GSM-R/5G-R双模车载终端自主跨网切换测试系统及方法与流程

本发明涉及铁路专用移动通信测试，尤其涉及一种gsm-r/5g-r双模车载终端自主跨网切换测试系统及方法。

背景技术：

1、gsm-r是铁路专用移动通信系统，长期承担列车运行控制、调度通信、行车指挥等关键业务的无线承载功能。随着铁路通信技术向宽带化、智能化方向发展，5g-r作为下一代铁路专用移动通信系统，具备大带宽、低时延、高可靠和高连接能力等特点，是支撑高速铁路智能化运行的重要基础设施。

2、在gsm-r向5g-r演进过程中，铁路线路将在较长时期内存在gsm-r与5g-r并行覆盖、分阶段建设和分区域运营的情况。为保证列车跨区域运行时通信业务连续，车载通信终端需要具备gsm-r与5g-r双模通信能力，并能够在gsm-r网络与5g-r网络之间完成跨网切换。

3、与民用移动通信系统中的异系统切换不同，铁路gsm-r与5g-r网络在工程实施中通常采用独立部署架构，两套网络的无线接入网、核心网以及运维系统相互独立，网络侧不存在用于执行跨网切换的网间信令交互接口。因此，gsm-r/5g-r双模车载终端的跨网切换不能依赖网络侧协同控制，而需要由车载终端根据自身位置信息、预设切换策略和双网信号状态自主触发、自主接入并完成业务承载迁移。

4、同时，铁路通信对跨网切换位置具有较高要求。为保证行车通信安全，跨网切换通常需要在预先划定的预设跨网切换区内进行。所述预设跨网切换区是指根据线路条件、无线覆盖质量、行车通信安全要求和工程实施条件预先划定的、允许双模车载终端执行跨网切换的线路区段。对于隧道、桥梁、大坡道、复杂曲线、强干扰区域等无线环境可能不稳定的区段，可根据线路条件和无线覆盖情况预先标记为禁止切换区或不宜切换区。也就是说，铁路跨网切换并非单纯以信号强度作为触发依据，而是以列车公里标位置为优先条件，以双网信号状态作为辅助判断依据。

5、此外，为降低车载终端功耗并减少车载电磁环境复杂度，铁路双模车载终端在实际运行中通常采用模块分区启停策略。例如，在gsm-r主覆盖区段关闭或保持5g-r通信模块低功耗状态，在5g-r主覆盖区段关闭或释放gsm-r通信模块，仅在预设跨网切换区内短时激活双模块，以完成目标网络搜索、同步、接入、业务承载建立和业务承载迁移。

6、现有异系统切换测试方案大多面向公网移动通信场景，通常依赖网络侧互操作流程或者仅基于信号强度变化模拟终端切换过程，难以准确反映铁路gsm-r与5g-r双网独立部署、预设跨网切换区约束、终端自主决策以及双模块启停控制等工程实际。另一方面，传统实车测试受线路运行条件、天窗时间、天气环境、测试车辆和安全管理等因素限制，测试成本高、周期长、场景覆盖有限，且难以重复复现极端无线环境和切换失败场景，不利于对切换失败根因进行定位。

7、因此，亟需一种能够在实验室环境下模拟铁路gsm-r与5g-r双网独立部署架构、列车运行位置、双网独立无线信道变化、预设跨网切换区以及车载终端自主切换流程的测试系统及方法，以提高gsm-r/5g-r双模车载终端跨网切换测试的可重复性、可控性、工程适配性和测试结果可量化评价能力，并实现切换失败原因的追溯定位。

