专利名称：Gsm-r网络接口监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，尤其涉及一种应用于铁路专用移动通信网络运用维护的 GSM-R网络接口监测系统。
背景技术：
GSM-R是近几年来应用于我国铁路的新技术，专用于铁路的日常运营管理，提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，也可提供列车自动寻址和旅客服务。铁路通信已经从单纯的用于行车指挥和保障运输安全，逐步提升到以通信为平台建立综合列车控制系统。GSM-R在中国列车运行控制系统3级(以下简称CTCS-3或C3级列控系统)中的应用对GSM-R网络的服务质量提出了更高的要求，GSM-R网络的服务质量直接影响到CTCS-3 级列控系统的可靠性、可用性等关键指标。目前GSM-R的运用维护主要依赖于无线接入网网元管理系统、信令分析仪表、路测系统等工具，这些工具源自于公众全球移动通讯系统(GSM)网络。GSM-R的组网方案和应用场景与GSM有很大不同，现有的运用维护手段无法完全满足GSM-R的运用维护需求。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种GSM-R网络接口监测系统，用以实现有效、可靠的用户跟踪、故障定位及网络性能分析等多功能运用维护。本发明提供的GSM-R网络接口监测系统包括Abis接口监测子系统，用于采集和分析处理Abis接口的网络信令；A接口监测子系统，用于采集和分析处理A接口的网络信令；PRI接口监测子系统，用于采集和分析处理PRI接口的用户数据和网络信令；综合分析子系统，用于对所述Abis接口监测子系统、所述A接口监测子系统和所述PRI接口监测子系统分析处理后的用户数据和网络信令进行关联分析，以对GSM-R所承载的列控业务质量进行统计分析和故障判别；数据库，用于存储处理后的用户数据和网络信令。根据本发明的GSM-R网络接口监测系统，通过全面监测Abis接口、A接口和PRI接口，采集网络信令和用户数据，通过对该三个接口的数据进行单独分析及综合分析，实现了信令采集、用户实时跟踪、网络状态监测、网络性能统计、网络异常事件分析和定位、历史数据查询和综合报表生成等功能，能够在服务质量、应用范围、可靠性等方面全面提升GSM-R 网络运用维护水平。
图1为本发明GSM-R网络接口监测系统的逻辑结构示意图。图2为GSM-R网络接口监测系统绘制的CTCS-3级移动台的通话时序图。
图3为GSM-R网络下行通话质量分布图。图4为本发明GSM-R网络接口监测系统的物理结构示意图。图5为本发明GSM-R网络接口监测系统中Abis接口监测子系统的结构示意图。图6为本发明GSM-R网络接口监测系统中A接口监测子系统的结构示意图。图7为本发明GSM-R网络接口监测系统中PRI接口监测子系统的结构示意图。图8为PRI接口监测子系统对网络信令和列控数据进行分析处理的流程图。图9为Abis接口和A接口的用户跟踪接续逻辑示意图。图10为局界处PRI接口子系统数据传送示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。图1为本发明GSM-R网络接口监测系统的逻辑结构示意图。如图1所示，该GSM-R 网络接口监测系统包括Abis接口监测子系统10、A接口监测子系统20、PRI接口监测子系统30、综合分析子系统40和数据库50。其中，Abis接口监测子系统10用于采集和分析处理Abis接口的网络信令；A接口监测子系统20用于采集和分析处理A接口的网络信令；PRI接口监测子系统30用于采集和分析处理PRI接口的用户数据和网络信令；具体地，PRI接口是GSM-R移动交换机(MSC)与RBC通信服务器之间的接口，PRI接口监测子系统30实时采集接口网络信令和车地之间传输的列控数据，实现用户跟踪、列控数据监测等功能。