楊 志，張 進(jìn)

(1.通號國際控股有限公司，北京 100070；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號研究所，北京 100081)

新建中老鐵路（磨丁至萬象）線位于老撾境內(nèi)，北接中國境內(nèi)在建的玉溪至磨憨線，南聯(lián)泰國境內(nèi)規(guī)劃的曼谷至廊開線。線路全長414 km，新建橋梁 167 座，隧道 75 座，共設(shè)分布車站 32 個，初期共開放 20 個車站，其中會讓站 9 個、中間站 8 個、客運站 1 個（萬象）、貨運站 1 個（萬象南）、口岸站 1 個（磨?。?；項目計劃于2021 年底開通。中老鐵路無線通信GSM-R 組網(wǎng)方式大別于國內(nèi)項目組網(wǎng)模式，對此做如下研究和探討。

1 GSM-R系統(tǒng)組成

GSM-R 系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)、無線子系統(tǒng)（BSS）、運行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)（OSS）和終端設(shè)備4 個部分。其中NSS 包括移動交換子系統(tǒng)（SSS）、移動智能網(wǎng)（IN）子系統(tǒng)和通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）子系統(tǒng)。

如圖1 中藍(lán)色區(qū)域標(biāo)注所示，核心網(wǎng)包括SSS、IN 子系統(tǒng)、GPRS 子系統(tǒng)以及GPRS 歸屬服務(wù)器（GROS）和GPRS 接口服務(wù)器（GRIS）。其中SSS 主要完成用戶的業(yè)務(wù)交換功能以及用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。SSS由一系列功能實體構(gòu)成，包括移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、拜訪位置寄存器（VLR）和歸屬位置寄存器（HLR）等。IN 子系統(tǒng)是在SSS 中引入的智能網(wǎng)功能實體，將網(wǎng)絡(luò)交換功能和業(yè)務(wù)控制功能相分離，實現(xiàn)對呼叫的智能控制。IN 包括智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點（SCP）、業(yè)務(wù)交換點（SSP）等設(shè)備。GPRS子系統(tǒng)負(fù)責(zé)為無線用戶提供分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，主要由服務(wù)GPRS 支持節(jié)點（SGSN）、網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點（GGSN）等功能實體組成。

圖1 GSM-R系統(tǒng)核心網(wǎng)組成示意圖Fig.1 Schematic diagram for core network composition of GSM-R system

2 局級核心網(wǎng)方案

中老鐵路初步設(shè)計采用GSM-R 無線通信系統(tǒng)組網(wǎng)，按互聯(lián)互通考慮，在萬象新設(shè)核心網(wǎng)節(jié)點設(shè)備，組建局級核心網(wǎng)，接入北京、武漢核心匯接網(wǎng)并與昆明核心網(wǎng)節(jié)點互聯(lián)，中老鐵路的用戶及設(shè)備信息均可存儲在北京、武漢。利用北京、武漢的既有HLR/AuC/SCP/STP/GROS/DNS/Raduis 等核心網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成完整的GSM-R 網(wǎng)絡(luò)，如圖2 所示。

圖2 GSM-R系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram for switching network structure of GSM-R system

核心網(wǎng)設(shè)備清單配置如表1 所示。

表1 初步設(shè)計批復(fù)核心網(wǎng)設(shè)備配置清單Tab.1 Equipment configuration list for core network of preliminary design approval

因此，中老鐵路設(shè)置的GSM-R 設(shè)備不是完整獨立的GSM-R 系統(tǒng)，需要與國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通，與北京、武漢建立2M 中繼通道以及NO.7 信令鏈路，無法獨立對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲及交換。

3 中老鐵路GSM-R增設(shè)核心網(wǎng)必要性

3.1 增設(shè)核心網(wǎng)必要性分析

核心網(wǎng)是 GSM-R 系統(tǒng)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)完成呼叫處理、移動性管理及業(yè)務(wù)控制等核心功能，中國 GSM-R 系統(tǒng)核心網(wǎng)包括局級設(shè)備（GMSC/MSC/VLR/IWF/GCR/AC、SSP、SGSN/GGSN/GRIS）和全路共用設(shè)備（HLR/AuC、SCP/SMP/SMAP/SCEP、DNS/RADIUS、GROS、SMSC、STP）兩部分，這種設(shè)置方案充分考慮了中國鐵路運營的需要。中老鐵路初步設(shè)計方案以接入中國昆明核心網(wǎng)，利用中國北京、武漢全路共用設(shè)備為前提，在中老鐵路僅設(shè)置 GSM-R 無線子系統(tǒng)，從而實現(xiàn) GSM-R 系統(tǒng)功能。這種設(shè)置方式可節(jié)省投資，且在昆明核心網(wǎng)設(shè)備運行正常的情況下，不會影響中老鐵路的業(yè)務(wù)?？墒且坏├ッ骱诵木W(wǎng)及北京、武漢的共用設(shè)備需要檢修、擴(kuò)容、升級、更新?lián)Q代，或發(fā)生故障時，中老鐵路的 GSM-R 業(yè)務(wù)將受到影響。

