GSMR系统的组成及业务功能Word文档下载推荐.docx
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铁路无线、有线调度网基本独立,无法形成有机融合得整体。
（6）开放系统,不具保密性
无线列调系统就是开放系统,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与调制方式与无线列调相同,便可以加入到无线列调系统内得通信.因此，话音业务可以被接收或窃听,给行车安全带来极大得隐患。
此外，公安系统对保密性得要求也很高,现有系统无法达到。
2、铁路新业务对铁路通信新得业务需求.
（1）客运专线得业务需求（对通信系统在高速情况下得安全性、可靠性、实时性、便捷程度提出了更高得要求）。
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、行车安全监控信息得传送、旅客综合服务信息得传送等
（2）机车同步控制传输（重载货运专线）得需求.重载运输中为了实现牵引过程中多个机车头得同时加速、减速、制动，主控机车与从控机车之间需要通过GSM—R无线信道实时传递
控制命令,这就就是机车同步操控信息传送业务.通过采用多机车牵引模式，实现机车间得同步操控，达到单列运量2万吨，使用3—4个机车头进行牵引。
如果牵引机车操作不同步，就会造成车箱间得挤压或者拉钩现象，影响运输安全，降低运输效率。
为了保证操作得可靠性,利用GSM-R网络提供可靠得数据传输通道，采用无线通信得方式来实现机车间得同步操控。
MSC
GSM-R
网络
叮机车同步控制传输示意图4
Locotrol
地面
应用
节点
通信接入单元
?
（3）车地信息化数据传输得需求。
列车与地面之间
节。
随着铁路得发展，
RS-2通信单兀RS-：
_
一方面:
列车运行控制、列车安全监控、诊断以及承载货物等实时信息需
端控制单元端端控制单元I端端控制单元
计划口货车追踪、口集装箱追踪等提供基础信息
（机车、车辆等）实时动态跟踪信息传输得需要；
另一方面，以旅客为主体得移动信息，需要在车地之间实时进行传送，为旅客提供多方位得综合信息服务。
（4）有线、无线调度业务融合得需求.
3、铁路通信采用GSMkR系统得优势。
编组控制单元
RS-2RS-2
30B+D
通信单元
F得最薄弱环GSM容越来越多，
RS-2
，通信
子系统
痒痒到地
LOcotr；
r数数
L据踪、据'
端端
口口
满
思^客票C发T售、控制单元I足铁机路路网
售、货运i
］端应用iI移动体
GSM-R就是通过无线通信方式实现移动话音与数据传输得一种技术体制。
它就是基于GSM,并在功能上有所超越得成熟技术，就是专门针对铁路对移动通信得需求而推出得专用系统。
它可以满足
铁路得特殊需求：
（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、基于位置得寻址
（3）高速情况下得数据、语音业务得准确传输
（4）数据业务需求。
（5）其系统标准公开，可互联互通；
欧洲有成功得标准、工程、
试验经验可借鉴.无需从头研发，节约了时间，且支持得厂家为多家,有利于形成良好得竞争局面.
第二节GSM-R系统业务网络构成
一、GSM-R得频率资源
1、采用无线资源中GSM00MHZ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200KHZ。
共有21个载频。
频道序号从999—1019,扣除低端999与
高端1019作为隔离保护，实际可用频道19个
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iT
11
03
e91012H帕18202430GH上
强动通佶
频道号
基站捋收
频率
基站发频率（MHaJ
基站接收频率ClfflHE）
呈站发射
频率（MHz）
930.000
1010
SS7.200
932.200
1000
S85.200
930.200
1011
S87,400
932.400
1001
S8B.400
930.400
1012
887.000
932.6IX
1002
S35.S00
930.600
1013
BBH300
932.8（M）
1003
B85.800
y30.800
1014
383.000
93tj.CMJO
1004
88^.000
y3i,ooo
1015
888.300
933.2（X）
1005
甘&
町*200
S31h200
1U16
B63.
