GSM-R无线网络Asub接口监测系统研究应用.pdf

C o m m u n i c a t i o n&I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y N o.4.2 0 2 3通信与信息技术2 0 2 3 年第4 期(总第2 6 4 期)G S M-R 无线网络A s u b 接口监测系统研究应用常根，戴俊勉，胡江云，李铭煜，谭勇中国铁路广州局集团有限公司，广东广州5 1 0 0 8 0摘 要：针对目前C S D 链路(C o r p o r a t e S y n e r g y D e v e l o p m e n t,电路交换数据业务)异常导致C T C S-3(C h i n e s e T r a i nC o n t r o l S y s t e m-3,三级中国列车运行控制系统)发生无线通信超时故障时，现有三接口监测手段无法对故障原因进行准确定位的问题。提出新的接口监测技术，在B S C(B a s e S t a t i o n C o n t r o l l e r,基站控制器)和T R A U(T r a n s c o d i n ga n d R a t e A d a p t a t i o n U n i t,码型转换和速率适配单元)之间增加A s u b 接口监测设备，对其进行整体的系统设计和功能研究，通过A s u b 接口监测数据，成功实现C S D 链路异常故障精准定位，为无线网络优化及减少无线通信超时提供有效的帮助。关键词：无线通信超时；C S D 链路异常；A s u b 接口；接口信令；传输监测中图分类号：T N 9 1 5.8 5 2文献标识码：A文章编号：1 6 7 2-0 1 6 4(2 0 2 3)0 4-0 0 4 2-0 4C T C S-3 级列控系统由R B C(无线闭塞中心)、A T P(列控车载设备)和G S M-R 网络(铁路数字移动通信系统)组成。在列车运行过程中，受到G S M-R 无线网络中设备特性的影响，列车时常发生C T C S-3 无线通信超时，其中部分列车运行速度将由C T C S-3 级降级为C T C S-2 级，降低铁路运输效率。为减少无线通信超时，国铁集团在2 0 2 0 年先后下发两个重要文件：关于进一步加强C T C S-3 级A T P 无线通信超时降级故障分析和整治的通知和关于进一步加强C 3 无线通信超时降级C 2 问题专题整治的通知,为此广州铁路局加大无线通信超时分析力度，发现部分无线通信超时为C S D 链路异常导致，由于缺乏相关的监测手段，无法实现设备故障精准定位，因此有必要增加新的监测设备。在B S C(基站控制器)和T R A U(码型转换和速率适配单元)之间新增A s u b 接口监控设备，并对其进行系统设计和功能研究。1 现状分析C S D 链路是从B T S(基站收发信机)至M S C(移动交换中心)间C 3 数据业务传输通道，其结构组成图如图1 所示，其中包含的设备有B T S、B S C、T R A U 和M S C,涉及通信侧既有的监测接口有A b i s(B S C-B T S 间)接口、A(M S C-T A R U间)接口和P r i(R B C-M S C 间)接口 2 1。当C S D 链路异常故障发生在B S C 或T R A U 之间时，既有的接口监测技术无法定位具体的故障点 3 。因此，广州铁路局考虑在B S C 和T R A U 之间增加接口监测设备，如图1 所示，对A s u b 接口数据进行实时的监控。统计2 0 2 0 年1 月至2 0 2 2 年8 月共计3 2 个月广州铁路局管内C S D 链路异常问题共发生2 9 件，其问题主要发生在武广高铁，设备类型为诺西B S S 设备，现象表现为通信过程中上行数据帧序号回退，以2 0 2 1 年7 月3 日武广高铁G 8 5 无线通信超时为例，结合既有的接口监测数据分析如下 2 1:P R I 口信令见图2,M T(车载电台)在呼叫R B C 期间，拆线前M T 模块O B C(机载控制器)发送了响应帧R:1 1 7,R:1 1 8 后，接着马上再次发送了响应帧R:1 1 7,R:1 1 8,导致R B C 检测到响应R R 帧中的N(R)值为无效顺序编号，发送F R M R 拆链。A b i s C 3 业务监测如图3 所示，O B C 只发送了一次响应帧R:1 1 7,R:1 1 8,且可以看到O B C 发送了数据帧S:1 2 6,R:1 1 8,但在A 接口及P r i 接口均未监测到该数据帧。综合分析既有接口监测数据，G 8 5 次超时原因是C S D 链路异常导致，问题定位为B S C 或T R A U 重发了响应R R 帧，导致R B C 发送F R M R 拆线，列车发生无线通信超时，而仅依靠既有P r i、A 口、A b i s 口接口监测数据，无法准确全面定位故障原因，有必要引入新接口监测手段对故障进行准确定位4。2 系统设计收稿日期：2 0 2 2 年1 1 月1 8 日；修回日期：2 0 2 3 年6 月2 5 日4 2热点技术G S M-R 无线网络A s u b 接口监测系统研究应用新增A T Pl g s m r _接口M TU m|按写B T SA b i s接口B S CA s u b接口T R A UA接口M S CP r i接口R B CC S D 链路-图1 C S D 链路结构图阳信令满籍E输后记聚时间信令方向车发号C c 校恰教炎号安全E防用E车地地车拆谐原因2 0 1-0 7 9 1 4:0 5 4 6*1 1O B c C面G SH a CR n m e:AM2 0 2 1-0 7-0 3 1 4:0 5 4 6.1 3 0R R C-O K面G 5H O CI F a m e:A5 1 1 5,8:1 2 5|2 0 2 1-0 7-0 3 