关于GSM-R网络覆盖测试解决方案的介绍和应用

GSM-R是目前铁路内部使用的非公共通信系统，GSM-R通信系统的推动力来源于欧洲铁路系统的标准化活动，最早在GSM Phase2+中添加了增强型的语音呼叫特性，除了传统GSM的点对点呼叫之外，还可以提供专网中需要的业务如VBS（语音广播），VGCS（语音组呼）和eMLPP（增强型的优先级服务）。支持铁路系统员工如司机，调度员，铁路工程师及安保人员通信使用。GSM-R系统的标准化解决了之前不兼容的车内有线传输系统和模拟无线网络，并且数字化的标准也带来了更好的QOS能力。

由于GSM-R是由已标准化的设备改进的，因此引入到铁路系统之后只需要做最少量的改动即可满足铁路专网通信的需求。并且GSM-R还继承了商用网络的其他优势，比如网络建设成本低、兼容公共网络、稳定性高、维护成本低等。

ITU给GSM-R在公共GSM网络的PGSM频段附近提供了扩展的频段，如图1所示，各个不同的国家可以选取不同的信道来使用，如欧洲使用上行876 MHz ~ 880MHz，中国使用上行885 MHz ~ 889MHz的频段。

图1.GSM-R信道分配

GSM-R的覆盖测试包括几个方面的测试，包括场强测试，干扰测试，以及KPI测试几个方面的功能。

1. 场强测试

场强测试主要针对GSM-R网络的覆盖测试，GSM-R的场强覆盖测试需要遵循EIRENE测试规范，通用的场强覆盖测试使用的天线至于火车车顶之上（通常高度为铁轨4米之上），使用增益为0dBi 的全向天线。测试最小要求如下，以下测试要求都在95%的覆盖概率下达成：
1. 对于语音和非安全数据通信，规定接收电平为-98 dBm
2. 对于 ETCS 等级为 2和3：
• 对于速度<220 km/h的场景，规定接收电平为-95 dBm。
• 对于速度>280 km/h的场景，规定接收电平为-92 dBm。
• 对于速度在220km/h和280km/h两者之间的场景，规定接收电平在-95 dBm & -92 dBm 之间。

同传统运营商的CW测试不同的是，由于GSM-R的使用者大多数是在高速运行的铁路中使用，因此，场强覆盖测试更侧重在高速运行时候的覆盖测试能力，因此需要扫频仪（接收机）具有高速的场强测试能力。

R&S公司的GSM-R覆盖测试包括了以下几个模块，第一个是测试扫频仪，包括TSMX系列的接收机，路测软件Romes，负责测试数据的存储，分析和实时显示。并且针对超高速的多信道测量要求，还可以通过并行多台设备采样实现更高速的测量。如图2所示，为了实现在320Km/h的情况下每7.5cm一个采样值，可以使用2~3台 TSMX来完成该测试项目。

图2 超高速覆盖测试系统组成

Romes4软件内置了EIRENE选件，可以通过该功能自动根据EIRENE的要求配置测量任务，并且按照测试规范输出测试结果。如图3所示：

图3. Romes4EIR测量界面

2. GSM-R网络质量、干扰分析

在GSM-R网络建设的阶段，除了之前我们讲到的覆盖方面的一些要求的测试，实际上还会遇到其他的问题，比如在网络建成之后，会遇到基站的覆盖由于实际情况的改变产生变化，如天线倾角，方位角，实际地形变化，公网交调干扰以及网内的同邻频干扰产生实际网络质量降低。

R&S公司可以针对上述问题进行系统问题的处理，首先TSMX系统扫频仪可以对小区的C/I或者可以通过测试终端在通话状态下汇报RSRQ来判定小区目前的覆盖质量如何。在达到一定触发门限的情况下，例如差的覆盖持续了一定时间之后，可以触发干扰搜索机制，ROMES软件会根据实时的网络测量结果，结合基站数据库以及当前的GPS位置，根据地理信息算出系统内干扰源。如图4 为Romes的COI测量结果。

图4. Romes4 COI测量结果

3. GSM-R KPI分析

传统运营商的KPI包括CS域和PS域的两类，如CS域的Telephony Setup Time，Attach Failure Ratio 。PS域的Ping Round Trip Time，PDP Context Activation Time，KPI的计算定义在ETSI 102 250-2 规范中，而GSM由于提供了专网中需要的业务如VBS，VGCS，因此除了图5的网络KPI测试之外，Romes软件还可以加载终端模块做自动拨测以及检测Layer3的信令消息。基于这些消息，可以定位终端和网络的信令交互可能产生的问题。

图5.GSM-R网络KPI测试

参考测量系统图示：

图6.背包式覆盖测量系统

图7. 桌面测量系统

图8.高集成度的机柜系统

4. 综述

基于上述的介绍，Romes4路测系统可以全面的支持GSM-R的网络测量，从CW/EIRENE高速网络覆盖测试，GSM-R网络干扰测试，干扰定位到基于终端模块的QOS测试等。测量系统的形态可以是自己搭建的一个简单的系统，也可以是有一定集成度的背包系统，甚至到放在火车车厢中的测量机柜等。