任启军 李 竑 徐德龙 中国铁路上海局集团有限公司电务部

上海局GSM-R核心网系统于2009年建设并投入运营，存在性能下降、故障率升高等问题，随着上海局GSM-R网络规模的不断扩大，既有GSM-R核心网系统已经越来越不能匹配现代化铁路业务的革新与发展，需要完善和优化GSM-R核心网络，建立冗余备份机制，形成一个技术互通、安全可靠的GSM-R核心网络，使其更好地满足铁路移动信息化和列车自动控制的需要，满足高速及货运列车不间断运行的高可靠要求，为上海局大规模建设GSM-R无线网提供基础平台。

1 整体改造方案概述

为了充分发挥新建MSC的冗余功能，上海局核心网改造工程采用了基于R4架构的控制和承载分离的新一代核心网，经过技术方案比选，电路域（CS域）采用1+1热备组网，即每个MGW同时归属于2个MSC Server，2个MSC Server设置为主备方式（当主用Server故障，备用Server可立刻接管MGW的控制权，完全承担故障Server的业务）；每个BSC（基站控制器）接入到2个MGW，2个MGW负荷分担方式工作（当一个MGW故障，BSC可以通过另一个MGW接入网络，确保能正常提供业务）；对于分组域（PS域）部分，GGSN设备采用热备工作方式，SGSN设备采用冷备份和热备份共存的混合组网方式，将新建无线子系统和既有无线子系统区别对待，对新建无线子系统的接入，采用热备份方案；对于既有无线子系统的割接，暂时采用冷备份方案（若采用SGSN冗余热备份方式，无线侧设备的Gb接口需要IP化，这就需要对既有无线网络进行IP化改造，包括既有BSC/PCU（分组控制单元）、网管及MS（移动台）设备等均需相应改造，这对已建成的GSM-R网络来说，实现的难度及投资均较大）。

2 新建核心网设备入网概述

上海新建GSM-R核心网设备（含shMSC2、shSGSN2、shGGSN2三个子网络）于2018年1月2日到货并开始施工，于2018年1月27日将新建核心网设备正式接入全路GSMR网络，实现与北京、武汉、济南等核心网节点的互联。

为了确保新建设备的安全稳定，我们于2018年1月4日至3月26日，组织第三方检测单位对新建核心网进行了包括MSC Server性能、MGW性能、GGSN性能、SGSN性能、MSC功能、VLR功能、GCR功能、AC功能、IWF功能、SGSN功能、GGSN功能、系统功能、接口性能、GPRS功能、GPRS性能、网管功能等内容的全面测试，并就测试发现的问题组织相关设备厂家、施工单位分析整改，确保检测结果符合相关技术文件及标准要求。

为了按时按质的完成设备检测工作，我们组织相关技术人员，反复修改完善设备性能测试和业务验证方案，并抽调80余名专业技术骨干成立8个小组，与其他17个路局进行108次拨测试验、21次机车GPRS业务验证，顺利完成与其他路局间核心网设备互联测试。同时，结合连盐铁路新建BSC的接入，对新建MSC性能进行了全面动态测试和参数调整，并进行了多次冗余切换等功能试验，验证了新建GSM-R核心网的可靠性和可用性，使之具备了接入GSM-R无线网的工作条件。

3 业务网割接概述

主要是将管内全部GSM-R无线子系统、铁路调度通信系统（FAS）、RBC、PSTN系统及GPRS业务等割接至新建核心网，以实现新建GSM-R核心网节点所有的功能和业务。业务割接直接面对业务应用，是整个核心网改造工程能否成功的关键所在，需要在执行过程中高度重视。

上海局管内既有GSM-R覆盖线路已达23条，其中C3高铁线路9条、C2高铁及普铁线路14条，既有业务网割接共涉及 15套 BSC、15套 TRAU、9套 FAS主系统、1套 PSTN、1套GRIS以及9套RBC等设备，施工难度大，风险因素多，并涉及跨局施工协调组织。为此，我们及时组织运输部、机务部、调度所、通信段及相关设备厂家，召开专题会议研究既有GSM-R无线网割接方案和施工计划。经反复研讨，我们确定了“先普铁后高铁、先C2后C3”的GSM-R无线网割接原则，制定了既有GSM-R无线网割接计划，确定了在2018年内完成全部GSM-R业务网割接工作的目标。

自2018年5月25日割接符夹线无线网，至2019年1月11日实施APN业务的迁移，在八个月的时间里，我们组织通信段、华为公司、诺基亚公司、电务公司等单位利用18个施工计划，将管内3套新建BSC以及既有的15套BSC、9套FAS系统、1套PSTN和、9套RBC以及1套GRIS系统割接至新建核心网，为了节约投资，还同步利旧搬迁了15套TRAU，并利用施工天窗进行了新建核心网双套电源冗余验证。割接工作共计调整18个BSC至MSC、SGSN间2 M电路247条，调整MSC至FAS间2 M电路22条；新增局内2 M电路42条，跨局2 M电路30条。

