（通信与信息系统专业论文）gsmr无线网络测试方案的研究及测试系统的开发.pdf

北京交翅天学硕士论文擒舞 摘要 y8 7 9 2 0 6 g s m r 通信潮络传为铁路综含通信平台，将为铁路运输提供通信 保障，g s m r 网络运行性能和质薰成为影响铁路运营的关键因素之一。 论文选择程保证网络设备正常运行豹前提下，对g s 虢一r 网终进镭 测试、分析与调整以提高移动通信质量和网络运行效率。其重点是研 究熊够对网终的性能稠效率进行有效的测试和分析的方案，及黠雄确 地发现网络运行中存在的问题。同时，论文介绍了针对铁路特色自主 开发豹铁路g s m r 无线通信嬲络测试系统一一r 孵( r 划i on e t w o 地 t e s ts y s t e m ) 。 第一章罄先对g s 粥一r 豹基本概念、稠络结构和发展作了麓萃介绍， 然后介绍青藏线测试环境，指出了开发铁路专用的g s m r 无线通信网 络按l 试系统豹必要蛙。第二章介绍网络测试积优化豹一些基本理论和 方法。笫三章介绍影响g s m 无线网络性能的参数定义及其对网络性能 的影响。第四章介绍了渊试过程中几秘事件豹基本原理积绩令漉骥、 测试内容和测试方法。第五章从系统结构，功能和技术实现几方面详 细夯绍了r n ，弗对测试数据遴行了分橇。第六奄为全文憨结，提采 了值得继续研究的几个方向。 【关键词】 g s m r 、网络测试、网络优化、无线网络测试系统 第1 页 j ! 塞奎望点堂堡兰堕塞坐坐! ! l a b s t r a c t a sak i n do f ；n t e g t a t e dc 蝴m u n i c a t o np l a t f o r mf o rr a i t w a y ， g s m rw j l lp r o v i da s s u r a n c cf o rr a j l w a yt r a n s p o r t 1 t sp e r f b n l l a n c ei st h e k e yf a c t o r 像a ti n f i _ i l e n c e st h eo p e r 懿i o no ff a i l w a y t h et h e s i sr e s e a r c h e st h ei n v e s t i g a t i o n 、a n a l y s i sa n da d j u s t m e n tt o t h eg s m - rn e t w o r k t h a tt h eq u a l i t ya n de f f i c i e n c y0 ft h en e t w o r kb e i n l p r o v e du n d e rl h ec o n d j l i o no fk e e p i n gn e t w o f kr u n n i n gi ng e a f t h e r e s e a r c hd 0 i mo ft h i st h e s i si sh o wt 0t e s ta n da n a i y s i z et h ep e f f o r m a n c c a n de f f i c i e n c yb fl h en 毛1 w o r k ，f i n dt h eq u e s “o no “t 1 nl h i st h e s i s ，la l s o i n t m d u c eas y s t e mu s e di ot e s t t h eg s m rr a d i on e t w o r kw h i c hi s d e v e l o p e db yo u r s e l v e s c h a p t e ro n ed e s c r i b e st h eb a s i cc o n c e p l i o n ，n e t w o r ks t n i c i u r ea n d d e v e l o p m e n to fg s m r ，t h e ni n t r o d u 6 e st e s lo fl h el b e ll i n e ，n e l w o r k o p i i m i z a t i o na n dt h en e c e s s a f yo fr n ts y s t e m c h a p i e rt w oi n l r o d u c e s l h eb a s i ct h e o r yo fn e t w o r kl e s la n do p l i m l z a i o n 。