濟南至青島高速鐵路IP Gb改造技術應用

任 新

（中鐵建電氣化局第一工程有限公司，河南 洛陽 471000）

0 引 言

本文結合濟南至青島高速鐵路（以下簡稱濟青高鐵）IP Gb改造前后實例，簡要闡述Gb接口組網方式的變化，通過IP Gb口業務測試和冗余測試，對GPRS附著、路由區更新以及SGSN支持Gb-Flex等關鍵業務進行驗證，為以后IP Gb改造提供案例說明[1]。

1 濟南鐵路局Gb組網概況

IP Gb是指在Gb接口采用IP傳輸網作為中間網絡來連接BSC和SGSN的一種組網方式。目前，濟南鐵路局通過鐵路數據網與北京鐵路局和武漢鐵路局實現DNS、RADIUS、GROS以及SGSN等協議業務的互聯互通。

1.1 濟南鐵路局濟青高鐵現網BSC與SGSN的連接方式

BSC采用傳統的FR方式，以E1方式上聯至SGSN。濟青高鐵BSC型號為ZXUR9000，配置的單板類型為EDTT2a（邏輯名稱EDGB），濟青高鐵現網Gb接口組網方式如圖1所示。

圖1 現網Gb接口網圖

1.2 濟南鐵路局濟青高鐵改造后BSC與SGSN的連接方式

改造后BSC通過光纖與SGSN進行物理連接，傳輸模式為全IP[2]。將EDTT2a（邏輯名稱EDGB）單板更換為EGPB2a（邏輯名稱EGPB）單板，采用L3負荷分擔方式組網，IP Gb組網如圖2所示。

圖2 IP Gb改造后網圖

IP Gb改造組網方案說明，BSC（ZXUR9000）設備的兩塊EGPB板各出2個物理接口分別與兩臺CE設備對接，BSC地址與CE設備接口地址在同一個30 bit掩碼子網內，CE設備地址為BSC網關。如圖2所示，EGPB-1出兩條鏈路分別至SGSN21和SGSN22，EGPB-2出兩條鏈路分別至SGSN21和SGSN22，BSC的4個接口與4臺CE設備間啟用BFD協議，Gb接口采用實接口，不使用VLAN劃分控制面和用戶面。BSC配置4條到SGSN的靜態路由，出局流量通過4條靜態路由負荷分擔。如BSC的一條鏈路到CE1的鏈路中斷（通過BFD檢測），則全部流量由另一條鏈路到CE3承擔。4臺CE采用負荷分擔的方式均衡發送入局流量，Gb接口采用主備接入方式，即同一BSC上的一對Gb接口以主備方式接入不同的CE[3]。處于Active狀態的單板進行業務處理，主備單板接口同時進行鏈路探測，Active單板鏈路故障，進行主備倒換。BSC接口同樣采用主備方式，需要在CE上啟用VRRP為這對接口提供默認網管進行鏈路探測，每秒鐘發送一個探測包，連續3次收不到上報則告警或主備倒換。當主用EGPB-1板發生故障時，BSC在1 s內切換到備用端口鏈路，同時備用EGPB-2板通過VRRP在500 ms內切換為主用。倒換時間小于1 s，不影響Gb業務。

2 IP Gb接口業務測試

IP Gb接口主要滿足服務性、延遲性、穩定性以及吞吐量4個方面，評測的內容主要包括GPRS附著、無限車次號信息傳送、Gb-Flex序列以及冗余測試等[4]。

2.1 GPRS附著、分離測試

GRPS附著的過程即Attach過程，當用戶向網絡發送附加請求后，HLR將在SGSN中插入用戶數據[5]。GRPS分離是指用戶發送帶有P-TMSI和P-TMSI簽名的分離請求，其中P-TMSI簽名用來確認用戶分離的消息是否合法。如果檢測到簽名不合法或無簽名，那么SGSN將發起鑒權，若檢測合法則SGSN向GGSN發送刪除PDP上下文的信息[6]。

2.1.1 GPRS附著測試

測試預置條件為MS在HLR中已開戶但沒有附著GPRS網絡，SGSN打開鑒權功能。測試步驟為附著檢測，檢查Gb接口消息流程，檢查Attach Accept消息中網絡分配的P-TMSI號，在SGSN上查看MS的狀態和位置信息。測試結果為GPRS附著成功，Attach Accept消息中網絡分配的P-TMSI號被確認，SGSN上有MS的狀態（附著后狀態為Ready，就緒定時器超時后為Standby）和位置信息。