综合分析子系统40用于对所述Abis接口监测子系统、所述A接口监测子系统和所述PRI接口监测子系统分析处理后的数据进行关联分析，以对列控业务质量进行统计分析和故障判别；具体地，Abis接口监测子系统、A接口监测子系统、PRI接口监测子系统并非完全孤立的，被监测移动台在通话过程中的信令及用户数据经历了这三个接口，它们之间需要相互交换信息，共同构成一个有机的整体。综合分析子系统通过对A、Abis、PRI三个监测子系统处理后的数据进行关联，实现对列控业务质量进行统计分析和故障判别。对该综合分析子系统40所执行的统计分析及故障判别功能详细说明如下。一、CTCS-3无线超时/中断故障判别图2为GSM-R网络接口监测系统绘制的CTCS-3移动台的通话时序图。如图2所示，该通话时序图中能够显示出列车机车号、车次号、CTCS-3移动台的通话情况等内容，并将通话过程不正常的移动台标识为红色，因此网络管理人员便能快速的定位CTCS-3无线超时/中断故障。对于CTCS-3无线超时/中断故障，GSM-R网络接口监测系统能够自动生成故障统计报表并以Excel格式导出。二、业务告警对于被监测Abis、A、PRI接口的网络信令和用户数据进行实时监测，当出现异常情况时提供声光告警提示，异常情况定义如下
具体地，Abis接口业务异常可定义如下被监测移动台出现乒乓切换；被监测移动台切换失败；被监测移动台切换次序与设计次序不符；被监测移动台在连续6个测量报告内有多于3个上行(下行)通话质量大于等于5级；被监测移动台在连续6个测量报告内有多于3个上行(下行)接收电平小于等于_92dB ；被监测移动台拆线流程异常(未发现disconnect消息)；被监测移动台拆线原因不为Normal Call Clearing。具体地，A接口业务异常可定义如下被监测移动台出现乒乓切换；被监测移动台切换类型不为功率预算切换；被监测移动台切换次序与设计次序不符；被监测移动台拆线流程异常(未发现disconnect消息)；被监测移动台拆线原因不为Normal Call Clearing。具体地，PRI接口业务状态监测出现下列几种情况之一可定义为异常链路失效 D信道disconnect或者release消息中拆线原因值不为16 (Normal Call Clearing)；数据传输超时同一链路上传送的同一方向任意两条应用层数据时间间隔大于T-NVC0NTACT ； 拆链异常列控车载设备或RBC之间的链路拆链(收到disconnect或者release消息)之前在两个方向上均未收到“通信会话结束”数据包(包号156)。三、网络性能分析通过综合分析Abis接口、A接口、PRI接口的数据，可以对被监测移动台上下行接收电平分布、传输质量分布、无线场强覆盖状况、越区切换等指标进行统计，利用这些统计结果，网络管理人员可以对GSM-R运行状态进行初步评估。图3为GSM-R网络下行通话质量分布图，图3显示出了 GSM-R网络下行通话质量分布情况。数据库50用于存储处理后的用户数据和网络信令。图4为本发明GSM-R网络接口监测系统的物理结构示意图。如图4所示，接口采集设备负责从采集点采集信令及数据，采集到的信令及数据信息接入采集处理中心服务器。 对于近端采集点，采集设备可以直接连接在DDF配线架上，对于远距离采集点需要通过传输网连接到采集设置之上。采集设备通过高阻隔离设备连接到被监控链路上。由于采用高阻跨接技术，使监测系统与被采集链路完全隔离，不影响被采集链路的正常工作。高阻隔离器输出的是搭接弱信号，为保证采集信令报文及数据的准确性，采用信号还原设备进行数字均衡增益，还原成标准电平El信号，再连接到时隙收敛设备或信令采集卡。如果被采集链路比较多，可以采用时隙收敛设备，收敛被采集链路的信令时隙，采用这种方式可以减少所需信令采集卡的数量，节省系统投资。