專利名稱：Gsm-r網絡空中接口在線測試與預警系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在線測試與預警系統，特別地，涉及一種GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統。
背景技術：
GSM-R網絡是專門應用于鐵路環境中的綜合數字調度移動通信網絡，其基于公網 GSM和高級語言呼叫業務，增加了鐵路需要的組呼、廣播、多優先級和緊急呼叫等業務，能夠實現鐵路上各種移動信息資源的采集、傳輸，為現代化調度、指揮、控制提供通信平臺。隨著 GSM-R數字移動通信系統工程建設與運用的推廣，以及對GSM-R系統的特性和功能的不斷研究和驗證，為確保鐵路運輸的安全可靠，對GSM-R系統進行全面測試成為一個不可缺少的重要環節。GSM-R系統的各個功能單元通過不同的接口進行連接，接口就是各組成單元之間在物理上和邏輯上遵守一定協議的連接。GSM-R系統主要包括空中接口、Abis接口、 A接口、PRI接口。目前的GSM-R網絡通信質量測試系統一般只對固定網絡一側的A接口和Abis接口進行信令的測試與分析，而空中接口的可靠性是GSM-R網絡能夠正常運行的基礎，也是GSM-R網絡最容易出現故障的部分。目前，對GSM-R網絡空中接口的測試還處在不成熟的階段。公開號為 CN101778407A的中國專利申請“一種GSM-R網絡^!接口監測系統”實現了 GSM-R網絡空中接口的簡單測試，其可對GSM-R網絡空中接口的參數進行采集，但缺少對數據的統計與分析，無法實時獲取網絡的綜合性能指標，同時也沒有對高速鐵路特有業務的服務質量進行測試。公開號為CN 101917734A的中國專利申請“GSM-R網絡路測與優化分析系統”中，將 GSM網絡路測系統移植到GSM-R網絡中，實現GSM-R網絡的路測與網絡優化功能，無法滿足 GSM-R網絡高速、環境多變等要求，該系統未提出針對高速鐵路特有業務服務質量的測試， 同時僅在做定期測試時獲得網絡通信質量信息，無法獲得在線運行的GSM-R網絡通信質量的實時信息，不能夠及時發現網絡故障并給出預警信息。

發明內容
有鑒于現有技術的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其可對GSM-R網絡的空中接口進行實時準確的在線測試和預警，并給出整個網絡的評估報告。為實現上述目的，本發明提供了一種GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統， 其包括網絡收發模塊，其完成GSM-R網絡信息的收發；數據采集模塊，其與所述網絡收發模塊相連，并從所述網絡收發模塊傳送來的信息中采集所述GSM-R網絡的通信質量信息；參數統計模塊，其與所述數據采集模塊相連，對所述通信質量信息進行統計；性能分析模塊，其與所述參數統計模塊相連，對所述GSM-R網絡進行性能分析；
預測模型模塊，其與所述參數統計模塊和性能分析模塊相連，對所述GSM-R網絡的特定時間與區域的通信質量進行預測；用戶終端模塊，其與所述數據采集模塊、參數統計模塊和性能分析模塊相連，實時顯示測試到的網絡指標信息和事件報告，并顯示出預警信息和網絡性能評估報告；以及網絡指標數據庫，其與所述用戶終端模塊相連，用于保存所述測試到的網絡指標信息，同時結合所述預測模型模塊將GSM-R網絡的歷史信息輸出到所述參數統計模塊與性能分析模塊。進一步地，上述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其中，所述網絡收發模塊獲取空中接口傳輸的數據，并對所述數據進行解析。進一步地，上述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其中，所述通信質量信息包括當前小區信息、鄰居小區信息和業務信道信息，其中，所述業務信道信息中包括話音業務信息和數據業務信息，所述話音業務信息和數據業務信息均包括普通業務信息和鐵路相關業務信息。進一步地，上述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其中，所述性能分析模塊進行無線覆蓋評估、無線干擾評估、小區切換性能評估、及網絡業務性能評估。更進一步地，上述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其中，所述網絡業務性能評估包括話音業務性能評估和數據業務性能評估。進一步地，上述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其中，所述用戶終端模塊還發出預警信息，并對所述網絡指標數據庫進行操作與維護。進一步地，上述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其中，所述網絡指標數據庫還負責與其它信息數據庫的信息融合。因此，本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統能夠對GSM-R網絡的通信質量進行在線測試，且不影響網絡的正常運行；其可對網絡性能進行實時的統計、分析與預測，并給出網絡運行的事件報告、預警信息、評估報告和參數調整建議，從而保證了 GSM-R 網絡的正常安全運行。


