關(guān)于GSM-R核心網(wǎng)、無線網(wǎng)冗余方案的探討

莫岱宗

（中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司武漢通信段，武漢 430013）

現(xiàn)階段，我國鐵路無線通信系統(tǒng)采用的是GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)（900MHz），網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩部分。GSM-R核心網(wǎng)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的核心，其可靠性和安全性是非常重要的。然而GSM-R核心網(wǎng)從建成到現(xiàn)在，運(yùn)營時(shí)間已經(jīng)十余年，其中的各種電子設(shè)備變得非常陳舊，為其正常運(yùn)行帶來了一定風(fēng)險(xiǎn)。為了解決相關(guān)的問題，設(shè)計(jì)新的冗余方案或者是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是非常重要的。

1 冗余方案的設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)冗余方案過程中，確定原則是保證其有效性的基礎(chǔ)條件。對(duì)于GSM-R核心網(wǎng)來說，其確定原則主要有：能夠在發(fā)生突發(fā)事件（如恐怖襲擊、火災(zāi)）情況下，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供冗余；在冗余過程中，系統(tǒng)的定期維護(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營不產(chǎn)生影響；設(shè)計(jì)冗余方案時(shí)，要確保故障對(duì)組呼通信、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信以及CTCS-3數(shù)據(jù)通信的影響最低；在設(shè)計(jì)冗余備份方案時(shí)，需要與當(dāng)下建設(shè)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀相結(jié)合；需要對(duì)性價(jià)比進(jìn)行綜合性考慮，以最少的投資實(shí)現(xiàn)高性能系統(tǒng)建設(shè)。對(duì)于GSM-R無線網(wǎng)來說，無線網(wǎng)是配合GSM-R核心網(wǎng)冗余改造的。其中無線網(wǎng)的BSC、TRAU與核心網(wǎng)冗余進(jìn)行連接配置時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)的操作難易程度、投資以及可靠性進(jìn)行考慮。同時(shí)在設(shè)計(jì)BSC冗余方案時(shí)，還需要根據(jù)相應(yīng)的設(shè)備特點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)基站為基礎(chǔ)，對(duì)系統(tǒng)的操作難易程度和可靠性進(jìn)行綜合考慮。

2 GSM-R核心網(wǎng)、無線網(wǎng)冗余方案的設(shè)計(jì)

2.1 GSM-R核心網(wǎng)冗余方案設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)GSM-R核心網(wǎng)的冗余方案過程中，有兩種方案可供選擇：

第一，同址冗余方案。這種方案主要是將兩套MGW和兩套MSCServer設(shè)置在一處機(jī)房中。其中MSCServer是1+1雙歸屬主備容災(zāi)組網(wǎng)。并新設(shè)兩臺(tái)GGSN、SGSN設(shè)備，使其組成一套分組域設(shè)備，并具有冗余備份功能。新設(shè)的兩臺(tái)SGSN設(shè)備采用主備用或者是SGSN池技術(shù)進(jìn)行工作，而GGSN設(shè)備選擇池技術(shù)進(jìn)行工作。同時(shí)傳輸設(shè)備中的2M電路端口必須要與核心網(wǎng)中已有的電路需求相適應(yīng)。在進(jìn)行同址冗余過程中，兩套核心網(wǎng)對(duì)應(yīng)的電路需求是比較大的，因此，本地設(shè)備傳輸?shù)墓ぷ鳁l件應(yīng)該按照10Gb/sSDH進(jìn)行考慮，且2M接口板要以滿配形式進(jìn)行設(shè)置。以主流廠家中配置設(shè)備情況為主，傳輸設(shè)備以及單套核心網(wǎng)所在機(jī)房的總耗電大約在37kW左右。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架為28-30個(gè)，因此在建設(shè)同址冗余發(fā)方案時(shí)，機(jī)房面積大約需要50m2