因此，若要保障中老鐵路獨立運營，不受中國 GSM-R 系統(tǒng)的影響， 增設(shè)完整的核心網(wǎng)是必要的。

3.2 核心網(wǎng)冗余設(shè)置必要性分析

中國 GSM-R 系統(tǒng)核心網(wǎng)在建設(shè)初期就考慮了全路共用設(shè)備（HLR/AuC、 SCP/SMP/SMAP /SCEP、DNS/RADIUS、GROS、SMSC、STP）的核心網(wǎng)所有網(wǎng)元的冗余設(shè)置，可以大大提高核心網(wǎng)的安全可靠性，這也是中國 GSM-R 系統(tǒng)核心網(wǎng)設(shè)備更新改造時普遍采用的建設(shè)方案。中老鐵路運營初期，客貨運量小，為了兼顧投資和系統(tǒng)安全，可以考慮增設(shè)HLR 或者HLR 冗余，剩余設(shè)備單套設(shè)置，該方案的優(yōu)點是既保障了中老鐵路GSM-R 系統(tǒng)獨立運營和自主掌握網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)，同時還能夠自行進(jìn)行技術(shù)升級，不受鄰國中國或泰國技術(shù)政策的影響，自主性好。

4 方案比選

要建成完整的GSM-R 核心網(wǎng)，則需要增加核心網(wǎng)設(shè)備，即在萬象增設(shè)SCP/STP/SMP/HLR/ AuC /Raduis/DNS/GROS 等設(shè)備，實現(xiàn)獨立的用戶信息注冊、驗證、存儲，域名解析，呼叫的智能控制等功能。經(jīng)研究提出以下3 種可行性方案，方案一如表2 所示。

表2 HLR配置表Tab.2 table for HLR (home location register) configuration

方案一：配備HLR，滿足系統(tǒng)及數(shù)據(jù)獨立運營功能。

該方案的優(yōu)點是能夠滿足用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)獨立運營，投資最低。缺點是大量網(wǎng)元沒有冗余配置，系統(tǒng)可靠性差。

方案二：HLR 采用1+1 主備冗余配置，剩余核心網(wǎng)設(shè)備單配，如表3 所示。

表3 HLR1+1冗余配置表Tab.3 Table for HLR (home location register) 1+1 redundant confi guration

該方案的優(yōu)點是不但能夠滿足系統(tǒng)和數(shù)據(jù)獨立運營，不受中國和泰國GSM-R 業(yè)務(wù)升級影響，而且投資較低。缺點是大量網(wǎng)元沒有冗余配置，系統(tǒng)可靠性不高。

方案三：核心網(wǎng)設(shè)備均采用1+1 主備冗余配置,如表4 所示。

該方案的優(yōu)點是所有GSM-R 核心網(wǎng)配置均采用1+1 主備冗余，系統(tǒng)可靠性更高。缺點是投資較高。

5 結(jié)論

在完全互聯(lián)互通的條件下，按原初步設(shè)計方案可不增設(shè)；在兩國通信不互聯(lián)情況下，要保障中老鐵路在萬象進(jìn)行獨立運營管理，必須在初步設(shè)計批復(fù)基礎(chǔ)之上增設(shè)核心網(wǎng)設(shè)備。否則，GSM-R 網(wǎng)絡(luò)將不能正常運行和滿足行車調(diào)度的需求。

表4 核心網(wǎng)設(shè)備均1+1主備冗余配置表Tab.4 Table for 1+1 host and backup redundant confi guration of core network equipment

原初步設(shè)計批復(fù)在萬象設(shè)立局級GSM-R 核心網(wǎng)節(jié)點,是不完整的核心網(wǎng)。如組建完整的GSM-R核心網(wǎng)，并考慮中老鐵路實際運營狀況，推薦采用方案二，以保障未來中老鐵路及延長線數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)獨立運營管理。