c h a p l e ft h f e ed i s c u s s c s t h em e a n so fn e t w o r kd a r a m e t e r sa n dt h e i ri n f l u e n c et ot h en e t w o r k c h a p l e ff o u fi n t f o d u c e s t h eb a s i cp 疽n c j p l e ，s i g n a l i n gp f o c e d u r e ，t e s t c o n t e n ta n dm e t h o d0 fs o m en e t w o r ke v e n t s c h a p i e rf i v ep r e s e n t st h e d e v e l o p m e n lo fr a d i on e t w o r ki e s ts y s t e m 1 ti n c l u d e sl h es y s t e ms l n l c l u r e ， f u n c t i o na n d mp l e m e n t a t j o no fr n r 1 m e nt e s t d a t ai sa n a i y s i z e d c h a p l e fs i xc o n c l u d e st h e t h e s i sa n dp u t sf o f w a f ds e v e r a lr e s e 硅i 曲 d i r e c t i o n si nt h ef u t u r e 【k e y w o r d s 】g s m r ，1 e s | ，o p l i m i z a 蛀o n ，r 卜疆s y s l e m 第驺页 北京交通人学硕l 论文正文 第1 章综述 1 1 g s m - r 技术及其在国内外进展 g s m r ( g 1 0 b a ls y s t e mf o rm o b il e r a i l ) 最先由欧洲铁路使用， 它是在g s m 蜂窝系统的基础上，增加调度通信、组呼、列车定位等铁 路需要的特殊功能，构成了新一代铁路专用移动通信系统。g s m r 系 统构架在g s m 基础网络之上，可以实现现有无线列调的所有功能，同 时还增加了许多铁路调度管理急需的附加功能，如：优先级和强插功 能、话音组呼及广播功能、列车位霞跟踪、车次号的传输以及数据传 输等。 g s m r 的标准包括以g s mp h a s e 2 + 为基础的骨干标准和针对铁路 特殊应用的欧洲铁路综合无线增强网络( e i r e n e ) 标准。前者包括商 用g s m 标准部分( 包括电信业务和补充业务) 、通用集群功能( 包括组 呼、广播呼叫、优先级、强插强拆等) 。后者包括功能寻址( 车次、机 车、客车、调度作业、铁路维护等功能呼叫) 、与位置有关的寻址、 f o l l o w m e 功能、直接模式、调车编组作业通信、列车自动控制数据传 输业务等。 1 9 9 3 年国际铁路联盟u i c 成立了e r i e n e 工作组，开始了新一代 铁路综合无线通信系统g s m r 的标准制定工作。1 9 9 7 年，欧洲2 4 个 国家的3 2 个铁路组织签署协议，承诺共同为g s m r 作为新一代的铁 路无线通信系统标准努力。1 9 9 7 年以后，生产厂商加大了投资力度， u i c 成立了负责试验开发的m o r a n e 项目组，分别在德国、法国以及意 大利进行现场试验，并配合职i e n e 工作组完善g s m r 的标准。各国 进展情况见下表： 第l 页 北京交通大学硕士论文 辩家矮努名称起始对摘运营靖牺 设番靛况 线路全长取哟 莽兰 r h k ，v ri j d2 32 0 0 44 3 4 b i s 、4 b s c ，l m s c5 斟) o 比利时s n c b 厅蹦b s2 0 0 b s2 0 0 75 0 0 b r s 、5 l i s c 、l m s c 3 0 2 5 s n c f 试验线1 9 9 72 0 ( 啪4 e 1 1 s 、1 b s c r r r u 、l s g s n ，g g s n 3 0 浪冈r f l s n c f 全国 2 0 0 42 0 1 02 5 0 0 b t s ，1 5 b s c 、3 m s c1 5 0 0 0 g s m r 网络 1 9 b 稿、l l l s g 丌t a u 、 f s 试验线1 9 9 w 1 02 0 7 8 l m s o v l 基m l r ，a c f s e 稻试验1 9 掰f s 、l b s c 压r a u 、 意夫列2 2 2 0 q 2 87 8 线l m s c ，、，l 删u t ，a c t a v 高速线 2 0 0 3 2 0 0 3 底 6 0 b 临、l m s c 、l i n2 1 8 f s 全国网络 2 0 0 22 0 0 5 1 1 l l b l 菩、1 4 b s c 、l h l r j 、4 m s c 7 5 0 0 挪威 j b v2 0 0 32 0 0 65 0 0 b t s 、6 b s c 、1 m s c3 8 0 0 1 8 b t s 、2 b s g h l a u 、 g t s 试验线1 9 9 8 ，72 0 0 0 停 7 9 撼闻l m s o v u t ，h l l 乇，a c d 8 霹家线2 l2 0 0 42 6 0 0 b 璐、6 4 b s al l h 、了m s c 2 4 5 ( 籀一期) s l m 矗e ll m s a v l r 压l u t 嘏c 、4 b 1 r s 、 瑞婕 1 9 9 8 2 。