圖1是本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的結構示意圖；圖2是本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的用戶終端結構示意圖；圖3是本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的配置示意圖；圖4是本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的數據處理流程圖；圖5是本發明中數據的采集、統計與分析的具體流程圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。圖1是本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的結構示意圖。由圖可知，其包括網絡收發模塊101、數據采集模塊102、參數統計模塊103、性能分析模塊104、用戶終端模塊105、網絡指標數據庫106以及預測模型模塊107。其中，網絡收發模塊101用于完成GSM-R網絡信息的收發；數據采集模塊102與網絡收發模塊101相連，其接收網絡收發模塊101傳送來的信息，并采集GSM-R網絡的通信質量信息；參數統計模塊103與數據采集模塊102相連，對通信質量信息進行統計；性能分析模塊104與參數統計模塊103相連， 根據通信質量信息的統計結果對GSM-R網絡進行性能分析；預測模型模塊107與參數統計模塊103和性能分析模塊104相連；用戶終端模塊105與數據采集模塊102、參數統計模塊 103和性能分析模塊104相連，并實時顯示測試到的網絡指標和事件報告，并顯示出預警信息和網絡性能評估報告；網絡指標數據庫106與用戶終端模塊105相連，并保存測試到的網絡指標信息，同時結合預測模型模塊107將GSM-R網絡的歷史信息輸出到參數統計模塊103 與性能分析模塊104。網絡指標數據庫106還可以和其他數據庫108進行信息的相互交換。具體地，數據采集模塊102采集的通信質量信息主要包括GSM-R網絡的當前小區信息、鄰居小區信息和業務信道信息，其中，當前小區信息用來顯示移動臺當前所在小區的基本信息，包括小區編號、信道編號、接收信號強度、基站識別碼、功率等級和小區重選系數等信息；鄰居小區信息用來顯示除去當前服務小區之外接收信號強度最好的三個到六個鄰居小區的信息，包括信道編號、接收信號強度、基站識別碼和小區重選系數等；業務信道信息用來顯示當前的業務信道的基本信息，包括當前業務信道的信道編號、時隙分配、時間提前量、功率大小、接收信號強度、接收信號質量和信道模式等。另外，業務信道信息具體包括話音業務信息和數據業務信息；話音業務信息和數據業務信息均包括普通業務信息和鐵路相關業務信息。由圖2可知，用戶終端模塊105具體包括操作維護201、實時顯示202、事件報告 203、預警信息204、評估報告205和參數調整206等子單元。圖3是本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的系統配置示意圖。由圖可知，其包括硬件配置和軟件配置。其中，硬件配置用來設置GSM-R網絡收發模塊的中斷地址和基地址，從而保證正常完成對網絡收發模塊的讀寫控制；同時，與GSM-R網絡的主控模塊進行連接，為網絡收發模塊設置端口及輸入輸出資源，并對網絡收發模塊進行參數設置，其中包括傳輸波特率、數據位、校驗位和停止位等。軟件配置包括設置系統的工作模式、更新速率以及數據存取路徑等，其中系統的工作模式用來設定系統的運行，具體包括采集信息、統計信息與預警信息的實時顯示、采集數據的存儲與讀取、各項網絡指標的實時曲線繪制、通信過程的錄制；更新速率包括系統數據采集的頻率、數據顯示的刷新頻率，以及數據存儲與讀取的速率；數據路徑包括數據庫的存取路徑、網絡信息數據庫與其它數據庫的接口設置，以及預測模型的選擇。下面詳細介紹一下本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的工作流程。在硬件配置及軟件配置完成并正確啟動系統后，首先對GSM-R網絡空中接口傳輸的信息進行解析，得到當前時刻與當前位置GSM-R網絡的通信質量信息。接著，系統在采集數據的同時，對網絡參數進行實時統計，并結合網絡指標數據庫對網絡通信質量進行分析， 對于網絡通信存在問題時給出可能的原因，同時在網絡指標數據庫與預測模型基礎上對網絡的通信質量進行預測，提前發現網絡可能存在的問題，并給出預警信息。最后，根據當前小區信息得到GSM-R網絡廣播控制信道、話音業務信道和數據域業務信道質量的覆蓋圖，并給出小區切換和信道切換的分布圖，同時給出通信過程中的典型事件報告，進而結合地理信息和基站信息，給出測試報告并對GSM-R網絡性能進行整體評估。其中，GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統在獲取當前小區和鄰居小區信息的同時，實時繪制當前小區廣播控制信道的接收信號強度和鄰居小區廣播控制信道接收信號質量的曲線軌跡，并在當前小區接收信號強度低于系統要求時給出警告信息，同時能夠調取網絡指標數據庫中的數據，進行網絡場景的重現與分析。另外，在本發明的系統運行過程中，所有記錄的信息會自動保存在網絡指標數據庫中。同樣也可以對預先保存的歷史信息進行調用，得到歷史時刻當前小區與鄰居小區信號強度曲線，從而分析當時GSM-R網絡的基本通信情況，為GSM-R網絡的優化提供數據支持。