GSM-R网络接口监测系统的核心软件运行在处理服务器、综合分析服务器、网关服务器之中，系统历史数据存储在数据库服务器之中，各个服务器安装Linux/Unix操作系统，数据库采用Oracle，服务器的硬件配置视需存储的数据量及历史数据存储的时间而定。由于系统之中设备比较多，需要为各个设备提供统一的时钟，以便对GSM-R网络中事件发生的时间提供公正的判决。因此，系统中所有设备都与标准的时钟源同步。根据上述实施例的GSM-R网络接口监测系统，通过全面监测Abis接口、A接口和 PRI接口，采集网络信令和用户数据，通过对该三个接口的数据进行单独分析及综合分析， 实现了信令采集、用户实时跟踪、网络状态监测、网络性能统计、网络异常事件分析和定位、 历史数据查询和综合报表生成等功能，能够在服务质量、应用范围、可靠性等方面全面提升 GSM-R网络运用维护水平。进一步地，图5为本发明GSM-R网络接口监测系统中Abis接口监测子系统的结构示意图。如图5所示，在上述实施例的应用于CTCS-3级列控系统的GSM-R网络接口监测系统中，Abis接口监测子系统包括Abis信令采集模块ll、Abis信令分析处理模块12和Abis 显示查询模块13。其中，Abis信令采集模块11，用于从Abis接口采集网络信令。具体地，Abis信令采集模块11负责从被监测的AbiS链路采集网络信令，并将采集到的MSU(Message Signal Unit,消息信令单元)以字节流的形式发送到Abis信令分析处理模块12。Abis信令分析处理模块12，用于对所述Abis信令采集模块采集的网络信令进行分析处理。具体地，该Abis信令分析处理模块12例如包括以下多个子模块MSU组装子模块，Abis信令采集模块11以字节流的形式将采集到的MSU发送到 Abis信令分析处理模块12，MSU组装子模块将收到的字节流组装成帧；LAPD解码子模块，用于解析Abis信令的第二层(即LAPD层)；Abis信令缓存子模块，用于将经过第二层解码的信令暂存在Abis信令缓冲区内， 供Abis第三层信令解码子模块使用。Abis第三层信令解码子模块，用于根据GSM-R网络设备商提供的Abis第三层协议栈，对Abis第三层信令解码。^!接口第三层信令解码子模块，用于参照GSM 04. 08规范对Abis第三层信令承载的^!接口信令解码。CDR合成子模块，用于追踪被监测移动台的每次通话，并合成呼叫详细记录。消息发送子模块，用于将从呼叫详细记录、网络信令等数据发送至Abis显示查询模块13。切换分析子模块，用于记录被监测移动台的切换信息，统计切换延时，切换成功率
等参数。测量报告分析子模块，用于分析每个被监测移动台的上下行测量报告、通话质量、 定时提前量等参数。消息接收子模块，用于接收PRI接口发送的消息，如车次号、公里标等信息。数据持久化子模块，用于将信令及分析结果持久化存储到数据库之中。Abis显示查询模块13，用于显示、查询及输出从所述Abis信令分析处理模块12 获取的分析处理结果。具体地，Abis显示查询模块13可包括以下多个子模块消息接收子模块，用于接收信令分析处理中心发送的信令及统计结果；信令显示子模块，用于显示被监测移动台通话信令流程；Abis第三层信令解码子模块，用于显示每条信令的详细解码；^!接口第三层信令解码子模块，用于对于包含^!接口信令的Abis第三层信令，显示出其详细的解码；测量报告绘制子模块，用于实时绘制出被监测移动台当前服务小区上下行接收电平曲线、最多六个邻接小区的下行接收电平曲线、通话质量曲线、定时提前量曲线；统计结果显示子模块，用于以图表的形式显示呼叫记录、越区切换记录、呼叫建立延时、越区切换成功率、越区切换延时等结果；报表导出子模块，用于将信令、统计报表以Excel的格式导出；历史数据查询子模块等。