0 0 夏 8 镬) 0 全霜朔 2 b s c 以孙u 、l s g s n 、l g g s n 、l n s b be 1 s 试验 1 9 9 8 溅 1 9 9 9 夏 l m s c ，、7 l r ， l f t c 、6 b s 、 3 5 瑞i ：线l b 0 t l u d j 、 s b b 伞网线路2 0 n 32 88 0 0 1 2 0 0 b r s 、l o - 2 0 b s c 、2 m s c3 0 0 0 w c m l2 0 0 l ，32 0 0 52 m s el l n 、1 7 5 b t s 、 7 英国a 限l 新线2 0 0 1 ，1 22 3i b s c 仃1 t u 、l m s a v l 刚h u t ， c 9 n c 帆r k r a i l2 0 0 2 ，l l2 0 1 ) 6 ，1 23 0 0 0 f 瑙、5 0 b s c 、2 m s c】6 0 0 0 l o 嘲h s 、2 b s o 1 1 t a u 、2 m s c ，v l r 、 蕊臻牙g l f 赢速线 2 0 ，l o2 翻肋4 8 6 雕、疆音髓耱、短溃息中心 3 日r r s 、4 b s c 以r a u 、 两段甜s 试 荷兰n s r m 全国线2 0 0 0 底2 0 0 2 底l m s a v l 翔l l i u l ， c 、l s g s n 、验线共9 3 k m 、 】o o s n 、l n 、微波设备全国2 8 0 0 k m 1 2 丑r i 苫、1 b s c 厂i 姒u 、 匈牙利 m a 、，试验线 2 0 0 0 ，1 02 0 0 l ，31 l m s d r 删恻a c 、车载台 澳_ 人利 0 e b b2 0 0 32 85 b t s 、2 0 b s c 、l 一2 m s c3 5 0 0 撇 l m s g v l 斟 l u t a c 、1 6 b t s 、 娥罗鞭m p s 试验线2 l ，1 02 0 0 笤l o1 5 3 l b s a 飘认u 、车载台、调度台 表1 1 各国g s m r 系统进展情况裘 第2 页 北京交通大学硕士论文正文 另外美国、俄罗斯、丹麦、捷克、卢森堡、斯洛伐克也建成了g s m r 铁路测试线。克罗地亚、波兰、葡萄牙、印度等国正在进行可行性论 证。 为了适应信息社会和高速发展的国民经济的需求，铁道部作出引 入欧洲铁路先进的g s m r 铁路无线通信系统决定。2 0 0 2 年1 0 月铁道 部，北京交通大学和西门子等公司建成了国内第一个“g s m r 研究与 应用模拟系统实验室”。实验室先后完成了“t e t r a 和g s m r 技术比较”、 “京秦线技术实验方案”、“青藏线e t c s 系统设计”等课题。 铁道部在2 0 0 2 年中期确定了首期g s m r 试验网络建设目标，一 共有两条线路即青减线和大秦线。青藏线g s m r 试验网覆盖长达1 8 0 多公里的铁路线，试验包括两个阶段：第一阶段测试内容包括g s m r 的业务、功能、接口、网络性能，编号方案，网络规划与无线覆盖， 管理与维护等内容。第二阶段测试内容为铁路特定应用的测试，主要 包括无线列调功能测试、列车尾部风压检测和控制指令传输、调度指 令传输、区间移动通信、电子路签或无线机车信号信息传输。大秦线 是中国铁路实现跨越式发展的标志性工程，现代化重载运煤专线的示 范性工程，改造后的大秦线将实现铁路机车、通信的现代化，先进的 g s m r 通信网络将为全长6 0 0 余公里的晋煤东运的主干线提供综合通 信服务保障。 1 2 青藏线测试概述 青藏铁路格尔木一不冻泉试验段是亚洲第一条采用g s m r 通信系 统的铁路线，全长1 8 2 5 公里。网络采用单m s c 、双b s c 和双基站冗 余覆盖结构，无线基站按同站址设置。正常情况下用户只在其开机注 第3 页 北京交通大学硕士论文 正文 糖的阚肉工作，一里某层网发生赦漳，蕊户将切换到另一层网工作。 网络结构图如图1 1 所永。 g s m r 网络的工作频段为上舒8 8 5 8 8 9 m h z ，下行9 3 0 9 3 4m z ， 共1 9 对可用频点。 g s 秘r 网络服务质登测试的童要目的是评价阐络能够提供的服务 质量，包括沿线的场强覆盖、越区切换的成功率、传输的误码率、呼 叫成功率等各方面指标，同时为全线的网络设计提供依据，也为以后 线路的g s m r 网络建设提供参考。 g s m r 是铁路专用调度通信系统，要求首尾相接的小区覆盖铁路 沿线。骷状小区的无线网络规划和优化是相对简单的。但是，作为保 障铁路安全运输的凋度通信系统，g s m r 所要求的高可靠性对无线网 络有特殊要求。来来的离速铁路也将对g s m r 无线网络提出更高要求。 为了保证g s m r 无线网络的质蛩必须有先进的测试系统对网络迸彳予 评估测试和优化。