1 4:0 6 4 6.1 6 1 5 0R B C-O B CG EH O CI F r a n s:AS:1 1 5,8:1 52 0 1-0 7-0 1 1 4:0 5 4 5.1 3 6 1 5 6n c-C C6 6其cI f a r;A5 1 1 2,8:1 52 0 0 1-0 7-0 3 1 4:0 6 4 5.1 3 0 1 5 7R B C-O B CG B时T F O U+0 22 0 2 1-0 7-3 1 4:0 6 4 6.1 3 0 1 8R B C C B CG 8S a N D US a u o t2 0 2 1-0 7-0 5 1 4:0 9 4 6.1 3 6 1 5 9R B C=C R C矿G 8A P O U2 6 0 1-0/-0 1 1 4:0 6 4 6.2 8 1o c-CG S4N O CI t t;A2 1 22 0 2 1-0 7-0 9 1 4:0 5 4 5.4 3 3 3 4 8O B C-F B C前G BH O U C*F a m e:A32 0 2 1 1.0 7.0 3 1 4:0 6 4 5.4 8 4 5 1O B C C近GH O CR f n m e:AR:1 1 42 0 2 1-0 7-0 9 1 4:0 6 4 6.4 5 8 1O B C F R CG 8H Cf n m:A1 1 1 52 0 2 1-0 7-0 0 1 4:0 4 5.6 3o n c-P C朝G 8H O CI F a m e:l8 1 2,8:1 1 52 0 2 1-0 7-0 9 1 4:0 6 4 6.0 5 8 3 5 0O B C R C对G ST P O UbA K 1 22 0 2 1.0 7 0 8 1 4 0 6 4 6.O B C F E CG BH O C8 F n i m e:A8:1 62 0 0 1-0 7-0 1 1 4:0 6 4 6.6 5 8 5 0 5O H c-M c4 6H O CM f t m e A2 0 2 1-0 7-0 3 1 4:0 6 4 5.6 8 5 2 0O E c-CJG 8H O UR A n m e:A1 12 0 2 1-0 7 8 1 4:0 6 4 6.6 3 5 2 6O R C P E CG 5￥H O U CR R F a m e:A2 0 2 1-0 7-0 3 1 4:0 9 4 6.7 3 6 0 1 2R B C=C B C6 8H O L CR F a m e:2 52 0 2 1-0 7-0 1 1 4:0 5 4 6.8 3 3 6o u c m C过(%H CR R r i m e:A05a r i.n u n t-n h wn a r A r古图2 G 8 8 5 次P r i 接口信令伶施秘中 下只王后6处方 l i2 2 1 0 7 0 1 5 0 5 2 5 4 9H C 2 C XN M U)S I2 0 1 1 0 7 0 1 0 4 5.2 5 4 1C-W O3 期2 6 0 1 9 m2 0 4 0 4 1 1 2 5 5 3 8 0t t)H tm加1 0 4 1 1 0 4 0赋W h m:A加的2 2 1 0 7 9 1 4 0 2 4 5.4 7 2C C-C2 0 2 1 0 7 0 1 4 0 4 6 4 7 2O C 胞H C Cm eM B2 0 1.0.0 1 8 0 4 5 4 7 7T Uk k7 0 1 0 0 1 0 6 6 4 1hh i m师驱2 2 0 1 0O K-)题M C2 0 1 0 7 0 9 1 4 0 3 6.0 0 0 7C R C 枢LR f m:2 0 1 0 7 0 0 1 4 0 6 4 6.6 0 40 9 0 5Mn o对图3 G 8 5 次A b i s C 3 业务数据2.1 系统结构A s u b 接口监测系统根据设备功能可分为三层：数据采集层，数据分析层、数据展示层，各层数据交互通过交换机实现9,如图4 所示。其中，数据采集层由A s u b 接口监测采集器和高阻跨接线缆组成，高阻跨接线缆接线处可以为B S C 侧传输D D F 架，也可以是T R A U 侧传输D D F 架，考虑地理位置等因素，A s u b接口监测采集器和高阻跨接线缆部署在B S C 侧；数据分析层由数据服务中心(虚拟化平台)组成，通过构建数据分析云平台，实现采集数据分析、数据关联及数据存储等功能；数据展示层由A s u b 接口监测分析管理终端组成 2。2.2 功能实现A s u b 接口的物理链路采用传统的通信E 1(时分复用帧)链路承载，采集该接口数据类型方式与A b i s 和A 接口数据采4 3通信与信息技术2 0 2 3 年第4 期(总第2 6 4 期)集一样，可采用采集业务数据的E 1 采集器，通过对物理链路码流数据的组帧后可以获取业务数据，其实现完全具备可行性6。A s u b 接口监测系统由采集设备和数据中心构成四。采集设备可安装在T R A U 侧，通过高阻跨接的方式对A s u b 接口通信信令和业务数据进行采集；然后将采集的数据接入G S M-R 运用数据综合分析系统虚拟化平台，实现A s u b 接口数据的解码、处理、存储和调用。武广高铁包括广州B S C 和长沙B S C,其中广州B S C 到T R A U 共7 对P C M S 电缆，长沙B S C到T R A U 共1 3 对P C M S 电缆，第一阶段采集武广高铁广州B S C 到T R A U 之间的A s u b 接口数据用于研究分析 2 。武广高铁A s u b 接口监测系统组网图如图4 所示。数据中心(虚报化平台服务器时务盐交获机机房网管室交换机R 机房A s u b 采集器B S CT R A图4 武广高铁A s u b 接口监测系统框架图2.3 数据采集A s u b 接口数据采集分为信令采集和业务数据采集，两者的采集原理在物理层面实现