以是移動臺或者調度臺，因此將功能測試和接口測試結合起來，可以充分提高工程驗收測試的效率，解決網絡突發問題。根據上述情況，設計一個eMLPP 功能測試和A 接口、Fa 接口信令流程監測共同完成eMLPP 業務的測試方案。測試配置如圖1 所示。

圖1 eMLPP 業務測試方案示意圖

（1）將eMLPP 業務的測試預置條件進行修改，用戶A 定義為普通移動用戶，用戶B 定義為FAS的調度臺用戶，用戶C 可以選擇為普通移動用戶和FAS 調度臺用戶分別進行測試，用戶默認具備呼叫等待功能和強拆功能。用戶A，B 之間分別進行點對點呼叫，VGCS 呼叫（緊急呼叫看作優先級為0 級的VGCS 呼叫，需要時可測試）和VBS 呼叫。

為了驗證調度臺功能、業務之間優先級功能、終端無條件響應高優先級呼叫功能、用戶接口資源搶占功能是否實現，對用戶在不同條件下進行測試，各種測試的情況和預期結果總結見表1。

表1 用戶接口搶占測試情況及預期一覽表

（2）為了驗證網絡資源搶占功能，高優先級搶占低優先級業務信道資源是否能夠實現，也對不同情況進行測試分析，用戶A 定義為普通移動用戶，用戶B 定義為FAS 的調度臺用戶，用戶C 為有調度員身份的移動用戶，用戶默認具備呼叫等待功能和強拆功能。用戶A，B 之間呼叫確保小區擁塞，必要時用其他用戶將用戶B 的另一個通道占用。測試中保證組呼正常通話的基礎上，小區應保留一條空閑TCH 無線信道。具體測試項目見表2。

表2 網絡資源搶占測試項目一覽表

根據表2 所列出的測試內容分別進行測試，同時按照測試配置圖監測A 接口和Fa 接口，分析各種情況下的信令流程。通過監測分析信令流程，了解在實現eMLPP 業務的過程中，呼叫指配和資源釋放機制的不同，從而更深入的研究不同廠家設備之間互聯互通的問題。在GSM-R 調度系統調試過程中，根據信令流程和原因值能夠做出清晰地判斷，更好地解決現網互聯的實際問題。

3 結束語

隨著國內高速鐵路和客運專線的快速發展，鐵路GSM-R 系統相關業務eMLPP，VGCS，VBS 將得到廣泛應用，這些業務與鐵路的調度、運輸、安全密切相關。對相關業務的工程驗收測試就至關重要，系統全面的工程驗收測試也能為GSM-R 的調度系統安全提供可靠保障。

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