我们歼发的r n t ( r 8 d i o t w o r kt e s t e r ) 无线网 络测试系统讵楚针对g s m r 网络专门开发的测试系统，对于一些铁路 特色业务的测试是其他系统历不具备的。 第4 页 北京交通大学硬上论文 荤s 哎 正文 晕鞠鲁睾荟瓣匿楣鼎啪r ss群缚州髅瓣瓣睽蹦蹙曲灏辫獬搿攥犯_；_盟 北京交通大学硕士论文 1 3网络测试及优化 网络优化工作是一种质量管理方法，是对证式投入运行的网络进 行参数采集、测试和数挺分板，找出影响瓣络运行矮爨的原鞠并且通 过参数调整或采取其它技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有 阏络资源获得最佳效益。 网络优化工诈是一瑗复杂、艰巨匏系统工程，贯穿于规划、设计、 王程建设和维护管理的全过程，各方面调整相互牵连、影响。移动通 信网络优化主要包括无线网络优化和交换网络优化两个方面。 系统的无线部分赉予其有穰多不确定的因素，它对于移动通信溺 络的性能影响很大，其性能优劣成为决定移动通信网络的决定性因 索。在下列情况发生时，要对无线网络及时优化：基础设施变化、用 户群改变、对潮络影响很大的突发事件、网络扩容或局部重磁规划等。 网络测试是优化正作的基础和前提。对网络进行垒甄、客观的测 试，取得可靠的测试数据，才能最大限度的发现网络的问题，正确的 对网络避行评倍，从而翻定出有效豹优化方案。 1 4论文的主要研究内容 本论文共分为六章。在第一章中，作者首先对g s m r 的基本概念、 阏络结构和发展作了筒单介绍，然后介绍青藏线测试和无线网络优 化，指出了歼发r n t 的必要性。 第二章介绍网络测试和优化的一些基本理论和方法。这部分是下 磷工作的基础。 第三章介绍无线网络参数测试，包摄参数豹意义及其对予网络性 第6 页 北京交通大学颇士论文 能的影响。 第四章介绍测试中关心的几种事件的基本原理和信令流程、测试 内褰和测试方法。 第五章进入无线网络测试系统的开发阶段，作者从系统结构，功 能和技术实现几方露详细套绍了r m 。另外，对于各部分功能，给出 相应的测试数据，并进行了分析。 第六章对全文进行了总结，在本论文的基础上提出了值得继续研 究的几个方向。 第7 页 北京交通大学硕上论文正文 第2 章网络优化理论与方法 对任何一种通信系统来说，优化的过程都是必不可少的。移动通 信系统由于其用户位置不固定、无线信号易受环境影响等特殊性，优 化显得尤为重要。移动通信系统的网络优化可以分成两种不同的类 型：即工程性优化和维护性优化。工程性优化在系统开通伊始或在每 次扩容结束时进行，解决工程建设中可能存在的遗留问题以及新的设 备安装丌通后对原有系统所产生的不利影响等问题。维护性优化在系 统稳定运行期间进行。由于用户数量和外界环境等因素的改变，都会 导致系统运行状念的恶化。此外，随着维护人员对系统的不断深入了 解，会发现系统中存在某些不合理的成分。因此，维护性优化是在较 高层次上进行的系统优化，其目的是提高系统的运行效率，需要周期 性地进行。 2 1网络优化的概念与方法 网络优化就是对正常运行中的网络进行参数采集，数据分析和科 学预测，找出影响服务质量和网络效率的原因，通过参数调整，采取 技术手段，使网络达到最佳运行状态，获得最佳效益。移动通信网络 的建设和维护与固定网有巨大差异，最大的区别就是移动网是个“可 变的”系统，所处的外部条件( 如地理环境、业务需求) 和所包含的 内部元素( 如频率规划、基站分布) 等都可能发生变化，大量的人工 调整，都会对网络服务质量产生影响。为保证网络获得最佳效益，提 供优良服务和提高效率，必须连续观测全网，找出并排除故障，提高 第8 页 北京交通大学硕士论文 正文 系统的运行质量，这就是网络优化的任务。 网络优化的工作包括以下几个方面。 2 1 1网络普查 l 。资料调查 调查本次优化前的最新技术文件( 如已有设计、测试结果，上一 次优化的技术总结报告，用户申告等) ，包括全网m s c 、h l r 、b s c 、b t s 的窖量葶i ：i 所在的物理位置，网络结构，中继电路数量及质量，同步方 式和信令方式，当前网上本地用户、漫游用户数及其密度分稚，用户 投诉的热点地区等。 2 系统捡查 利用操作维护中心( 0 m c ) 检查嘲管上显示的告警点；检查b t s 和 b s c 数据库，核实频点分配、l c 划分、载频数量、邻近小隧关系、 切换条 牛等；捡套交换机数据库，核实有关 l 濂、v 蟓无线网络参数。 有时在网络普查之屠，就可发现明显不合理、需要优化的方麟。这时 就可以实施网络优化。 2 1 2数据采集 1 通过交换操作维护中心进行数据采集。 通过交换操作维护中心( c s ) 可以获褥醵s c 话务统计，包括 网内m s c 、v l r 、h l r 、c c s 7 、小隧、中继群、录音通知等，及网外侧 呼叫其他业务网话务堂。对于交换机可统计到备信令点的信令负荷、 忙霹整权次数、忙时l 赫s 1 分配次数、v l r 用户数、关税或脱阏用户 数、业务类型使用频率、忙时位鬣更新次数等。利用这些数据，结合 第9 曩 北京交通大学硕士论文正文 g s m 的当时运行情况，可修改m s c 和b s c 参数，减轻其工作负荷。 