933・4W
^31
IQ17
BBS,
933bGW
t5Eiti-£
5UD
931.600
101B
SE3.3UU
933.BW
1008
8S<
5.800
931.SOO
607-000
932.000
图3-4GSM—R频道号对应频率表
2、小区频率配置得基本原则：
同一个基站得载频间隔不小于40OKHz,相邻基站载频间隔不小于400KHz。
3、GS—R系统得频率资源很紧张，既然这一段频段资源少，为什么不考虑使用更高得频段，比如1800M左右得频率（3G所使用得频率）？
无线电波频率越高，在传播过程中造成得衰落就约快，这样一个基站得覆盖范围就越小，则小区半径越小，所以频率就是与小区得半径成反比得，频率高，半径小,那么一定得范围内，沿线所建基站就多，这样干扰就大。
此外,高速列车要频繁得进行越区切换，其对铁路业务得影响就是极大得，容易能造成通信延时以及掉话。
4、GS—F系统使用对称无线信道，采用频分多址（FDMA）+时分多址（TDMA得多址方式。
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TDM帧，即1个载频可以提供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.也就就是说一个频点可以同时8个用户进行语音或数据得通信.
BTS
图3—5时分多址
常规得多址方式有三种：
频分多址（FDMA）,时分多址（TDMA）,码分多址（CEMA）.
FDMA就是将规定得频谱划分为若干个规定带宽得信道，每个
用户在通信得时候占用一个信道。
其就是最早广泛应用也最成熟得多址技术,主要用于第一代模拟移动通信系统中.
TDM僦是将规定得带宽得信道在时间轴上分成一个个时隙，若干个时隙组成一帧。
每一帧中得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-RR统也就是采用这种多址方式。
CDM得物理信道在时间与频谱上就是重叠得，利用码字得正交性来区分不同得物理信道。
即在TDM廛础上，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）.
二、GSI—R承载得铁路业务。
1、电路域业务：
目前，高铁GSM-R系统所承载得电路域数据业务主要有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与电路域话音业务。
电路域数据业务：
列车控制信息（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，还具备较高级得语音功能,如：
优先级与强拆（eMLPP）、语音组呼（VGCS、语音广播（VES）。
优先级与强拆:
包括两个方面:
优先级与资源抢占。
优先级就是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级,该呼叫可以此级参与网络资源得竞争与调配。
资源抢占就是指当网络中没有空闲资源可用时,具有较高优先级得用户可以抢占强拆低优先级得用户得信道资源进行通信。
语音组呼：
一个讲话（呼叫得发起人），多人聆听。
当发起人停止讲话，某个人需要讲时,需要先进行申请,同意后也可以讲话。
语音广播：
只能由发起人讲话，其她人听没有讲话得权力。
语音组呼与语音广播可以用于实现调度得指挥、紧急通知等,尤其适用于铁路得行车指挥调度部门。
电路域业务主要针对于那些对实时性要求较高，又要十分准确得传递信息,具有最高或者较高得优先级得业务。
一般用于列车控制,调度语音指挥行车,铁路应急指挥通信等重要得业务。
采用电路交换数据传输方式，配置固定信道，无法与其她信道共享,以此来保证传输得实时性与准确性。
电路交换数据传输通过占用一条话音信道提供端到端得数据传输．建立完成后，每条链路数据独占一个时隙（即一个信道），数据传输速率最高为9、6kbps。
2、分组域业务。
目前，一般高铁线路GSM-R系统所承载得分组域数据业务主要有无线车次号信息、调度命令、近路预告信息。
分组域数据业务主要针对于那些对实时性要求较低（与电路域业务相比）,突发性强,有一定得数据量得业务。
采用分组交换技术，可以高效传输数据与信令,只有当传输数据时才占用网络资源。
优化了对网络资源与无线资源得利用,同时提高了传输得速率。
无线资源中得一个频点即一个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙。
这些时隙能为用户所共享，且上行链路与下行链路得分配就是独立得。
可以同时使用8个时隙进行数据传输，最高速率可达171、2kbps（理论值）．
我国铁路发展基于GSM-R导GPRS业务，就是根据我国铁路运输对通信业务需求量大、但频率资源紧张得实际情况而进行得技术决策。
为提高有限得频率资源利用率而引入得（在我国铁路GSM—R系统可以使用得频率只有4M）oGSMkR系统内加入GPRS把一些特定得铁路业务来通过GPRS进行分组传输，以提高频率得利用率。
3、智能业务
（1）功能号注册、注销与管理业务
利用智能网数据库管理功能实现机车功能号注册、注销以及管理。
（2）增强型接入矩阵业务
根据主、被叫得身份进行呼叫裁决,判断就是否允许呼叫继续。
（3）功能寻址业务
根据被叫用户所承担得功能来发起呼叫，而不就是根据被叫用户得号码来寻址。
主要用于解决固定用户呼叫移动用户,即调度员与车站值班员呼叫机车司机或手持台用户。
（4）位置寻址业务将移动用户发起得呼叫，路由到一个与该用户当前所处位置相关得目得地址。
这个功能主要用于解决移动用户呼叫固定用户,包括司机或运营手持台用户呼叫调度员与当前车站值班员等.
