GSM-R網絡覆蓋測試解決方案

王 瑋　羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

羅德與施瓦茨技術專欄

GSM-R網絡覆蓋測試解決方案

王 瑋羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

編者按：GSM-R是目前鐵路內部使用的非公共通信系統。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之后只需要做最少量的改動即可滿足鐵路專網通信的需求。并且GSM-R還繼承了商用網絡的其他優勢，如網絡建設成本低、兼容公共網絡、穩定性高、維護成本低等。羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司王瑋所撰《GSM-R網絡覆蓋測試解決方案》一文對GSM-R網絡覆蓋測試解決方案進行了介紹，并重點對R&S公司的GSM-R覆蓋測試進行了詳細闡述和分析。R&S公司的GSM-R覆蓋測試包括幾個模塊：第一個是測試掃頻儀，包括TSMX系列的接收機；路測軟件Romes，負責測試數據的存儲、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更高速的測量。

1　引言

GSM-R是目前鐵路內部使用的非公共通信系統，GSM-R通信系統的推動力來源于歐洲鐵路系統的標準化活動，最早在GSMPhase2+中添加了增強型的語音呼叫特性，除了傳統GSM的點對點呼叫之外，還可以提供專網中需要的業務，如VBS（語音廣播）、VGCS（語音組呼）和eMLPP（增強型的優先級服務），并支持鐵路系統員工（如司機、調度員、鐵路工程師及安保人員）的通信使用。GSM-R系統的標準化，解決了之前不兼容的車內有線傳輸系統和模擬無線網絡，并且數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之后只需要做最少量的改動即可滿足鐵路專網通信的需求。并且GSM-R還繼承了商用網絡的其他優勢，如網絡建設成本低、兼容公共網絡、穩定性高、維護成本低等。

ITU給GSM-R在公共GSM網絡的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876～880MHz，中國使用上行885～889MHz的頻段。

2　GSM-R網絡覆蓋測試解決方案

GSM-R的覆蓋測試包括幾個方面的測試，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網絡的覆蓋測試，GSM-R的場強覆蓋測試需要遵循EIRENE測試規范，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4m之上），使用增益為0dBi的全向天線。以下測試要求都在95%的覆蓋概率下達成：

●對于語音和非安全數據通信，規定接收電平為-98dBm。

●對于ETCS等級為2和3：

——對于速度＜220km/h的場景，規定接收電平為-95dBm。

——對于速度＞280km/h的場景，規定接收電平為-92dBm。

——對于速度在220～280km/h之間的場景，規定接收電平在-95～-92dBm之間。

與傳統運營商CW測試不同的是，由于GSM-R的使用者大多數是在高速運行的鐵路中使用，場強覆蓋測試更側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，負責測試數據的存儲、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更高速的測量。如圖2所示，為了實現在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1　GSM-R信道分配

圖2　超高速覆蓋測試系統組成

Romes4軟件內置了EIRENE選件，可以通過該功能自動根據EIRENE的要求配置測量任務，并且按照測試規范輸出測試結果（見圖3）。

圖3　Romes4EIR測量界面

（2）GSM-R網絡質量、干擾分析

在GSM-R網絡建設的階段，除了之前講到的覆蓋方面的一些要求測試，實際上還會遇到其他問題，如在網絡建成之后，會遇到基站的覆蓋由于實際情況的改變產生變化，如天線傾角、方位角、實際地形變化、公網交調干擾以及網內的同鄰頻干擾產生實際的網絡質量降低。

R&S公司可以針對上述問題進行系統問題的處理。首先，TSMX系統掃頻儀可以對小區的C/I或者可以通過測試終端在通話狀態下匯報RSRQ來判定小區目前的覆蓋質量如何。在達到一定觸發門限的情況下，例如差的覆蓋持續了一定時間之后，可以觸發干擾搜索機制，Romes軟件會根據實時的網絡測量結果，結合基站數據庫以及當前的GPS位置，根據地理信息算出系統內干擾源。圖4為Romes的COI測量結果。

圖4　Romaes4COI測量結果

（3）GSM-RKPI分析

傳統運營商的KPI包括CS和PS域兩類，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ETSI102250-2規范中，而GSM由于提供了專網中需要的業務（如VBS、VGCS），因此除了圖5的網絡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。基于這些消息，可以定位終端和網絡的信令交互可能產生的問題。

（4）參考測量系統圖示

參考測量系統如圖6～8所示。

圖5　GSM-R網絡KPI測試

圖6　背包式覆蓋測量系統

圖7　桌面測量系統

圖8　高集成度的機柜系統

3　結束語

基于上述介紹，Romes4路測系統可以全面地支持GSM-R的網絡測量，從CW/EIRENE高速網絡覆蓋測試，GSM-R網絡干擾測試，干擾定位到基于終端模塊的QoS測試等。測量系統的形態可以是自己搭建的一個簡單的系統，也可以是有一定集成度的背包系統，甚至到放在火車車廂中的測量機柜等。