2 通过基棼操侮维护中心避行数据采集。 通过基站操作维护中心( o m c r ) 可以获得b s c 话务统计( m 0 c 话务摄、m t c 话务摄、位置更新、切换、小区话务量、话务信道和信 令信遴等) 。可统计夸区内主被叫应菩率、t c # 分配成功率、t c h 分配 失败原因占有率、掉话率、忙时话务量、t c h 平均占用时长、忙时占 用t c h 信道数、切换( 柬去) 邻近小区及成功率、切换失败原因占 有率等。利矮这塑搀标可分辑该小区基菇工俦状况及优化方向。 3 使用仪表在有线部分进行测量采集。 将信令测试仪跨接在a 接口和 b i s 接口。信令测试仪可启动计 数器泡录特定时段肉事件的发生次数，势实时跟踪避蒙c c s 7 倍令。 结合g s m 规范就可知道话音信道分配失败过程中，备利- 原因所占比 例：切换失败过程中，各种原圜所占比例等指标。 4 。通过无线阏络测试系统瓣无线接口迸缮测试采集。 借助测试仪寝、测试手机及测试车等工具结合地理信息图和网络 资源配蜀对无线接口( u m ) 部分进行测试采集。需要测试的主要内容 有：蟹日q 逶话测试、扫频测试、场强测试、予扰测试、切换测试、锬 频测试、位置更新测试、小区熬选、双频刚评估测试等。需要采集的 主要参数有：主邻小区场强、载干比、小区裁选位置及参数、越区切 换位鬻及参数、撵话数、误码率、失帧率、小区参数、全部第三层上 下行信令采集和解码等。 2 1 3 数据分析 综合所获得的数据，进行数据分析。从交换机的操作维护中心 第1 0 页 北京交通犬学硕j ：论文 正文 ( o c s ) 和基站系统豹操作维护中心( o 一r ) 获搿话务统计报表， 然后用后台软件加以处理。包括针对无线网络而畜的全网接通率、话 音信道掉话率、信令信邀掉话率、切换成功率和切换失败原因占有率 等。 对无线部分测试采集到的数据进行分柝得到场强覆盖分布图、比 特误妈率分布图、犊丢失率分毒图、有效辐邻小区分布图、同邻频干 扰分布图等，以及双频嘲评估，呼明过程事 牛和发生豹频度统计掇告， 从而得到网络覆盏盲区定位、网络干扰( 上下行) 区定位、切换分 析报告等。 2 。1 4 制定和实施优化方案 投据网络普查发现瓣睽翌不合理之姓迸 亍的是初级层次的优化， 即根据网络普查的缕聚制定和实旄优化方案。避一步提高网络运行质 量就要进行较高层次的优化，它需要周期性地、渐进地进行，根掘数 据分析结果制定和实施优化方案。 ( 1 ) 工程性优化 一般在工程割接詹廉到系统终验t i 这段时闻送行。根据话务量报 表及销售计翊，调整每令夺区所需载频数目和器蜀淘中继电路数，及 时修改配置。应用频率规划软件和手工补偿，获得新增载频频点。针 对从o m c 获得的告警点和u m 测量时发现的问题，榆赢天馈线系统，如 天线输出功率、馈线回损及天线角度、类型、高度与设计是否一致。 利用仪表检查基站硬件，如：设备模块输出功率、放大增益、测试点 工作电平、滤波器输出波形等。这样可对不良基站送行处理，故障盘 替换，调整天线，甚至搬迁墓站等。 第1 1 页 北束交通大学顼士论文芷文 ( 2 ) 维护性优化 根据数据分析得到的用户分布及话务分布提掰交换机处理效率， 增加容量，调整信遂数，交更基站钕置、切换参数、频率、小区参数 等。对盲区、高速公路、室内区域、偏远地区，商话务量地区可考虑 增加信道或增建基站、设置微蜂窝、宏蜂窝、囊放站及( 智能) 同心 因、频率复用等技术。盔敖站选型时，应重视天线前后向比和j 线性 失真。根据测试到的盲点和话音质量较差地区数据，调整天线的角度、 高度、倾角、类型、连接及b t s 发射功率。必要时，可更换基站位置。 首先，翻用规翊与优化软件模拟计舞调整后的效莱，若满意，调整天 线参数，然后进行无线测试工作，反复进行模拟、调整、测试、比较 工作，赢到实现良好的服务状态。根据有线部分的测试得到的统计数 摇，分柝曛绔狠务覆攘( q o s ) 差的原因。修改m s e 或b s c 数据库( 诸 如位鼹区域l c 、切换条件、鉴权条件、邻近小区、t m s i 再分配条件， 8 s c 和b t s 归属关系等) 后，再进行统计。每次尽擐只修改一个参数， 通过反复修改、统计、眈较以得到较佳的指标。另夕 ，通过m s c 和b s c 软件版本升级、打补丁等可获得新的统计功能、网络业务和更加良好 的工作状态。采用完善的录音通知系统、短信息、语音信箱等新业务， 有利于减少无效呼叫，提高接通率。 2 1 5检查效果并总结留档 优化方案实施后，澍网络质量进行考核。如果质量有所改善或存 在的质量问题得到解决，则本次优化作业结束，否则返回制定和实旌 优纯方案，重颓优纯。每次优化结乘嚣要对优纯全过程总结，宪成捷 化技术总结报告留档，为下一轮优化做好准备。 棼1 2 甄 北京交逶大学硕士论文 圈2 。lg s 彰g s 辩r 弼终优纯流程图 2 2 无线网络测试及优化 1 ) 无线网络参数和事件的测试：小区重选、切换、位置更新甾 死线网络事件是测试中非常关心的内容。这部分内容包括无线网络事 j 孛发生的时间、地点、发生枣馋j i 蓍后掰络参数变化情况、事件发生的 成功率、事件失败的原因。