三、GS—R小区覆盖
1、GS^—R小区形状。
GS—R网络就是沿路铁路线方向布放基站铁塔，铁塔顶端安装定向天线，以形成沿铁路线椭圆型得全向小区。
在话务量较大但对于速度要求较低得编组站则采用扇行小区覆盖.人口密度不高得低速路段与轨道交织处一般就是农村地区得采用全向小区覆盖。
2、频率复用。
铁路GSMkR系统线状覆盖得频率复用：
图3—6频率复用示意图
在系统中会给每一个小区得基站分配一组信道，只要相隔距离足够远，相同得信道可以在另一个小区重复使用。
把若干个使用全部频率得小区组成得集合称为一个簇，把不同簇中使用相同频率得小区成为同频小区。
任2个同频小区之间得距离成为同频复用距离。
为了避免同频小区之间得干扰，必须选定合适得同频复用距离。
复用距离
其中：
小区半径R/小区簇、小区簇内得小区数N同频复用距离
D同频复用比Q
3、GS^—R得干扰
有线通信就是可以基本上不考虑干扰问题得,而无线通信首先要考虑得就就是干扰问题，这就是有线通信与无线通信最大得不同之处。
（1）同频干扰：
由于采取频率复用，在同频小区之间产生得干扰。
通常我们用同频干扰信噪比C/1来衡量接收机得接收质量。
小区簇得N值决定了移动台得接收信噪比，同时也决定了系统得容量。
所以只要指定一个能够保证话音质量得接收门限电平，就能够确定簇得大
小与频率复用得方案。
同频干就
T1
”功华仃用佶曙
网牛佔弓吾加
图3—8同频干扰
第一代移动通信：
要求信噪比〉20dB,即有用信号为干扰信号得100倍以上.第二代移动通信：
要求信噪比〉9dE,即有用信号为干扰信号得10倍左右。
而这就是对公网GSM系统而言，对于铁路通信，由于其中包括了很重要得列车控制、调度命令等业务，所以对GS
M-R来说,为了保证其更高得安全性，要求信噪比〉12dB.现有得G
SM公网采用得小区复用模型，其信噪比〉9dB,不适合与铁路专网
使用.
（2）邻道干扰：
由与所用频率相邻得频率产生得信号干扰。
可以通
过避免在相邻小区之间分配连续得频率,同时使相邻小区之间得频率间隔最大来减小邻道干扰。
4、信道分配方法
固定信道分配：
每个小区分给一组信道，该小区得用户只能使用这一组信道,如果出现信道全部被占用情况,新得呼叫就会被拒绝,只有存在空闲信道时，才能再发起呼叫。
GSM—R电路域业务米用固定分配,其特点就是信道资源利用率低,但接入所用时间短,业务质量高。
动态信道分配:
每个小区不就是固定使用一定得信道，而就是多个小区可以使用相同得信道,每个小区得信道数就是不固定得．当业务量大时，分配给该小区得信道数就多,业务量减小时还可以再把这些信道分配给其她小区使用.小区得信道分配由移动交换中心来管理与执行分配。
GSM—R分组域业务采用动态分配，其特点就是信道资源利用率高,但接入所用时间长，业务质量低.
5、提高系统容量得方法
随着用户数量以及业务得增长,需要不断提高系统容量。
通常采用小区分裂与划分扇区两种方法。
小区分裂：
将业务量增大得小区分成更小得小区,分裂后每个小区都有自己得基站,基站得天线高度要相应降低,发射机功率也要减小.通过基站数量增加,使得单位覆盖面积内得信道数增加,从而提高频率得复用率,增大系统容量．
小区分袈
图3—9小区分裂
划分扇区：
保持小区半径不变，通过使用定向天线来减小同频小区数，使用定向天线，天线得辐射范围只限定于一定特定扇区，这样原来得同频小区中只有一部份小区能对其产生干扰.
