基于鐵路專用通信GSM－R的 無線路測系統的研究與實現

0 引 言
GSM－R是基于GSM技術的一種專用通信系統――鐵路綜合數字移動通信系統。與傳統的GSM技術相比，GSM－R除了能提供一系列鐵路通信業務外，還能保證列車在500 km／h的情況下進行高可靠性、高接通率、高傳輸質量的通信。當前，GSM－R技術成為國際國內鐵路通信發展的焦點，我國在GSM－R技術上也有了一定的進展。2004年開始在青藏鐵路、大秦線電氣化改造和京護高速鐵路的建設中進行GSM－R鐵路專用通信網絡的規劃、建設和試運營。與此同時，由于目前國內的GSM－R路測系統十分稀少，對GSM－R無線網絡優化也開始成為GSM－R移動通信網絡建設中的一個當務之急。為了真正了解GSM－R網絡，調測GSM－R網絡，優化GSM－R網絡，本文提出并設計出了一種既適用于GSM網絡又適用于GSM－R網絡的無線路測系統。一方面，在GSM－R網絡建設的初期，通過本系統的輔助能夠合理地進行頻率分配、小區參數的調整：另一方面，可以優化已建GSM和GSM－R網絡的性能，提高通信質量。

1 GSM－R網絡介紹
1．1 網絡結構與功能
一個GSM－R移動通信網絡由若干個功能實體組成。各個功能實體所實現的功能的集合就是GSM－R網絡提供給用戶的基本業務與補充業務。GSM－R移動通信網絡結構基于GSM移動通信網絡，主要由基站子系統(BSS)、網絡子系統(NSS)、操作與維護子系統(OSS)三部分組成，其基本結構如圖1所示。

BSS主要由基站控制器(BSC)、基站收發信臺(BTS)組成。通過無線接口(Um)與移動臺(MS)相連，A接口與NSS相連。BTS是網絡固定部分與無線部分之間進行通信的中繼，MS通過空中接口與BTS進行連接，是移動通信網絡的無線接入部分，是終端用戶最直接感受網絡質量的部分。一個或幾個BTS連接到一個BSC上，BSC主要提供在其覆蓋區域內的無線電資源管理與移動性管理的功能，以及提供無線電網絡的運營與維護功能。BSS還有可能存在編碼速率適配單元(TRAU)，實現編碼速率轉換。
NSS一般由六個功能實體組成，分別是移動交換中心(MSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、拜訪位置寄存器(VLR)、鑒權中心(AUC)、設備識別寄存器(EIR)，組呼寄存器(GCR)。NSS主要負責端到端的呼叫、用戶數據管理、移動性管理和固定網絡的連接。其中MSC是NSS的核心，用于建立業務信道和在MSC之間或與其他網絡之間交換信令消息。與MSC相連的是VLR，VLR管理在一個MSC區內漫游移動用戶信息的動態數據庫。HLR存儲的是在網絡中永久注冊的移動用戶的靜態信息，如用戶信息、承載和定制的用戶信息等。AUC完成對用戶的鑒權及為移動臺與網絡之間的無線通信進行加密。EIR用來存儲IMEI(國際移動設備識別符)。作為GSM－R網絡的特有組件GCR，用于存儲移動用戶的組ID、移動臺發起語音組呼(VGCS)和語音廣播(VBS)參考的小區信息及發起呼叫的MSC
是否負責處理呼叫的指示。