从对无线网络参数和信令的测试中能够清 晰的看出事件发生的原因以及失败的原因，从而检测实际中无线网络 事传发生的馕况是否和规划时考虑的一致，修整不合瑗的参数设置。 无线网络参数和事件威该利用溯试手机和专业分析软件进行测 试。将测试获得数据的在地理信息系统里显示出来可以更直观的反殿 第1 3 页 ! ! 塞塑查兰塑主丝苎。垩苎 问题，有助于更有效豹分桥和解决河题。 2 ) 场强测试：通常交换机提供的数据大致可以反映无线信道中 的上行信号情况，对下行信号只能得到简单的不全面的一些数据。全 面了解每个基站或无线倍道的覆盖范围等下行测擞数据，只靠交换机 或信令仪是作不到的。觅线信号在空中传播，由于地形、地貌、地物 及茭健一些环境因素的影响，逶过理论模型强溺襻到的基蘸场强覆盖 范围与实际情况是会有很大的差别。两且在系统投入运行后，基站的 覆盖范围还会因为周围环境情况的改变而发生改变。 场强测试应该利用商精度的扫频接收机和专业分析软件，从而精 确的了解系统服务范围内的无线覆盖及无线信道的工作状况。场强测 试数据可猷为修正有关基站发信枧的发射功率电平、调整天线、修改 越区切换豹毫平、减少弼邻频干扰等提供参考依据。这部分测试主要 包括小区重叠区深度、场强覆盖概率。 3 ) 数据测试：电路数据在铁路通信中有着重要的应用，这部分 的测试主要包括数据呼叫建立时间、数据呼叫成功率、传输时延、误 硝率、误帧率、连接中断率。对于不同速率的电路数据业务要分别进 行测试。 4 ) 语音拨抒测试：这部分主要是获终渍用户豹角度对网络豹语 音呼b q 性能进行测试。包括呼叫建立时间、呼叫建立成功率的测试。 具体到铁路上的应用又包括酱通点对点呼叫、组呼、广播呼叫等不同 的测试场景。 第1 4 页 北京交通大学硕士论文 第3 章无线网络参数测试 g s m 系统是一个集网络技术、数字程按交换技术、各种传输投术 和无线技术等领域的综合性系统。从网络的物理结构分析，g s m 系统 一般可分为三个部分，即网络分系统( n s s ) 、基站分系统( b s s ) 和 移动台( m s ) 。从信令结构分析，g s m 系统中主要包含了m a p 接口、a 接日( 醒s c 与b s c 问豹接习) 、怂i s 接翻( b s c 与b 丁s 闻豹接西) 魏 u m 接口( b 稻与赫s 问的接口，通常也称作空中接口) 。所有这些蜜体 和接口中都有火量的配置参数和性能参数。其中的一些参数在设备的 开发和生产过程巾已经确定，但更多的参数是由网络运营部门根据网 络的实际需求和实际运作情况来确定。而这些参数的设鬣和调整对熬 个g 汹网的运作典有相当的影晌。因此，g s m 网络的测试和优化在禁 秘意义土是网络中各种参数的撬化设甏秘调照的过程。 作为移动遴信系统，g 酬网络中空中接口上的参数对网络服务凄 量的影响显的尤为重要。g s m 网络中的无线参数是指与无线设备和无 线资源有关的参数。这些参数对网络中小区的覆盖、信令流量的分布、 网络的业务性能等具有至关重要的影响，因此合理调整无线参数是 g s m 网络优化的熏要组成部分。根据无线参数在网络中的服务对象， g s 鹾无线参数般可以分为二类，一类为工程参数，另一类为资源参 数。工程参数题指与工程设计、安装和开遴有关的参数，如天线增盏、 电缆损耗等，这些参数一般在网络设计中必须确定，在网络的运行过 程中一般不易熙改。资源参数是指与无线资源的配置、利用有关的参 数，这类参数通常会在无线接口( u m ) 上传送，以保持基站与移动台 之间的一致。资源参数的另一个重要特点是：大多数资源参数在嘲络 运行过程中可臣通过一定豹人壤界嚣进行动态诞整。本文所涉及雏光 第1 5 页 北京交i 砸大学硕士论文正文 线参数主要是无线资源参数。 接下来，我们首先研究在无线网络参数事件测试中要用到的一 些g s 斟网络空中接口的基本理论，然后磷究参数的意义以及它们对于 网络的影响。 3 1 空中接口协议结构及信道构成 3 1 1协议结构 u m 接口信令协议采用了c c i t t 建议的丌放系统互联( 0 s i ) 模型 分为物理层、数据链路瀑和第三朦，如图3 1 掰示。 c cs ss m s 射赫 r r l p d m l a y e r l 翻3 1g s m 空中谈 1 挤议结构 1 l a y e r l ( 物理层) 是o s i 参考模拟的最低层，提供传输比特 流所需的物理链路。物理层的基本单位是比特。它提供在业务信道、 包数据业务信道、控制信道上的传输能力、传输错误检测和校正、加 密业务。在物理层与数据链路层之间的每条控制信道都定义了一个 s a p ( 业务接入点) 通过s a p ，物理层向数据链路层提供服务。 2 l a p d m ( 数据链路层) 的基本功能是将单个比特组成帧，在信 道上传送。数攒链路层的基本单位是帧。g s m 数据链路层采用了d m 倍 道的链路接入舰程( l a p 跏) ，l a p d m 实际上是i s d n 的d 信道协议l a p d 第1 6 页 北京交通大学颤士论文正文 的变形，主要是在移动台和基菇之间建立珂靠的专用数据链路。在这 一层定义了信令数据帧的发送、接收、校验等过程，以保证第三层信 令数据的无错传输。