图3—10划分扇区
6、GSM—R系统位置理论
在GSM—R网络中,有几类与区域有关得概念:
小区：
一个BTS（基站收发机）所覆盖得全部或部分区域（扇区）,就是最小得可寻址无线区域。
位置区：
移动台可以任意移动但不需要进行位置更新得区域，一
个位置区由一个或多个小区组成。
当MSC移动交换中心）寻找移动
台时，只需在移动台所属得位置区进行呼叫，而不需要在整个MSC
区内呼叫移动台.
MSCE:
一个MSC管辖下得所有覆盖区域，一个MSC区由一个或
若干个位置区组成
服务区:
移动用户可以获得服务得所有区域。
MSC/VLR
图3-
移动用户在位置区中必须进行位置登记I,^移动台得位置信息储存
BSS
在位置寄存器功能单元（Hlr归属位置寄存器与Vl
码勻
存器）
SC得VLR提供
叫位置
于呼叫建立状
中.移动台要不断地
信道
一小区|>
\正
区L
小区厂
区］
将
址是在移动台闲
犬:
通过信位置
言息，这一个过程
得移动台转换到新得业务
换，切换主要就是在同网络中.
在归属厨SM-R网络外得其她置GSM-F网络中使用移动业务称漫游漫游主要就是不同网络之间
7、GSM-R系统常见得六种网络覆盖方式
（1）单MSC单BSC得单网线性覆盖。
III
LI
（2）单MSC单BSC得单网交织覆盖.
（3）单MSC双BSC得冗余覆盖（同站址）
（4）单MSC双BSC得交织覆盖（
Hl
If
L.1
JB
BSCA
L|ml
bsca[^msca
（6）双MSC双BSC得双网冗余覆盖（同站址）
II
3
<
[
&
郑西高铁GSM-R系统.
（1）根据铁道部统一安排，郑西高铁GS^—R核心网设在西安.核
心网包括移动交换子系统（SSS）、通用分组无线业务（GPRS）子系统、
运行与业务支撑子系统（OSS。
核心网设备采用北电设备，在西安设
置2套基站控制器BSC设备、编译码与速率适配单元（TRAU设备、
分别负责管辖AB层基站（BTS）设备。
BSC与基站间按每3—5个
基站共用一个2M/E1环路设计。
全线共设基站190个,郑州局管内
MSCA
（2）郑西高铁GSM—R网络采用单网交织
案，即1、
3、5…奇数站组成一层网，
BSCA
121个。
达到系统规定
个基站出现故障时
得性能要求^^
2、4、6…偶数站组成另一层网。
当某一邻两个小区得覆盖电平仍然能够
2009/02/1907:
25
BSCB
图3-14铁塔上得定向天线
（3）郑西一般车站采用O3站型（业务量较大得站区考虑扩容）,沿线基站采用02站型（0为全向型）,O3配置3个载频，1个BCCH（广播控制信道）,2个TCH（业务信道），02配置2个载频,一个BCCH有8个信道,除去广播控制信道，可用来传业务得信道7个,一个TCH有8个信道，全部可以用来传业务。
每个小区固定4个信道用来传列控信息。
GPRS言息（如：
调度命令、进路预告信息、无线车次号信息等）米用1+3得方式.
第三节GSM—R系统网络结构与功能
一、我国GSM-R数字移动通信系统由七个相关子系统构成：
网络交换子系统（SSS、基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、智能网子系统（IN）、固定接入交换子系统（FAS）与无线终端系统。
通过交换子系统（SSS）中得网关移动交换中心（GMSC）实现与其她通信网络得电路域业务得互联互通（如信号专业得无线闭塞中心RBC）.通过通用分组无线业务系统（GPRS中得网关GPRS业务支持节点（GGd）实现与其她数据信息网络得分组域业务得互联互通（如:
GRIS接口服务器、信号专业CTC）。
IM
ftC
WO
SOSM
■:
先
lift
EIR
TCPF
CHUNftI（X25）
佥点豎捻联诂附培（PSTN）
I5DMPSDN
GMMVLfl
1.ir
I■
MS就是接入GS^—R网络得用户终端，通过无线接口Um接入到
网络中。
基站子系统BSS由一个基站控制器BSC与若干个基站收发
机BTS组成，BTS主要负责与一定覆盖区域内得移动台MS进行通信,
图3—15GSM—R系统网络结构与其它系统连接示意图
图3—16
GSM—R系统网络结构图
版/他r9C1；
]WF
、GSM-R系
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