进一步地，图6为本发明GSM-R网络接口监测系统中A接口监测子系统的结构示意图。如图6所示，在上述实施例的GSM-R网络接口监测系统中，A接口监测子系统包括A 接口信令采集模块21、A接口信令分析处理模块22和A接口显示查询模块23。其中，A接口信令采集模块21，用于从A接口采集网络信令。具体地，各个采集点将采集到的数据发送至A接口信令分析处理模块22，同时检测链路的通断情况；A接口信令分析处理模块22，用于对所述A接口信令采集模块采集的网络信令进行分析处理。具体地，A接口信令分析处理模块22例如包括原始数据解码子模块、MSU解码子模块、数据缓存子模块、三层消息解析子模块、BSSMAP解码子模块、DTAP解码子模块、CDR 合成子模块、统计分析子模块和消息发送子模块，该多个子模块完成解码、合成详细呼叫记录(CDR)、切换统计和统计分析等功能。A接口显示查询模块23，用于显示、查询及输出从所述A接口信令分析处理模块获取的分析处理结果。具体地，该A接口显示查询模块23例如包括消息接收子模块、实时显示子模块、消息解码子模块、统计结果子模块、历史记录查询子模块和报表导出子模块等， 该多个子模块能够为用户提供对某一被监测移动台信令流程、越区切换的跟踪功能、具有实时显示和历史数据查询功能，同时还具备链路状态报警功能。进一步地，图7为本发明GSM-R网络接口监测系统中PRI接口监测子系统的结构示意图。如图7所示，在上述实施例的GSM-R网络接口监测系统中，PRI接口监测子系统包括PRI采集模块31和PRI分析处理模块32。其中，PRI采集模块31，用于从PRI接口采集网络信令和车地之间传输的列控数据，实现用户跟踪、列控数据监测等功能；PRI分析处理模块32，用于对PRI采集模块31采集的网络信令和所述列控数据进行分析处理。具体地，图8为PRI接口监测子系统对网络信令和列控数据进行分析处理的流程图，如图8所示，PRI接口监测子系统对网络信令和列控数据进行分析处理包括以下步骤步骤Si，从被监测的PRI链路上采集原始比特流；步骤S2，将原始比特流中的网络信令和用户数据分离；步骤S3，对信令比特流进行HDLC解码，分析并找出Setup信令；步骤S4，分析信令，得到此次呼叫对应的B信道号码、传输速率；步骤S5，对要采集的用户数据进行V. 110解码，并组装成MSU ；步骤S6，将网络信令组装成MSU ；步骤S7，将MSU发送到PRI处理服务器。进一步地，PRI处理服务器接收MSU，根据ITU-T Q. 931标准对网络信令进行解析， 根据CTCS-3级列控系统ATP与RBC接口规范对用户数据进行解析。以MSIDSN为标识追踪被监测移动台的每次通话，分析通话过程中CTCS地面设备与车载设备之间传输的数据。分析后的信令和数据保存到数据库服务器之中。进一步地，在上述实施例的GSM-R网络接口监测系统中，还包括网关子系统60(如图1所示)，用于实现两个所述GSM-R网络接口监测系统之间的
ififn。具体地，为了被监测移动台在相邻局新接管小区能够连续被监测跟踪，需要相邻铁路局间的两个GSM-R网络接口监测系统相互通信，完成被监测移动台的移交。不同GSM-R 网络接口监测系统之间的交互需由网关子系统60完成。图9为Abis接口和A接口的用户跟踪接续逻辑示意图。如图9中所示，An小区属于A局GSM-R网络接口监测系统监测区域，Bn小区属于B局GSM-R网络接口监测系统监测区域。当移动台由An小区切换至 小区时，A局GSM-R网络接口监测系统停止对移动台的监测，B局GSM-R网络接口监测系统接管对该移动台的监测；被监测移动台的移交过程指两局接口监测系统通过网关子系统将Abis和A接口监测子系统中网络信令进行移交。图10为局界处PRI接口子系统数据传送示意图。如图10所示，&是々局内距离与B局有切换关系的小区覆盖范围最近的一个应答器，Rab是RBC切换执行点的应答器。& 与Rab之间PRI接口的数据应通过网关子系统同时向A局接口监测系统和B局接口监测系统发送。进一步地，在上述实施例的GSM-R网络接口监测系统中，还包括网管子系统70，用于对所述Abis接口监测子系统、所述A接口监测子系统、所述 PRI接口监测子系统、所述综合分析子系统和所述网关子系统进行监控管理。