GSMR系统的组成及业务功能.docx

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GSMR系统的组成及业务功能

第三章GSMR系统的组成及业务功能

第一节GSM-R系统概述

一、名词说明

GSM:

全球移动通信系统

GSM-R:

全球铁路移动通信系统。

GSM-R是铁路综合数字无线通信系统，通过无线通信方式实现移动话音和数据传输,是基于GSM（公网）而进展起来的一种数字传输技术体制

GPS:

全球定位系统，铁路上用于实现列车追踪操纵

GPRS：

通用分组无线业务

IN：

智能网

二、GSM与GSM-R的关系一六大关系

GSM-R理论建立在GSM理论基础之上；

GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；

GSM-R工业以GSM工业为基础；

GSM-R工程建设以GSM工程体会为基础；

GSM-R应用开发吸取GSM成功体会；

GSM-R的市场铁路专用，GSM公众商用。

GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，属于第二代铁路数字移动通信系统。

三、GSM与GSM-R的关系--业务模型

功能寻址

功能号的表示

S

与位置有关的寻址

eMLPPVBS

VGCS

GSM基础设施

铁路运营特色

电信业务-ASCI

GSM电信业务

图3-1GSM与GSM-R业务模型图

四、铁路通信什么缘故要建设GSM-R系统

1、既有铁路无线通信系统存在许多问题：

（1）功能单一、系统分散、相互间无法互通、爱护成本高。

各分散系统要紧有：

无线列调、站场调车、客运、货运、列检、商检、车号、公务修理、公安等。

功能：

要紧为语音业务，少量数据业务。

这些系统均为自行投资建设、独立使用、分散爱护，造成设备型号各异，种类繁多，相互间无法互通，爱护运营成本较高。

（2）频点固定分配、信道固定使用，频率利用率低，容量有限。

铁路无线通信系统要紧使用450M频段，共58对频点，固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用，各个部门间不能相互共享，造成频率资源的极大白费。

如北京、徐州、郑州枢纽等地己无频点可供申请使用。

既有无线通信系统采纳频点（信道）固定分配的方式，信道长期指配给某一系统（通常按专业划分）用户使用，当一个信道遇忙时，其它用户只能等待，往往造成该信道上的用户争抢或者显现堵塞，通信质量得不到保证；而信道闲暇时，别的系统用户也并不能利用该信道进行通信。

这无疑是对频率资源的一种白费，也制约了用户数量的进一步进展。

（3）话音、数据业务争抢信道，传输可靠性低，数据传输能力

差。

经测算，在TDCS和CTC区段，当列车运行时速超过250公里时,综合考虑调度命令、行车凭证、车次号、进路预告等数据信息传送和车机联控话音通信需求时，业务密度加大，碰撞概率专门大。

基于无线列调系统的数据传输速率仅达到1.2Kb/So

（4）枢纽地区干扰严峻。

枢纽站往往是多条线路的交汇处，通话的无序性，使各个机车台终端会对无线列调信道进行争抢，造成“大信号抑制小信号”的后果。

目前，在枢纽车站设置多套车站电台（每条线1套），其中部分车站台使用同频工作，这些电台在车站邻近形成一个大范畴内的同频干扰，降低了车站值班员的行车指挥效率。

（5）既有铁路无线通信不具备网络能力。

既有铁路移动终端对讲距离受限。

铁路各个无线通信系统分散,不能联合组网，使得各系统之间用户无法进行联络。

铁路无线、有线调度网差不多独立，无法形成有机融合的整体。

（6）开放系统，不具保密性

无线列调系统是开放系统，并未做任何鉴权加密处理，对用户无需进行身份识别，只要无线终端用户频点和调制方式与无线列调相同，便能够加入到无线列调系统内的通信。

因此，话音业务能够被接收或窃听，给行车安全带来极大的隐患。

此外，公安系统对保密性的要求也专门高，现有系统无法达到。

2、铁路新业务对铁路通信新的业务需求。

（1）客运专线的业务需求（对通信系统在高速情形下的安全性、可靠性、实时性、便利程度提出了更高的要求）。

话音类：

调度通信、区间通信。

数据类：

列控信息传送、调度指挥信息传送、行车安全监控信息的传送、旅客综合服务信息的传送等

（2）机车同步操纵传输（重载货运专线）的需求。

重载运输中为了实现牵引过程中多个机车头的同时加速、减速、

制动，主控机车和从控机车之间需要通过GSM-R无线信道实时传递操纵命令，这确实是机车同步操控信息传送业务。

通过采纳多机车牵引模式，实现机车间的同步操控，达到单列运量2万吨，使用3-4个机车头进行牵引。

假如牵引机车操作不同步，就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象，阻碍运输安全，降低运输效率。

为了保证操作的可靠性，利用GSM-R网络提供可靠的数据传输通道，采纳无线通信的方式来实现机车间的同步操控。

图3-2机车同步操纵传输示意图

（3）车地信息化数据传输的需求。

列车与地面之间的无线通信一直是信息化进展中的最薄弱环节。

随着铁路的进展，铁路信息化要求的无线数据传输内容越来越多,一方而，列车运行操纵、列车安全监控、诊断以及承载物资等实时信息需要传送到地而上来，为实现列车信息实时追踪、客票发售、货运打算、货车追踪、集装箱追踪等提供基础信息，满足铁路路网移动体（机车、车辆等）实时动态跟踪信息传输的需要；另一方面，以旅客为主体的移动信息，需要在车地之间实时进行传送，为旅客提供多方位的综合信息服务。

