CTCS-3線路GSM-R網絡運維質量評價體系研究

蔣笑冰，薛 強，薛晚亭

（1.中國鐵路北京局集團公司北京鐵路通信技術中心，北京 100038；2.中興通訊股份有限公司，廣東深圳 518057；3.北京林業大學，北京 100091）

高速鐵路CTCS-3 線路GSM-R 網絡承載列車控制、調度通信、調度命令等行車通信業務。CTCS-3線路GSM-R 網絡運維質量直接關系到其所承載行車通信業務的使用。保障CTCS-3 線路GSM-R 運維質量成為當前急需攻克的難題。

前期GSM-R 網絡質量評價方面的研究，主要是研究檢測車定期對GSM-R 網絡進行檢測，分析GSM-R 網絡場強檢測數據和GSM-R 網絡服務質量檢測數據，對檢測數據進行評價。本文結合CTCS-3 線路GSM-R 網絡業務特點，分析CTCS-3線路GSM-R 網絡運維質量評價關鍵技術指標，明確CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價項點，構建CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價體系。根據鐵路通信維護規程中質量評價的要求，積極探索GSM-R 網絡運維質量評價體系，將GSM-R 網絡的運維質量數據結構化的呈現。

1 評價思路

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價以鐵路運輸安全管控為目標，通過突出保障GSM-R 網絡的CTCS-3 無線超時、無線降級、調度命令和進路預告等業務，形成“質量評價體系設計、質量評價對象管理、質量評價數據管理、質量評價結果分析”的閉環、循環迭代模型。可隨著時間周期、鐵路運輸安全管控需求而變化，CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價進行動態優化調整，如圖1 所示。

圖1 CTCS-3線路GSM-R網絡運維質量評價思路Fig.1 Quality assessment ideas for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

2 評價體系

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價體系包括評價對象、評價數據、評價維度、評價算法和評價公式，如圖2 所示。

圖2 CTCS-3線路GSM-R網絡運維質量評價體系Fig.2 Quality assessment system for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

2.1 評價對象

結合GSM-R 網絡安全風險和運維特點，CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價以CTCS-3線路GSM-R 網絡為評價對象，科學全面地評價CTCS-3 線路GSM-R 無線網設備質量狀況，及時發現CTCS-3 線路GSM-R 網絡安全隱患，積極開展CTCS-3 線路GSM-R 網絡優化和克缺整改，提高CTCS-3 線路GSM-R 網絡質量。

2.2 評價數據

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價數據來源于GSM-R 網絡運維工具，例如：GSM-R 網絡基站控制設備（BSC）專業網管、CTCS-3 線路無線鏈接超時統計分析系統（DMS）、GSM-R 接口監測系統等。經過對比分析，CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量數據，主要選取GSM-R 網絡BSC 專業網管性能質量數據，CTCS-3 線路DMS CTCS-3 業務數據，GSM-R 接口監測系統列控業務連接建立數據，電務檢測系統GSM-R 檢測車檢測數據等。

2.3 評價維度

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價主要衡量GSM-R 網絡承載CTCS-3 列控系統業務、調度命令、進路預告等行車通信業務的運維工作優劣程度。CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價包含GSM-R無線網設備質量、工作質量和運用質量3 個評價維度，如圖3 所示。

圖3 CTCS-3線路GSM-R網絡運維質量評價維度Fig.3 Quality assessment dimensions for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

1）設備質量評價主要評價的是CTCS-3 線路GSM-R 無線網設備的性能狀態和網絡的性能質量。設備質量評價項點由GSM-R 網絡無線網設備的性能質量進行統計得出。

2）工作質量評價主要評價的是設備的維護質量。工作質量評價項點由GSM-R 網絡發生的故障和一類障礙數目進行統計得出。GSM-R 網絡原因造成列車運行控制系統降級運行屬于一類障礙。

3）運用質量評價主要評價的是GSM-R 網絡承載行車通信業務的運用情況。運用質量評價項點包括基礎運用質量和檢測運用質量，其中基礎運用質量評價項點為CTCS-3 列車控制行車通信業務運用情況，檢測運用質量評價項點為綜合檢測車場強測試及網絡服務質量（QoS）測試等檢測情況。

2.4 評價算法

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價算法分為分段線性轉換法、異常事件扣分法和Logsig 函數法。

分段線性轉換法適用于指標數據為連續的數值型數據，通過將數值進行線性轉換的方式計算對應項點的評價分數，例如，基于信令信道分配成功率對BSC 的性能質量進行評價。

異常事件扣分法是針對通過發生異常事件的次數來評價的項點，原理是將每類異常事件發生一次轉換為對應的扣除分數，從總分中扣除異常事件發生次數應扣分數得到評價結果。例如，用評價周期內的CTCS-3 線路GSM-R 故障的發生次數來評價CTCS-3 線路的工作質量。

Logsig 函數構建評價函數主要用于評價GSM-R網絡服務質量，以評價結果為0 表示參評指標達到理想狀態，且評價結果越靠近10，表示評價指標的測量值偏離理想狀態的程度越大。