2.1.2 GPRS分離測試

測試預置條件為MS已附著GPRS網絡。測試步驟為MS發起GPRS分離，檢查Gb接口消息流程，在SGSN中檢查關于MS的移動性狀態。測試結果為GPRS分離成功，SGSN中MS狀態為IDLE。

2.2 無線車次號信息傳送

測試預置條件為MS工作正常，MS已經激活PDP上下文。測試步驟為MS發送無線車次號校核信息，檢查Gb接口消息流程，檢查GRIS消息記錄狀態。測試結果為GRIS接收到機車臺發送的無線車次號信息。

2.3 SGSN支持Gb-Flex

為實現容錯及負荷分擔采用Gb-Flex技術，一個BSC可與多個核心網網元SGSN連接[7]。SGSN Pool即在核心網側將一定數量的SGSN形成一個資源池，由網絡統一進行管理和分配資源。BSC將與核心網池進行連接，在一個池的范圍內可以包括多個BSC及多個核心網網元，池中的每個BSC都可以與多個核心網網元節點實現全連接，突破了傳統核心網和接入網之間點到多點的連接限制[8]。

Gb-Flex采用加權公平算法選取SGSN，IP Gb采用動態配置方案。測試預置條件為SGSN和BSC均啟動Gb-Flex功能，并正確配置，SGSN Pool內各網元連接完好。測試步驟為MS進行GPRS附著，檢查SGSN分配的NRI值。測試結果為MS附著成功，SGSN中有其正確的MM上下文，SGSN在新分配的P-TMSI中正確攜帶了NRI值，并通過Attach Accept消息發送給MS。

2.4 冗余測試

在SGSN Pool內的各個核心網節點都采用了負荷均衡方式，使系統具備了冗余能力[9]。濟青高鐵IP Gb改造完成后針對以下6種情況進行了冗余測試。

一是BSC和交換機2鏈路正常，BSC至交換機1鏈路1中斷；二是BSC和交換機1鏈路正常，BSC至交換機2鏈路1中斷；三是BSC和交換機2鏈路正常，BSC至交換機1鏈路1和鏈路2中斷；四是BSC和交換機1鏈路正常，BSC至交換機2鏈路1和鏈路2中斷；五是SGSN21工作正常，斷開SGSN22的GR、GN以及GB接口；六是SGSN22工作正常，斷開SGSN21的GR、GN以及GB接口。

其中，情況一和情況二為一類問題，情況三和情況四為一類問題，情況五和情況六為一類問題，在此對情況一、情況三以及情況五進行說明。

2.4.1 BSC和交換機2鏈路正常，BSC至交換機1鏈路1中斷

測試預置條件為SGSN和BSC均啟動Gb-Flex功能，并正確配置，SGSN Pool內各網元連接完好。測試步驟為MS進行GPRS附著，業務正常，斷開BSC和交換機1的鏈路1。測試結果為MS附著成功，業務正常，BSC和2臺SGSN都連接正常。

2.4.2 BSC和交換機2鏈路正常，BSC至交換機1鏈路1和鏈路2中斷

測試預置條件為SGSN和BSC均啟動Gb-Flex功能，并正確配置，SGSN Pool內各網元連接完好。測試步驟為MS進行GPRS附著，業務正常，斷開BSC和交換機1的鏈路1和鏈路2。測試結果為MS附著成功，業務正常，BSC和2臺SGSN都連接正常。

2.4.3 SGSN21工作正常，斷開SGSN22的GR、GN以及GB接口

測試預置條件為SGSN和BSC均啟動Gb-Flex功能，并正確配置，SGSN Pool內各網元連接完好。測試步驟為MS進行GPRS附著，業務正常，斷開SGSN22的GR、GN以及GB接口。測試結果為MS附著成功，業務正常，BSC和2臺SGSN都連接正常[10]。

3 結 論

本文結合濟青高鐵實際案例從IP Gb組網和業務測試等方面進行了探究。Gb接口IP化的配置方式擺脫了傳統FR方式“冷備份”的局面，當主用端口發生故障時可以自動倒換至備用端口，省去了人工倒換的步驟，增加了整個無線系統的可靠性和穩定性，縮短了故障處理時間，為運營維護提供了保障。