为确保每一次割接工作无差错、施工作业不延点，按照铁路营业线施工安全管理有关规定，我们精心组织施工方案审查，统筹协调施工力量，严格施工作业流程，主要做了以下五个方面的工作。

一是组织相关部门和站段对每次施工方案进行严格审查，向相关部门和站段提前通报施工过程中可能出现的通信不畅问题，并请相关使用单位参与、配合业务功能验证；二是积极协调运输部门调整行车指挥方式并开行业务确认列车进行GSM-R网络指标测试和业务验证；三是发动全员参与，在整个施工割接过程中，共计投入人力400余人次，组织沿线各通信车间利用汽车进行跨BSC切换验证，沿线各工区进行每个基站环内基站切换验证和应用业务验证；四是在每一次施工结束后，均及时进行总结点评，并总结经验修改完善后续的施工方案，不断优化施工作业流程，力争将每一步数据制作、每一次硬件操作的时间细化到分钟；五是割接施工结束后，安排专人24 h盯控网管和C3接口监测数据，以便于发现问题立即报告并组织处理，确保GSM-R网络的安全运行。

4 割接过程中解决的典型问题

考虑到核心网改造可借鉴的经验较少，实施风险较多，在工程实施前，我们便组织赴武汉、北京局学习兄弟局好的做法，并对施工过程中可能遇到的困难和风险也进行了认真的分析和研判，顺利完成了整个核心网改造工作。

2018年8月10日，徐兰高铁上海段BSC割接完成后，静态测试、地面验证、动检车动态测试均正常，但值守人员在盯控分析C3接口监测数据过程中发现多趟列车在徐州东站至铜山线路所区间发生了C3降级。

问题发生后，第一时间赶赴网管中心召开降级问题分析及处置方案研讨会，对问题现象、可能的原因和已有的监测数据进行综合分析判断，在分析确认安全风险可控、运输影响有限的前提下，决定暂不实施BSC倒回，立即成立了徐兰高铁C3降级技术攻关小组，抽调精兵强将，全力攻克难题。

一是及时走访集团公司调度所、机务、安监等部门，通报徐兰高铁C3降级问题，说明可能对运输秩序带来的影响以及后续拟采取的处置方案，寻求运输、机务等部门的理解支持，并向集团公司领导作了汇报，为最终解决问题赢取时间。同时，主动向总公司汇报了有关情况，积极协调北京通信技术中心和济南、北京、武汉局电务部门，请求在问题排查、处置方面给予技术支持和配合。

二是迎难而上，不放过任何一个疑点，组织有关单位夜以继日、全力排查攻关。通过组织通信段及相关设备厂家全面梳理排查，先后排除了现场电磁环境干扰、设备硬件、连接缆线、传输通道及网络数据错误的可能性，问题逐步聚焦在设备参数设置方面。随后又组织技术人员对8月10-12日连续3天徐兰高铁共86趟动车C3降级情况及相关监测数据进行统计分析，并协调组织相关单位对上海、济南、北京、武汉四个局MSC的数十条信令链路进行了连续3天的挂表监测。经过持续多日的监测和分析，技术攻关小组于8月14日初步查明了发生C3降级的原因，发现当上海华为MSC自收到济南MSC切换请求，到向济南MSC发送切换响应消息耗时在1.5 s以上时，均发生C3降级，而该消息耗时受设备处理、传输链路等因素影响。据此分析判断可能是由于济南局BSC的T7定时器参数设置较短，而徐兰高铁上海段BSC割接后新增了上海华为MSC，切换消息处理过程相应增加了消息处理和传输时间，时间上的不匹配造成了C3无线链接超时，从而概率性地出现ATP切换失败。

分析结果得出后，我们及时与济南局电务部进行了沟通，并得到了济南局电务部、济南通信段的大力支持，济南通信段于8月16日天窗点内将济南BSC的T7定时器参数由2 s调整为3.5 s。该参数调整后，至今徐兰高铁未发生该原因引起的C3降级，历经5天5夜，疑难杂症得以攻克。

5 结束语

在长达两年的GSM-R核心网改造工程中，我们本着“以我为主、立足长远”的原则，举全局之力，精心组织工程配合，全面部署设备接管维护工作，为圆满完成GSM-R核心网改造工程奠定了坚实的基础。

通过GSM-R核心网改造项目的实施，上海局集团公司建立了具备冗余备份机制的GSM-R核心网络，不仅提高了全局GSM-R系统的安全性、可靠性，更好地满足铁路运输生产需要，也为全局大规模建设GSM-R无线网提供了网络基础。同时，通过核心网改造工程，锻炼了队伍，培养了人才，为做好GSM-R系统维护管理工作奠定了扎实的基础。