非C3线路GSM-R网络质量自动评估系统及其应用.pdf
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1、2023 年 9 月第 59 卷 第 9 期铁 道 通 信 信 号Railway Signalling&CommunicationSeptember 2023Vol.59 No.9非C3线路GSM-R网络质量自动评估系统及其应用黄佳,罗道文,唐均强,黄伟,杨鹏摘 要:在非C3线路GSM-R网络维护过程中,故障分析和网络优化工作缺乏大量有效的监测数据支撑。当怀疑网络问题时,除了利用每月一次的电务检测车数据外,经常需要安排人员前往现场进行路测,人员工作量大,数据时效性差。为解决此问题,提出基于车载自动拨测设备的GSM-R网络质量自动评估系统解决方案:通过在部分非C3线路运行的机车上加装车载自动拨测
2、设备,与地面拨测控制平台配合,自动进行电路域CSD拨测或分组域GPRS数据测试;综合利用拨测和测试结果数据、Abis接口监测数据、Gb接口监测数据,经统计分析和深度挖掘,方便维护人员及时掌握非C3线路的网络覆盖和通信质量状况,并实现基站性能评估算法,可以尽早发现基站性能恶化趋势,为故障分析和网络优化工作提供数据支撑。关键词:铁路通信;GSM-R网络;非C3线路;网络质量;网络优化;拨测中图分类号:U285.21;U285.47 文献标识码:A Automatic Quality Evaluation System for GSM-R Network on Non-CTCS-3 Railway
3、Lines and Its ApplicationHUANG Jia,LUO Daowen,TANG Junqiang,HUANG Wei,YANG PengAbstract:In the GSM-R network maintenance process of non-C3 line,there is a lack of effective monitoring data support for fault analysis and network optimization work.When the network problem is suspected,in addition to u
4、sing the monthly data from the electrical inspection vehicle,it is often necessary to arrange personnel to go to the site for field testing,which results in a heavy workload and poor data timeliness.Therefore,a solution for the GSM-R network automatic quality evaluation DOI:10.13879/j.issn.1000-7458
5、.2023-09.23123扫码浏览下载黄 佳:中国铁路广州局集团有限公司电务部 工程师 510080 广州罗道文:中国铁路广州局集团有限公司怀化电务段 工程师 418000 湖南怀化唐均强:广深铁路股份有限公司江村车站 工程师 510450 广州黄 伟:中国铁路广州局集团有限公司长沙电务段 工程师 410000 长沙杨 鹏:北京六捷科技有限公司 工程师 100081 北京基金项目:中国铁路广州局集团有限公司科研课题(2021K085-ZC3)收稿日期:2023-05-03引用格式:黄佳,罗道文,唐均强,等.非C3线路GSM-R网络质量自动评估系统及其应用J.铁道通信信号,2023,59(9)
6、:47-52.Citation:HUANG Jia,LUO Daowen,TANG Junqiang,et al.Automatic Quality Evaluation System for GSM-R Network on Non-CTCS-3 Railway Lines and Its ApplicationJ.Railway Signalling&Communication,2023,59(9):47-52.47铁道通信信号 2023年第59卷第9期system based on on-board automatic dialing test equipment is proposed
7、.By installing on-board automatic dialing test equipment on some locomotives running on non-C3 lines,and cooperating with the ground dialing test control platform,the system automatically performs circuit domain CSD testing or packet domain GPRS data testing.Comprehensively utilizing dialing test re
8、sults data,Abis interface monitoring data,and Gb interface monitoring data,through statistical analysis and deep mining,it is convenient for maintenance personnel to timely grasp the network coverage and communication quality status of non-C3 lines,and base station performance evaluation algorithms