2.5 評價公式

2.5.1 設備質量（主要評價項點）統計公式說明

評價對象為CTCS-3 線路GSM-R 網絡無線網設備性能質量。

信令信道分配成功率：項點考察小區信令信道分配情況，由GSM-R 無線網BSC 進行統計；信令信道分配成功率=（SDCCH 信道分配成功總次數/ SDCCH 信道分配請求總次數）×100%；指標要求≥99%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

業務信道分配成功率：項點考察小區信令信道分配情況，由GSM-R 無線網BSC 進行統計；業務信道分配成功率=（TCH 信道分配成功總次數 / TCH 信道分配請求總次數）×100% ；指標要求≥99%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

信令信道掉話率（8 W）：項點考察小區業務信道掉話事件，由GSM-R 無線網BSC 進行統計；信令信道掉話率=（SDCCH 信道掉話總次數/SDCCH信道分配成功總次數）×100%；指標要求：列控線路≤0.3%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

業務信道掉話率（8 W）：項點考察小區業務信道掉話事件，由GSM-R 無線網BSC 進行統計；業務信道掉話率=（TCH 信道掉話總次數/TCH 信道分配成功總次數）×100%；指標要求：列控線路≤0.6%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

壞小區比例（8 W）：項點考察業務信道掉話率（含切換）≥3%的小區占比，由GSM-R 無線網BSC 進行統計；壞小區比例=（壞小區數/小區總數）×100%；指標要求≤1%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

越區切換成功率：項點考察小區切換事件，由GSM-R 無線網BSC 進行統計；越區切換成功率=（原小區切出成功總次數 /原小區切出請求總次數）×100%；指標要求≥99.5%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

2.5.2 工作質量（GSM-R通信故障和一類障礙）統計公式說明

評價對象為CTCS-3 線路GSM-R 網絡工作質量。

以GSM-R 網絡系統通信故障和一類障礙的事件作為評價依據，采取GSM-R 通信故障異常事件每件1 分、GSM-R 網絡一類障礙異常事件每件0.2 分的扣分方式進行評價。

2.5.3 基礎運用質量統計公式說明

評價對象為CTCS-3 線路GSM-R 網絡基礎運用質量。

CTCS-3 列控業務百萬公里超時率：以CTCS-3列控業務百萬公里超時的事件作為評價依據。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

CTCS-3 列控業務通信原因無線超時率：以通信原因CTCS-3 列控業務無線超時的事件作為評價依據。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

CTCS-3 列控業務本局線路本局車擔當動車組百萬公里異常降級率：以CTCS-3 列控業務本局線路本局車擔當動車組百萬公里異常降級的事件作為評價依據。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

列控業務連接建立成功率：項點考察GSM-R 網絡承載列控業務的運用質量，由GSM-R 接口監測系統進行統計；列控業務連接建立成功率=連接建立成功次數/連接建立請求總次數；指標要求≥99%。該項點采取分段線性轉換法進行評價。

2.5.4 檢測運用質量統計公式說明

評價對象為CTCS-3 線路GSM-R 網絡檢測運用質量。

GSM-R 網絡QoS 評價體系采用Logsig 函數構建評價函數，均以評價結果為0 表示參評指標達到理想狀態，且評價結果越靠近10，表示評價指標的測量值偏離理想狀態的程度越大。因檢測數據中選取的指標無法表征場強覆蓋不合格、場強覆蓋異常和掉話等3 類通信服務質量問題，因此對這3 類問題進行異常扣分，如表1 所示。

表1 CTCS-3線路GSM-R網絡運維質量評價項點情況Tab.1 Quality assessment items for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line

3 評價結果

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價結果如下：

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價=（CTCS-3 線路GSM-R 網絡設備質量 + CTCS-3 線路GSM-R 網絡工作質量+CTCS-3 線路GSM-R 網絡運用質量）×33.33%；

CTCS-3 線路GSM-R 網絡設備質量 =∑項點分值×項點權重；

CTCS-3 線路GSM-R 網絡工作質量 =∑項點分值×項點權重；

CTCS-3 線路GSM-R 網絡運用質量= CTCS-3 線路GSM-R 網絡基礎運用質量×75% + CTCS-3 線路GSM-R 網絡檢測運用質量×25%；

CTCS-3 線路GSM-R 網絡基礎運用質量=∑項點分值×項點權重。

以某鐵路局集團公司2023 年某月GSM-R 網絡運維質量數據為例，計算得出某鐵路局CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價結果，如表2 所示。評價結果能夠通過設備質量、工作質量、運用質量3個維度，綜合地反映出某鐵路局管內7 條CTCS-3線路GSM-R 網絡運維質量狀況。

表2 某鐵路局CTCS-3線路GSM-R網絡運維質量評價結果Tab.2 Quality assessment results for GSM-R network operation and maintenance of CTCS-3 line in a railway bureau

4 結束語

本文針對CTCS-3 線路GSM-R 網絡承載列車控制、調度通信、調度命令、進路預告等業務的特點，分析GSM-R 網絡運維質量評價思路，提出CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量評價體系。通過現網GSM-R 運行數據進行計算得出評價結果，能夠綜合地反映出CTCS-3 線路GSM-R 網絡運維質量狀況，為GSM-R 網絡智能運行維護工作提供參考。