具体地，GSM-R网络接口监测系统内设备比较多，网管子系统提供对系统内部各软硬件设备的监控管理功能，提供系统的配置管理、性能管理、告警等，并能对设备台帐进行管理。根据故障的严重程度划分为紧急告警、严重告警和警告告警三个级别，网络管理人员可以根据告警原因和告警级别采取不同的处理措施。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，包括Abis接口监测子系统，用于采集和分析处理Abis接口的网络信令； A接口监测子系统，用于采集和分析处理A接口的网络信令； PRI接口监测子系统，用于采集和分析处理PRI接口的用户数据和网络信令； 综合分析子系统，用于对所述Abis接口监测子系统、所述A接口监测子系统和所述PRI 接口监测子系统分析处理后的用户数据和网络信令进行关联分析，以对GSM-R所承载的列控业务质量进行统计分析和故障判别；数据库，用于存储处理后的用户数据和网络信令。
2.根据权利要求1所述的GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，所述Abis接口监测子系统包括Abis信令采集模块，用于从Abis接口采集网络信令；Abis信令分析处理模块，用于对所述Abis信令采集模块采集的网络信令进行分析处理；Abis显示查询模块，用于显示、查询及输出从所述Abis信令分析处理模块获取的分析处理结果。
3.根据权利要求1所述的GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，所述A接口监测子系统包括A接口信令采集模块，用于从A接口采集网络信令；A接口信令分析处理模块，用于对所述A接口信令采集模块采集的网络信令进行分析处理；A接口显示查询模块，用于显示、查询及输出从所述A接口信令分析处理模块获取的分析处理结果。
4.根据权利要求1所述的GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，所述PRI接口监测子系统包括PRI采集模块，用于从PRI接口采集网络信令和车地之间传输的列控数据； PRI分析处理模块，用于对所述PRI采集模块采集的网络信令和所述列控数据进行分析处理。
5.根据权利要求1至4任一所述的GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，还包括 网关子系统，用于实现两个所述GSM-R网络接口监测系统之间的通信。
6.根据权利要求1至4任一所述的GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，还包括 网管子系统，用于对所述Abis接口监测子系统、所述A接口监测子系统、所述PRI接口监测子系统、所述综合分析子系统和所述网关子系统进行监控管理。
全文摘要
本发明提供GSM-R网络接口监测系统，其特征在于，包括Abis接口监测子系统，用于采集和分析处理Abis接口的网络信令；A接口监测子系统，用于采集和分析处理A接口的网络信令；PRI接口监测子系统，用于采集和分析处理PRI接口的用户数据和网络信令；综合分析子系统，用于对所述Abis接口监测子系统、所述A接口监测子系统和所述PRI接口监测子系统分析处理后的数据进行关联分析，以对GSM-R所承载的列控业务质量进行统计分析和故障判别；数据库，用于存储处理后的用户数据和网络信令。本发明GSM-R网络接口监测系统能够实现有效、可靠的用户跟踪、故障定位及网络性能分析等多功能运用维护。
文档编号H04W24/00GK102231886SQ201110126378
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者李辉, 王开锋, 蒋志勇, 蒋韵, 蔺伟, 高媛 申请人:中国铁道科学研究院通信信号研究所, 铁道部运输局