9、is implemented,which can detect the deterioration trend of base station performance as soon as possible,providing data support for fault analysis and network optimization work.Key words:Railway communication;GSM-R network;Non-CTCS-3 railway line;Network quality;Network optimization;Dialing test1现状分析
10、截至 2022 年底,我国铁路运营总里程已达15.5 万 km,其中铁路数字移动通信系统网络(G网)1覆盖里程达到了9.5万km。根据采用列车运行控制系统的方式,铁路线路可以分为CTCS-3级(C3)高铁线路(大约占 4.2万 km),以及非C3线路(其余等级的高铁或普速铁路)。目前对于非C3线路的G网运维遇到如下几方面问题。1)故障分析和网络优化缺乏大量的数据支撑。C3列控使用电路交换数据业务(CSD)长呼方式进行车地通信,车载2个移动终端(MT)交替呼叫,接口监测系统可以采集到大量的Abis(基站控制器和基站收发信台之间的通信接口)接口测量报告和小区切换信令,为C3无线超时分析和G网网络优
11、化提供数据支撑2。但是非C3线路没有类似的长呼过程,主要承载调度语音通信、进路预告/调度命令/无线车次号传送等短呼业务,能采集到的监测数据较少,无法掌握全线网络覆盖和通信质量状况。2)通用分组无线业务(GPRS)测试数据少。目前缺乏对进路预告/调度命令转发异常3的有效测试手段,无法及时了解分组域GPRS数据传输的基本情况。3)网络质量数据来源单一,时效性差。非C3线路G网网络优化主要依靠电务检测车或人工路测,电务检测车通常每月运行一次,人工路测基本在业务故障发生后才执行,存在实效性差的问题,且每次测试间隔时间长,数据时间不连续,不便于开展大数据分析。4)缺乏深入挖掘分析。当积累了一定数量的网络
12、质量数据后,需要有相应的综合统计和深入挖掘分析功能,产生有数据支撑的网络质量评估,目前该方面比较欠缺。5)数据可视化效果差。目前获取的网络质量数据直观性不好,无法帮助维护人员快速、准确地了解网络质量状况。为此,设计一套GSM-R网络质量自动评估系统,专门用于非 C3线路的 G网质量监测和评估。系统由车载设备和地面中心组成,在非C3线路的机车上安装车载拨测设备,并根据地面中心的指令自动执行相关的呼叫测试。地面中心从接口监测系统实时采集与呼叫相关的测量报告和通信信令,经过处理和分析可方便维护人员及时掌握全线无线网络质量。2系统组成非 C3 线路 GSM-R 网络质量自动评估系统,由车载拨测设备、地
13、面拨测分析平台、外部的电路域Abis接口监测系统和分组域Gb接口监测系统4等组成,其结构见图1。1)车载拨测设备:与地面设备配合,实现CSD呼叫和GPRS测试包的收发功能;具备北斗/GPS模块,可记录机车运行位置信息。2)拨测分析平台:对 Abis 接口监测系统和Gb接口监测系统采集的数据进行深入统计分析,结合拨测记录,对沿线网络进行评估,对异常情况及时产生告警,自动生成分析报告,并为维护人员提供高度集成的可视化访问门户。3)Abis接口监测系统:新增或利用铁路局已有的Abis接口监测系统,转发拨测呼叫产生的测量报告和切换信令进入拨测分析平台进行分析处理。48Railway Signallin
14、g&Communication Vol.59 No.9 20234)Gb接口监测系统:新增或利用铁路局已有的Gb接口监测系统,转发GPRS测试相关的接口信令和数据进入拨测分析平台进行分析处理。3系统功能3.1车载设备自动拨测车载拨测设备实时监视当前所在的 GSM-R无线小区,当发现进入被测区域后,根据预先确定的拨测任务,自动执行短呼或长呼 CSD 呼叫,建立与地面设备的数据连接后,自动交互拨测数据帧。当列车离开被测区域后,车载拨测设备自动结束当前CSD呼叫。可将拨测限制在本路局范围内,或限制在某些线路上,也可以排除业务繁忙的场站,避免与正常的铁路业务争抢无线通信资源。车载拨测设备根据拨测计划自
15、动与地面拨测分析平台进行交互,无需人员添乘;车载拨测设备记录的拨测数据可自动下载到地面的拨测分析平台进行处理,无需人工手动下载。被测区域和拨测任务可由维护人员在地面设备中进行配置,数据连接建立后,地面设备与车载拨测设备进行对比,自动更新必要的配置数据。拨测任务中可设置采用的拨测方式是短呼还是长呼,可设置拨测持续时间、间隔时间等参数5。3.2定位及时间同步车载拨测设备具有北斗/全球定位系统(GPS)功能,可实时采集列车位置信息,并在拨测数据中上传到地面设备,无需与其他车载设备连接获取位置信息。地面设备可确定车载拨测设备所在的通信小区,结合经纬度信息,关联监测数据和分析结果,便于维护人员及时掌握沿
16、线网络状况。车载拨测设备可与北斗/GPS时间进行同步,地面设备与核心网时间服务器同步,保证车地数据时间一致。3.3数据统计功能利用拨测数据和Abis、Gb接口监测数据,可实现多种数据统计功能6-8,见表1。3.4网络状况评分综合各类拨测数据、Abis接口监测数据、Gb接口监测数据和分析统计结果,通过大数据处理技术,可以实现从多个维度对沿线网络状况进行评分,便于客观反映网络质量。系统还提供自动报表和自动报告功能,可有效减轻维护人员手动收集数据、编写报告的工作压力。通过评分数据的不断积累,也为今后网络质量趋势预测、异常提前预警等业务提供数据支撑。3.5数据可视化展示系统以地理信息系统(GIS)地图
17、、柱状图、曲线图、速度表、预警雷达等多种形式,形象化、BTSBSCMSCSGSNPCUGGSN拨测分析平台CEGi接口车载拨测设备机车1车载拨测设备机车2车载拨测设备机车3GSM-RAbis接口Gb接口分组域Gb接口监测系统电路域Abis接口监测系统CSD呼叫PRI接口GPRS数据交互图1 非C3线路GSM-R网络质量自动评估系统结构表1数据统计功能统计范围电路域CSD拨测结果分组域GPRS数据测试结果网络质量切换事件统计项目1)呼叫建立失败率2)呼叫建立时间3)连接失效率4)数据帧传送时延、丢包率5)传输干扰/无差错时间1)分组域数据传输时延2)用户数据报文协议(User Datagram
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