第二，異地冗余方案。在設(shè)計(jì)異地冗余方案過程中，可以在分處兩地的機(jī)房內(nèi)分別各設(shè)一套MGW和MSCServer。通過傳輸網(wǎng)對(duì)兩套MSC節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)熱備目的。同時(shí)在兩處機(jī)房中，設(shè)置兩臺(tái)GGSN、SGSN設(shè)備。使其組成一套SGSN設(shè)備，并且具備冗余備份功能。傳輸設(shè)備中的2M電路端口必須與核心網(wǎng)需要求相適應(yīng)，同時(shí)本地的傳輸設(shè)備的工作條件需要按照2.5GbitSDH進(jìn)行考慮。與同址冗余方案一樣，可得異地冗余總耗電量大約是22kW，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架為22-25個(gè)，所以其所需機(jī)房面積為35m2[1]。

2.2 GSM-R無線網(wǎng)冗余方案設(shè)計(jì)

在無線側(cè)，對(duì)于可靠性需求特別高的線路需要應(yīng)用無線冗余機(jī)制，因此，需要制定GSM-R無線網(wǎng)冗余方案來滿足其需求。設(shè)計(jì)冗余方案時(shí)，仍然有兩種設(shè)計(jì)方法：

第一，新設(shè)一個(gè)冗余BSC，各個(gè)基站環(huán)都需要與主備BSC同時(shí)連接。在此方案中，兩個(gè)主備BSC利用物理連接方式同時(shí)連接BTS、SGSN以及MSC。在正常運(yùn)行過程中，主用BSC與BTS、SGSN以及MSC通信，并且承擔(dān)所有工作。而備用BSC與BTS、SGSN以及MSC只需保持物理連接狀態(tài)即可。主備用BSC沒有直接連接，他們之間通過MSC透傳“心跳消息”。當(dāng)?shù)箵Q條件滿足時(shí)，備用BSC能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)倒換，取締原來的主用BSC，并完成管理核心網(wǎng)通信和BTS通信任務(wù)。雖然在兩者倒換過程中，會(huì)使正在執(zhí)行的業(yè)務(wù)中斷，但是隨后網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。期間從出現(xiàn)故障開始到恢復(fù)業(yè)務(wù)正常執(zhí)行的時(shí)間不超過5min。

第二，新設(shè)一個(gè)冗余BSC，應(yīng)用偶數(shù)基站和奇數(shù)基站組環(huán)方式與主備BSC進(jìn)行連接。在這個(gè)方案中，主備BSC利用物理連接方式與相同的SGSN/MSC設(shè)備相連。在此過程中，主用BSC與奇數(shù)基站形成的基站環(huán)相連，而備用的BSC與偶數(shù)基站形成的基站環(huán)相連。在奇數(shù)站附著MS，并且在奇數(shù)站中設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)先的層級(jí)切換器。為了防止BSC之間頻繁切換，而引起高信令負(fù)荷，一般情況下，會(huì)選擇對(duì)切換參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使MS通信一直在奇數(shù)基站中。在這項(xiàng)方案中，主備用的BSC之間并沒有“心跳信息”。當(dāng)主用BSC發(fā)生故障之后，所有奇數(shù)基站無信號(hào)發(fā)出，會(huì)中斷業(yè)務(wù)，此時(shí)偶數(shù)基站會(huì)將所有線路覆蓋，MS會(huì)在重新選擇下，附著在距離最近的偶數(shù)基站，從而恢復(fù)業(yè)務(wù)，時(shí)間不超過5min[2]。

3 結(jié)束語

綜上所述，在設(shè)計(jì)GSM-R核心網(wǎng)和無線網(wǎng)冗余方案過程中，需要多種技術(shù)相互配合，才能達(dá)到最佳效果。經(jīng)過上文分析可得，基于冗余方案設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)GSM-R核心網(wǎng)方案時(shí)，有兩種方案可供選擇，分別是同址冗余和異地冗余。而對(duì)于GSM-R無線網(wǎng)設(shè)計(jì)，需要新設(shè)一個(gè)冗余BSC設(shè)備，可選擇同時(shí)連接或者是組環(huán)連接兩種方式。