（4）有线、无线调度业务融合的需求。

3、铁路通信采纳GSM-R系统的优势。

GSM-R是通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一种技术体制。

它是基于GSM,并在功能上有所超越的成熟技术，是专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专用系统。

它能够满足铁路的专门需求：

（1）高级语音呼叫，包括：

组呼、群呼、增强多优先级与强拆

（2）功能寻址、基于位置的寻址

（3）高速情形下的数据、语音业务的准确传输

（4）数据业务需求。

（5）其系统标准公布，可互联互通；欧洲有成功的标准、工程、试验体会可借鉴。

无需从头研发，节约了时刻，且支持的厂家为多家,有利于形成良好的竞争局面。

第二节GSM-R系统业务网络构成

一、GSM-R的频率资源

1、采纳无线资源中GSM900MHZ工作频段，上行885-889MHZ（移动台发，基站收），下行930-934MHZ（基站发，移动台收），共4MH频率带宽。

双工收发频率间隔45MHZ,相邻频道间隔为200KHZo共有21个载频。

频道序号从999-1019,扣除低端999和高端1019作为隔离爱护，实际可用频道19个。

・•

Marine

11!

1i1】】]1111!

3040

IIIII】ILII1III

0.30.40.50.60.70.80.91.0121.41.61.82.02.4

ShortWave-InternationalBroadcast-Amateur

cb|

1l・1・・••4.•I4・•

45678910121416182024262830MHz

IW

SSI

FTV7

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1£

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1

Cellular

0304

0.5060708091012141618202.430GHz

3456

7891012141618202430GHz

陽卿1/描

I航空陆地微波

呛痢細痢1际地移动

移动通信卫星

图3-3无线资源频谱图

频道号

基站接收频率（NHG

基站发射频率（HHG

频道号

基站接收频率（MHG

基站发射频率（MHz）

930.000

1010

887・200

932.200

1000

885.200

930.200

1011

887・400

932.400

1001

885.400

930.400

1012

887・600

932・000

1002

885.600

930・600

1013

887・800

932・800

1003

885.800

930・800

1014

888・000

933・000

1004

886.000

931・000

1015

888・200

933.200

1005

886.200

931・200

1016

888・40U

933・400

1006

886.400

931・400

1017

888・600

933・000

1007

886.600

931・&30

1018

888・800

933・800

1008

886.800

931・&30

1009

887.000

932・000

图3-4GSM-R频道号对应频率表

2、小区频率配置的差不多原则：

同一个基站的载频间隔不小于400KHz,相邻基站载频间隔不小于4OOKHz。

3、GSM-R系统的频率资源专门紧张，既然这一段频段资源少，什么缘故不考虑使用更高的频段，比如1800M左右的频率（3G所使用的频率）？

无线电波频率越高，在传播过程中造成的衰落就约快，如此一个基站的覆盖范畴就越小，则小区半径越小，因此频率是和小区的半径成反比的，频率高，半径小，那么一定的范畴内，沿线所建基站就多,如此干扰就大。

此外，高速列车要频繁的进行越区切换，其对铁路业务的阻碍是极大的，容易能造成通信延时以及掉话。

4、GSM-R系统使用对称无线信道，采纳频分多址（FDMA）+时分多址（TDMA）的多址方式。

先将4M频谱划分为21个载频，每一个载频分成8个时隙，8个时隙组成一个TDMA帧，即1个载频能够提供8个物理信道（时隙），提供给8个用户同时使用，用来传输语音或数据业务。

也确实是说一个频点能够同时8个用户进行语音或数据的通信。

BTS

TDMAs

MS3

MS2

图3-5时分多址

常规的多址方式有三种：

频分多址（FDMA）,时分多址（TDMA）,码分多址（CDMA）。

FDMA是将规定的频谱划分为若干个规定带宽的信道，每个用户在通信的时候占用一个信道。

其是最早广泛应用也最成熟的多址技术，要紧用于第一代模拟移动通信系统中。

TDMA是将规定的带宽的信道在时刻轴上分成一个个时隙，若干个时隙组成一帧。

每一帧中的若干时隙构成一个物理信道。

其在第二代蜂窝移动通信系统中使用。

铁路GSM-R系统也是采纳这种多址方式。

CDMA的物理信道在时刻和频谱上是重叠的，利用码字的正交性来区分不同的物理信道。

即在TDMA基础上，在每个时隙上承载多个正交码型，属于第三代移动通信技术（3G）o

二、GSM-R承载的铁路业务。

1、电路域业务：

目前，高铁GSM-R系统所承载的电路域数据业务要紧有C3列控及调度语音业务。

电路域业务又分为电路域数据业务和电路域话音业务。

电路域数据业务:

列车操纵信息（C3列控业务）。

电路域话音业务：

调度移动通信语音（基础语音）业务、高级语音业务。

GSM-R除了提供基础语音通话功能外,还具备较高级的语音功能,如：

优先级与强拆（eMLPP）、语音组呼（VGCS）、语音广播（VBS）。

优先级与强拆:

包括两个方而：

优先级和资源抢占。

优先级是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级，该呼叫能够此级参与网络资源的竞争和调配。

资源抢占是指当网络中没有闲暇资源可用时，具有较高优先级的用户能够抢占强拆低优先级的用户的信道资源进行通信。

语音组呼：

一