參見圖4，本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統的數據處理流程如下當GSM-R系統運行時，根據預先設置進入不同的工作模式，以設定的頻率進行數據的采集；采集到的數據一方面存儲到預先設置的數據庫中，另一方面根據特定的算法進行參數統計，同時將采集到的數據實時顯示到用戶終端界面；參數統計除了利用當前采集到的數據之外，還可以利用根據之前的工作模式設定及用到的統計模型調取數據庫中的數據，參數得到的結果作為事件報告提交到用戶終端界面；在參數統計的基礎上，結合預測模型進行網絡通信質量的性能分析，在網絡通信出現問題前給出預警信息，并給出導致網絡故障可能的原因，同時在進行數據分析時利用當前采集到的數據對原有的預測模型進行修正； 最后，在GSM-R網絡通信質量數據采集、參數統計與性能分析的基礎之上，對GSM-R網絡的整體性能進行分析，給出網絡性能的評估報告，同時對網絡參數的調整提出建議。上述數據處理的具體地流程如圖5所示。由圖可知，利用通過GSM-R網絡收發模塊采集到的數據進行性能評估時，需要依次進行無線覆蓋評估、無線干擾評估、小區切換性能評估、網絡業務性能評估，最后，根據性能評估的結果，再進行網絡性能綜合評估、參數調整專項優化，并給出網絡性能評估報告。其中，無線覆蓋評估分為整個GSM-R網絡的覆蓋分析和小區覆蓋分析，具體包括無線覆蓋范圍和覆蓋質量分析；無線干擾評估分為同頻干擾分析、鄰頻干擾分析、網間干擾分析及其它電磁干擾分析，其中，網間干擾分析主要為GSM網絡對GSM-R網絡造成的干擾進行分析；小區切換性能評估主要包括切換原因分析、切換時延分析和切換中斷分析，同時對發生切換前后的網絡通信質量信息進行記錄與分析；網絡業務性能評估分為話音業務性能評估和數據業務性能評估，這兩類業務又各自分為鐵路相關業務與普通業務，具體對整網業務性能和每個小區的業務性能進行分析；通過以上的各項網絡指標的測試與分析，從而對所測試的GSM-R全網進行性能評估，并提出網絡參數調整與專項優化的建議及網絡性能的評估報告。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其特征在于，包括網絡收發模塊，其完成GSM-R網絡信息的收發；數據采集模塊，其與所述網絡收發模塊相連，并從所述網絡收發模塊傳送來的信息中采集所述GSM-R網絡的通信質量信息；參數統計模塊，其與所述數據采集模塊相連，對所述通信質量信息進行統計；性能分析模塊，其與所述參數統計模塊相連，對所述GSM-R網絡進行性能分析；預測模型模塊，其與所述參數統計模塊和性能分析模塊相連，對所述GSM-R網絡的特定時間與區域的通信質量進行預測；用戶終端模塊，其與所述數據采集模塊、參數統計模塊和性能分析模塊相連，實時顯示測試到的網絡指標信息和事件報告，并顯示出預警信息和網絡性能評估報告；以及網絡指標數據庫，其與所述用戶終端模塊相連，用于保存所述測試到的網絡指標信息，同時結合所述預測模型模塊將GSM-R網絡的歷史信息輸出到所述參數統計模塊與性能分析模塊。
2.根據權利要求1所述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其特征在于，所述網絡收發模塊獲取空中接口傳輸的數據，并對所述數據進行解析。
3.根據權利要求1所述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其特征在于，所述通信質量信息包括當前小區信息、鄰居小區信息和業務信道信息，其中，所述業務信道信息中包括話音業務信息和數據業務信息，所述話音業務信息和數據業務信息均包括普通業務信息和鐵路相關業務信息。
4.根據權利要求1所述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其特征在于，所述性能分析模塊進行無線覆蓋評估、無線干擾評估、小區切換性能評估、及網絡業務性能評估。
5.根據權利要求4所述的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其特征在于，所述網絡業務性能評估包括話音業務性能評估和數據業務性能評估。
6.根據權利要求1所述的GSM-R網絡空中接口的在線測試與預警系統，其特征在于，所述用戶終端模塊發出預警信息，并對所述網絡指標數據庫進行操作與維護。
7.根據權利要求1所述的GSM-R網絡空中接口的在線測試與預警系統，其特征在于，所述網絡指標數據庫負責與其它信息數據庫的信息融合。
全文摘要
本發明公開一種GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統，其包括網絡收發模塊、數據采集模塊、參數統計模塊、性能分析模塊、預測模型模塊、用戶終端模塊以及網絡指標數據庫。本發明的GSM-R網絡空中接口在線測試與預警系統能夠對GSM-R網絡的通信質量進行在線測試，且不影響網絡的正常運行；其可對網絡性能進行實時的統計、分析與預測，并給出網絡運行的事件報告、預警信息、評估報告和參數調整建議，從而保證了GSM-R網絡的正常安全運行。
文檔編號H04W24/08GK102438270SQ20121000413
公開日2012年5月2日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者王英杰, 茅曉峰, 馬永森, 駱理, 黎凌宇, 龍承念 申請人:上海交通大學