8、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种gsm-r/5g-r双模车载终端自主跨网切换测试系统及方法，可以在实验室环境下模拟铁路gsm-r与5g-r双网独立部署架构、列车运行位置、双网独立无线信道变化、预设跨网切换区以及车载终端自主切换流程，以提高gsm-r/5g-r双模车载终端跨网切换测试的可重复性、可控性、工程适配性和测试结果可量化评价能力，并实现切换失败原因的追溯定位。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种gsm-r/5g-r双模车载终端自主跨网切换测试系统，包括：gsm-r基站模拟器、5g-r基站模拟器、第一信道仿真仪、第二信道仿真仪、线路场景数据库、位置信息模拟单元、控制单元以及用待测gsm-r/5g-r双模车载终端；

4、所述gsm-r基站模拟器与所述5g-r基站模拟器为相互独立运行的两套基站模拟设备；

5、所述第一信道仿真仪连接于所述gsm-r基站模拟器与所述待测gsm-r/5g-r双模车载终端的gsm-r射频通道之间，用于根据当前列车公里标位置调用对应的gsm-r信道参数并模拟gsm-r网络无线信道状态；

6、所述第二信道仿真仪连接于所述5g-r基站模拟器与所述待测gsm-r/5g-r双模车载终端的5g-r射频通道之间，用于根据当前列车公里标位置调用对应的5g-r信道参数并模拟5g-r网络无线信道状态；

7、所述线路场景数据库，用于存储目标测试线路的线路场景数据；

8、所述位置信息模拟单元，用于向所述待测gsm-r/5g-r双模车载终端实时输入所述当前列车公里标位置；

9、所述控制单元，用于基于线路场景数据实时计算当前列车公里标位置，并将所述当前列车公里标位置同步发送至第一信道仿真仪、第二信道仿真仪和位置信息模拟单元；所述控制单元还用于采集待测gsm-r/5g-r双模车载终端在自主跨网切换过程中的测试全过程数据，并基于所述测试全过程数据分析跨网切换性能和切换失败原因；

10、所述待测gsm-r/5g-r双模车载终端配置自主跨网切换策略，用于在无网络侧跨网切换信令控制的情况下，根据所述当前列车公里标位置和双网信号状态自主执行gsm-r网络与5g-r网络之间的跨网切换。

11、一种gsm-r/5g-r双模车载终端自主跨网切换测试方法，基于前述的系统实现，包括：

12、通过线路场景数据库存储目标测试线路的线路场景数据；

13、启动gsm-r基站模拟器和5g-r基站模拟器，使二者相互独立运行；

14、通过控制单元基于线路场景数据实时计算当前列车公里标位置，并将所述当前列车公里标位置同步发送至第一信道仿真仪、第二信道仿真仪和位置信息模拟单元；通过所述第一信道仿真仪根据当前列车公里标位置调用对应的gsm-r信道参数并模拟gsm-r网络无线信道状态；通过所述第二信道仿真仪根据当前列车公里标位置调用对应的5g-r信道参数并模拟5g-r网络无线信道状态；通过所述位置信息模拟单元向所述待测gsm-r/5g-r双模车载终端实时输入所述当前列车公里标位置；

15、所述待测gsm-r/5g-r双模车载终端配置有自主跨网切换策略，在无网络侧跨网切换信令控制的情况下，根据所述当前列车公里标位置和双网信号状态自主执行gsm-r网络与5g-r网络之间的跨网切换；

16、通过所述控制单元采集待测gsm-r/5g-r双模车载终端在自主跨网切换过程中的测试全过程数据，并基于所述测试全过程数据分析跨网切换性能和切换失败原因。

17、由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过设置相互独立的gsm-r基站模拟器和5g-r基站模拟器，分别通过第一信道仿真仪和第二信道仿真仪独立模拟gsm-r与5g-r的无线传播环境，并结合线路场景数据库、位置信息模拟单元、控制单元和待测gsm-r/5g-r双模车载终端，在实验室环境下形成列车位置、双网信道状态、终端位置信息输入、终端自主切换行为以及测试结果采集分析之间的测试环境，从而实现对gsm-r/5g-r双模车载终端自主跨网切换全过程的可重复、可控制、可量化测试。