控制信道b c c h ，a g c h ，n c h ，p c h ，f a c c ，s a c c h 和s d c c h 都采用了这一协议。 3 第三层主要出三郏分组成：无线资源管理( r r ) 、移动性管理 ( 删) 、连接管理( c m ) 。c m 子层中包含有多个呼叫控制( c c ) 单元， 提供并行的呼日q 处理。为了支持补充业务和短消息业务，e 拱子层中还 包含了补充业务管理( s s ) 单元和短消息业务管理( s m s ) 单元。这 三层级剐由低到羯，糍堪管理必须在首先建立低层连接的慕础上才能 完成，g s m 移动台与网络之间的所有联系都是通过这三个子层的信令 控制宠成约。 无线资源管理的主瑟目的是建立、维持和释放提供网络与移动台 之闽豹r r 连接。无线资源管理的内容主簧包括：系统信患广播、小 区选择与重选、切换、v g c s 与v b s 的控制管理等。 移动性管理豹主要功能是支持用户终端的移动性，比如通知网终 移动台现处位箴或保_ i 妪用户身份机密性，移动管理的功能还包括为连 接管理层不羁实体提供连接管理服务。质有的移动管理过程必须在已 经建立r r 连接的基础上爿能进行。 连接管理功能是g s m r 协议模型中最高层的管理功能，主要提供 对基本呼叫控制、补充业务的呼叫控制和短消息的连接管理功能。 3 1 2信道构成 g s 艟逻辑倍道用于在基站和移动台之间传递不同类型的信怠，包 括两种类型：业务信道( t c h ) 和控制信道( c c h ) 。业务信道传输经 第1 7 页 北京空遂太学硕士论文 过编码的用户语音或数据信息，在前向链路和反向链路具有相同的功 戆相格式。控制信_ l 莛传赣基靖秘移动台之间信令数据，菜些类型豹控 制倍道只存在于前向或反向链路。 3 1 2 1 业务信道 g s m 业务信道可以是全速率的也可以魁半速率的。当采用全速率 时，用户数据在每个帧的固定时隙内传输；而当采用半速率时，用户 数据仍然狭射在嚣定时隙，毽在帻痒歹i 中交耱发送。也就是浼，两个 不同用户可以采用半速率共享相同时隙。 话酱业务信道： 全速率谮音信道( t c | i 隅) ： 1 3 轴s 半速率语音信道( t c h h s ) ：6 5 k b s 数掂业务信道： 全速率9 6 0 0 b p s 数据信道( t c h f 9 6 ) ：9 6 地8 全速率4 8 0 0 b p s 数据信道( t c f 4 8 ) ；速率为4 8 k b s 全速率2 4 0 0 b p s 数据信道( t c i | f 2 4 ) ：速率为2 4 k b s 半速率4 8 b p s 数据信道( 代h h 4 8 ) ：速率为4 。8 k b s 半速率2 4 0 0 b p s 数据信道( t c h h 2 4 ) ：速率为2 4 k b s 3 。1 。2 。2 控制信道 g s m 控制信道用于传送信令信息和短的分组数据，依照功能不同 可以分为三类：广播信遘( b c h ) ，公共控制信道( c c c h ) 和专用控制 信道( d c c h ) 。 广播信道是从基站到移动台的单向信道，仅在某些t d 姒帧的t so 第1 8 页 北京交通大学硕十论文 发送数据。广播信道包括以下三种类型的逻辑信道： 广播控制信道( b c c h ) ：b c c h 是一个前向控制信道，用于广播移动 台在空闲模式下有效工作需要的大量网络信息，包括：位置区和小区 的识别，有关切换和重选的一些小区测量，当前控制信道结构描述， 随机接入信道控制，小区的一些选项等等。 频率校正信道( f c c h ) ：f c c h 携带有频率校正信息，移动台通过 f c c h 上的频率校正信息来校正移动用户自己的时基频率，进而解调出 基站发给移动台的各种消息。 同步信道( s c h ) ：s c h 包含了基站与移动台同步所需要的信息。 如t d m a 帧号f n 、基站识别码b s i c 以及基站向移动台发送的时间提前 命令。在f c c | i 信道解码后，移动台需要解出s c | i 中包含的这些信息， 以保证与基站的同步。 公共控制信道面向小区内所有移动台，是点对多点的信道。其中 p c i l 、a g c l 和c b c h 是前向键路信道，r c h 是反向链路信道。 寻呼信道( p c h ) ：网络在p c h 上发起对所有移动台的寻呼，通知 指定移动台接收来自p s t n 的呼叫。若网络试图与处于空闲状态的m s 建立通信时，它根据m s 所登记的l a c 号码对这一位置区内所有m s 在 p c h 上发送寻呼消息，以i m s i 或t m s i 来识别目标m s ，并等待m s 认 可。 随机接入信道( r a c h ) ：r a c h 是反向信道，移动台在这条信道上向 网络发出业务请求。r a c h 为小区内所有移动台共用，采用a l o h a 接入 方法。 接入许可信道( a g c h ) ：当网络收到处于空闲模式下移动台在r a c h 上发出的信道请求后，在a g c h 上响应这一请求。并为移动台安排一 个专用控制信道。 