杨 志，张 进

(1.通号国际控股有限公司，北京 100070；2.中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京 100081)

新建中老铁路（磨丁至万象）线位于老挝境内，北接中国境内在建的玉溪至磨憨线，南联泰国境内规划的曼谷至廊开线。线路全长414 km，新建桥梁 167 座，隧道 75 座，共设分布车站 32 个，初期共开放 20 个车站，其中会让站 9 个、中间站 8 个、客运站 1 个（万象）、货运站 1 个（万象南）、口岸站 1 个（磨丁）；项目计划于2021 年底开通。中老铁路无线通信GSM-R 组网方式大别于国内项目组网模式，对此做如下研究和探讨。

1 GSM-R系统组成

GSM-R 系统包括网络子系统(NSS)、无线子系统（BSS）、运行和业务支撑子系统（OSS）和终端设备4 个部分。其中NSS 包括移动交换子系统（SSS）、移动智能网（IN）子系统和通用分组无线业务（GPRS）子系统。

如图1 中蓝色区域标注所示，核心网包括SSS、IN 子系统、GPRS 子系统以及GPRS 归属服务器（GROS）和GPRS 接口服务器（GRIS）。其中SSS 主要完成用户的业务交换功能以及用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。SSS由一系列功能实体构成，包括移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）和归属位置寄存器（HLR）等。IN 子系统是在SSS 中引入的智能网功能实体，将网络交换功能和业务控制功能相分离，实现对呼叫的智能控制。IN 包括智能网业务控制点（SCP）、业务交换点（SSP）等设备。GPRS子系统负责为无线用户提供分组数据承载业务，主要由服务GPRS 支持节点（SGSN）、网关支持节点（GGSN）等功能实体组成。

图1 GSM-R系统核心网组成示意图Fig.1 Schematic diagram for core network composition of GSM-R system

2 局级核心网方案

中老铁路初步设计采用GSM-R 无线通信系统组网，按互联互通考虑，在万象新设核心网节点设备，组建局级核心网，接入北京、武汉核心汇接网并与昆明核心网节点互联，中老铁路的用户及设备信息均可存储在北京、武汉。利用北京、武汉的既有HLR/AuC/SCP/STP/GROS/DNS/Raduis 等核心网设备构成完整的GSM-R 网络，如图2 所示。

图2 GSM-R系统交换网络结构示意图Fig.2 Schematic diagram for switching network structure of GSM-R system

核心网设备清单配置如表1 所示。

表1 初步设计批复核心网设备配置清单Tab.1 Equipment configuration list for core network of preliminary design approval

因此，中老铁路设置的GSM-R 设备不是完整独立的GSM-R 系统，需要与国内网络进行互联互通，与北京、武汉建立2M 中继通道以及NO.7 信令链路，无法独立对数据进行存储及交换。

3 中老铁路GSM-R增设核心网必要性

3.1 增设核心网必要性分析

核心网是 GSM-R 系统中的重要组成部分，负责完成呼叫处理、移动性管理及业务控制等核心功能，中国 GSM-R 系统核心网包括局级设备（GMSC/MSC/VLR/IWF/GCR/AC、SSP、SGSN/GGSN/GRIS）和全路共用设备（HLR/AuC、SCP/SMP/SMAP/SCEP、DNS/RADIUS、GROS、SMSC、STP）两部分，这种设置方案充分考虑了中国铁路运营的需要。中老铁路初步设计方案以接入中国昆明核心网，利用中国北京、武汉全路共用设备为前提，在中老铁路仅设置 GSM-R 无线子系统，从而实现 GSM-R 系统功能。这种设置方式可节省投资，且在昆明核心网设备运行正常的情况下，不会影响中老铁路的业务。可是一旦昆明核心网及北京、武汉的共用设备需要检修、扩容、升级、更新换代，或发生故障时，中老铁路的 GSM-R 业务将受到影响。

因此，若要保障中老铁路独立运营，不受中国 GSM-R 系统的影响， 增设完整的核心网是必要的。

3.2 核心网冗余设置必要性分析

中国 GSM-R 系统核心网在建设初期就考虑了全路共用设备（HLR/AuC、 SCP/SMP/SMAP /SCEP、DNS/RADIUS、GROS、SMSC、STP）的核心网所有网元的冗余设置，可以大大提高核心网的安全可靠性，这也是中国 GSM-R 系统核心网设备更新改造时普遍采用的建设方案。中老铁路运营初期，客货运量小，为了兼顾投资和系统安全，可以考虑增设HLR 或者HLR 冗余，剩余设备单套设置，该方案的优点是既保障了中老铁路GSM-R 系统独立运营和自主掌握网络用户数据，同时还能够自行进行技术升级，不受邻国中国或泰国技术政策的影响，自主性好。

4 方案比选

要建成完整的GSM-R 核心网，则需要增加核心网设备，即在万象增设SCP/STP/SMP/HLR/ AuC /Raduis/DNS/GROS 等设备，实现独立的用户信息注册、验证、存储，域名解析，呼叫的智能控制等功能。经研究提出以下3 种可行性方案，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：配备HLR，满足系统及数据独立运营功能。

该方案的优点是能够满足用户数据和系统独立运营，投资最低。缺点是大量网元没有冗余配置，系统可靠性差。

方案二：HLR 采用1+1 主备冗余配置，剩余核心网设备单配，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

该方案的优点是不但能够满足系统和数据独立运营，不受中国和泰国GSM-R 业务升级影响，而且投资较低。缺点是大量网元没有冗余配置，系统可靠性不高。

方案三：核心网设备均采用1+1 主备冗余配置,如表4 所示。

该方案的优点是所有GSM-R 核心网配置均采用1+1 主备冗余，系统可靠性更高。缺点是投资较高。

5 结论

在完全互联互通的条件下，按原初步设计方案可不增设；在两国通信不互联情况下，要保障中老铁路在万象进行独立运营管理，必须在初步设计批复基础之上增设核心网设备。否则，GSM-R 网络将不能正常运行和满足行车调度的需求。

表4 核心网设备均1+1主备冗余配置表Tab.4 Table for 1+1 host and backup redundant confi guration of core network equipment

原初步设计批复在万象设立局级GSM-R 核心网节点,是不完整的核心网。如组建完整的GSM-R核心网，并考虑中老铁路实际运营状况，推荐采用方案二，以保障未来中老铁路及延长线数据和网络独立运营管理。