第1 9 页 北京交通大学硕士论文 小区广播控制信道( c b c h ) ：它用于广播短消息和该小区的些公 共信息，c b c h 是盗用s d c c h 中的时隙来建立其广播信道的。 专用控制信道是点对点的双向信道，主要包括以下三种： 独立专用控制信道( s d c c h ) ：s d c c h 用于移动台与基站建立连接后 信令数据的传输，保证在基站分配t c h 前它们的通信联系。s d c c h 传 输的信令数据包括：身份验证、鉴权、加密、位置更新等等，它可以 被看作是一条中间的、暂时的通道。另外，它还携带呼叫转移和短消 息信息。 慢速辅助控制信道( s a c c l ) ：s a c c h 总是与t c h 或s d c c h 相关联。 在前向链路，基站通过s c c h 向移动台发送慢速但是规则变化的控制 信息，比如功率控制指令和定时提前量：在反向链路，移动台向基站 报告接收信号强度、t c h 通话质量、邻小区b c c h 的情况等测量数据。 快速辅助控制信道( f c c l i ) ：f a c c l 与t c h 相关，用于传输与s d c c i 上相同的信令数据，可以在通话中提供比s a c c h 高的多的速率来传输 信令消息。若g s m 没有为特定用户指定s d c c h ，且紧急情况发生时( 比 如越区切换) ，就需要建立f c c h 。f c c h 在移动台与基站问已经建立 的t c h 中，借用t c | 前向链路突发序列中的两个比特来完成通信，用 户很难察觉这样微小的中断这种方法被称为“偷帧”。 3 2无线网络参数测试 g s m r 无线网络中包含有大量的参数，包括无线网络识别参数、 小区选择与重选参数、系统控制参数和网络功能参数等等，这些参数 的设置对于网络性能是至关重要的。 在本章将对这些无线参数的定义、取值和传输进行分析，重点是 第2 0 页 北京交面大学硕士论文正文 参数设置对于g s m r 网络的影响。g s m r 作为铁路专用的调度通信系 统，对于可靠性有着更高的要求，这使得g s m r 网络参数设置有很多 需要特别考虑。 3 2 1网络识别参数 3 2 1 1 移动国家号码( m c c ) m c c ( m o b i l ec o u n t r yc o d e ) ：移动国家号码，用于标识移动用户 归属的国家，由国际电联统一分配和管理。 该参数山3 位十进制数组成，取值范围为十进制的0 0 0 9 9 9 。 3 2 1 2移动网络号码( m n c ) m n c ( m o b i l en e t w o r kc o d e ) ：移动网络号码，用于标识同一m c c 内的不同的g s m 网络，由因家的电信管理部门统一分配。 该参数由2 位十进制数组成，每位数字由4 个比特表示。 3 2 1 3 位置区码( l a c ) 为了确定移动台位置，g s m r 覆盖区被划分成许多位置区，l a c 用于识别不同的位置区。 m c c 十m n c + l a c = l a i l a c 包含在位置区识别( l a i ) 中，占用两个字节，由五位十进制 数表示，取值范围o 6 5 5 3 5 。 该参数在小区周期广播的系统消息中由基站传送至移动台。 移动台在进入新的位置区时要发生位置更新过程。若l a c 值设置 第2 l 贞 北京交通大学硕士论文正文 过小，移动台在移动时位置更新过程增加，从而加重系统信令流量。 反之，若l a c 值设置过大，则网络寻呼某一移动台时，同一寻呼消息 将在许多小区内发送，从而加重小区p c h 信道负担，也加重a b i s 接 口信令流量。l a c 值的大小一般通过对某地区小区p c h 负荷情况和信 令负荷情况的长期统计来确定。 在高速铁路上，快速行驶的列车频繁穿越小区，若l a c 设置较小， 将带来大量的位置更新过程。在位置更新过程中，移动台是无法相应 寻呼的，如果这时调度台发起调度必将失败，这是g s m r 网络不能允 许的。所以高速铁路g s m r 无线网络应当设置较大的l a c 值。这次测 试的青藏线试验段有两个位黄区，l a c 分别为5 6 3 2 和5 6 3 3 。 3 2 1 4 小区识别码( c i ) 小区识别码是为了标识g s mp l m n 中的一个小区，由网络运营者 根据需要分配给网络中小区的一个代码。小区识别与l a i 相结合，用 于唯一的标识网络中的一个小区。 该参数由1 6 b it 组成，取值范围为o 6 5 5 3 6 。 该参数在小区周期广播的系统消息中传送至移动台。 3 2 1 5 基站识别码( b s i c ) b s i c 由n c c 和b c c 构成。n c c 即网络色码，用于让移动台区别相 邻的、属于不同p l m n 的基站。b c c 即基站色码，用于区别同一个p l m n 中b c c h 载频相同的不同基站。 n c c 和b c c 分别由3 个比特编码表示，取值o 7 。 该参数在小区周期广播的系统消息中传送至移动台。b s i c 的主要 第2 2 页 北京交适大学j 藤士论文 作用有： 1 在许多情况下，不同的p l 涨网络采阕了穰同的频率资源，西它们 的网络规划却具有一定的独立憔。这时，必须保证网络交