CTCS3级列控系统GSMR网络需求规范V10.docx
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CTCS3级列控系统GSMR网络需求规范V10
科技运［2008］168号
CTCS-3级列控系统
GSM-R网络需求规范
（V1.0）
2008年12月
修改记录
版本号
修改说明
日期
V0.1
新创建
2008.02
V0.2
根据北京全路通信信号研究设计院的讨论意见修改
2008.03.23
V0.3
根据铁道部C3技术攻关组的讨论意见修改
2008.04.08
V0.4
根据铁道部C3接口组通信小组的讨论意见修改
2008.08.07
V0.5
根据铁道部C3标准组、接口组、车载组的讨论意见修改
2008.08.15
V1.0
根据专家评审意见修改
2008.10.20
目录
修改记录I
目录2
1.引言4
1.1目的和范围4
1.2缩略语4
1.3参考文献6
2.CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的界面7
3.CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的业务需求8
3.1数据承载业务8
3.1.1数据承载业务8
3.1.2数据承载业务特性8
3.2补充业务8
3.2.1补充业务8
3.2.2补充业务类型8
3.3铁路特殊业务9
3.4需要特殊说明的问题9
4.GSM-R网络QoS要求10
4.1一般规定10
4.2网络注册时延10
4.2.1定义10
4.2.2指标要求10
4.2.3其它说明10
4.3连接建立时延11
4.3.1定义11
4.3.2指标要求11
4.3.3其它说明11
4.4连接建立失败概率11
4.4.1定义11
4.4.2指标要求11
4.5用户数据帧传送时延12
4.5.1定义12
4.5.2指标要求12
4.5.3其它说明12
4.6链路断开（失效）概率12
4.6.1定义12
4.6.2指标要求12
4.7传输干扰13
4.7.1定义13
4.7.2指标要求14
5.GSM-R网络设计要求15
5.1GSM-R网络与RBC互联的要求15
5.1.1MSC与RBC的连接方式15
5.1.2MSC与RBC的接口设置15
5.2无线覆盖要求15
5.2.1无线覆盖指标要求15
5.2.2无线覆盖范围要求16
5.2.3越区切换要求17
5.3无线小区容量要求17
5.3.1RBC切换区无线容量要求17
5.3.2枢纽和大站无线容量要求18
引言
目的和范围
为明确CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的接口界面，并为承载CTCS-3级列控业务的GSM-R网络设计、测试及产品研发提供技术依据，特制订本规范。
本规范规定了CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的接口界面，并规定了CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的业务需求、QoS要求、网络设计要求等内容。
缩略语
英文缩写
英文解释
中文解释
BSC
BaseStationController
基站控制器
CLIP
CallingLineIdentification
Presentation
主叫号码识别显示
COLP
COnnectedLineidentification
Presentation
被叫号码识别显示
DCD
DataCarrierDetect
数据载波检测
DSS1
DigitalSubscriberSignallingsystemNo.1
数字用户线信令1号
eMLPP
enhancedMulti-LevelPrecedenceandPre-emption
增强多优先级与强拆
EN/EX
转换执行应答器组
GRE
GSM-R网络连接注册信息应答器组
GSM-R
GSMforRailways
专用于铁路的GSM
HDLC
HighlevelDataLinkControl
高级数据链路控制
ISDN
IntegratedServicesDigitalNetwork
综合业务数字网
IGSM-R
IGSM-RInterface
IGSM-R接口
IFIX
IFIXInterface
IFIX接口
LTA
等级转换预告应答器组
MA
MovementAuthority
行车许可
MLPP
Multi-LevelPrecedenceandPre-emption
多优先级与强拆
MSC
MobileSwitchingCenter
移动交换中心
MT
MobileTermination
移动终端
PRI
PrimaryRateInterface
基群速率接口
QoS
QualityofService
服务质量
RBC
RadioBlockCentre
无线闭塞中心
RE
RBC连接应答器组
RN
RBC切换应答器组
TTI
DurationofTransmissionInterferenceperiod
传输干扰时间
TREC
DurationofRecoveryperiod
传输无差错时间（恢复时间）
TRAU
Transcoder/RateAdapterUnit
编译码和速率适配单元
Um
GSMPhase2+规范中定义的空中接口
UDI
UnrestrictedDigitalInformation
非限制数字信息
UUS1
User-UserSignalling1
用户到用户信令1
VBS
VoiceBroadcastService
话音广播业务
VGCS
VoiceGroupCallService
话音组呼叫业务
参考文献
[1]
科技运〔2008〕34号
《CTCS-3级列控系统总体技术方案》
[2]
科技运〔2008〕113号
《CTCS-3级列控系统功能需求规范》
[3]
科技运〔2008〕127号
《CTCS-3级列控系统系统需求规范》
[4]
ETCSSUBSET093
Version2.3.0
《ERTMS/ETCS–Class1GSM-RInterfacesClass1Requirements》
[5]
ETCSSUBSET052
Version2.0.0
《EURORADIOFFFISClass1Requirements》
[6]
A11T600112
《RADIOtransmissionFFFISforEURORADIO》
[7]
PSA167D006
《UICProjectEIRENESystemRequirementsSpecification》
[8]
EEIG：
04E117
《ETCS/GSM-RQualityofService–OperationalAnalysis》
CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的界面
CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。
GSM-R网络为CTCS-3级列控系统安全数据传输提供车－地双向数据传输通道。
CTCS-3级列控系统与GSM-R网络间的接口为IGSM-R接口、IFIX接口，如图1所示。
图1CTCS-3级列控系统与GSM-R网络接口示意图
CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的业务需求
数据承载业务
数据承载业务
数据承载业务是指在GSM-R网络上，从车载侧IGSM-R接口到地面侧IFIX接口的数据接入和传输。
数据承载业务特性
CTCS-3级列控系统需要GSM-R网络提供的数据承载业务具有以下特性：
1）信息传输模式：
电路交换异步透明数据传输；
2）信息传输速率：
GSM-R网络应支持多种速率数据传输，包括2.4kb/s、4.8kb/s、9.6kb/s，其中4.8kb/s异步透明数据传输是承载CTCS-3级列控业务的首选方式；
3）非限制数字信息（UDI）；
4）全速率无线信道；
5）只支持数据传输，不支持话音/数据交替传输。
补充业务
补充业务
补充业务是对基本业务的修改和补充。
补充业务类型
需要GSM-R网络提供的补充业务包括：
1）增强多优先级与强拆（eMLPP），CTCS-3级列控业务的优先级为1级；
2）主叫号码识别显示（CLIP）（可选）；
3）被叫号码识别显示（COLP）（可选）；
4）用户到用户信令1（UUS1）（可选）。
需要GSM-R网络支持的补充业务包括：
多优先级与强拆（MLPP），CTCS-3级列控业务的优先级为1级。
铁路特殊业务
需要GSM-R网络提供的铁路特殊业务包括：
1）基于短号码和小区路由的位置寻址，用于将呼叫路由到对应的RBC（可选）；
2）精确位置寻址（可选）。
需要特殊说明的问题
CTCS-3级列控系统不使用话音广播业务（VBS）和话音组呼叫业务（VGCS），因此SIM卡文件中不定制VGCS及VBS，以避免对CTCS-3级列控业务的影响。
GSM-R网络QoS要求
一般规定
本规范列出的GSM-R网络QoS指标要求仅适用于CTCS-3级列控系统应用区域。
GSM-R网络应支持CTCS-3级列控系统应用条件下，包括隧道、桥梁、车站等应用场合列车到地面、地面到列车的透明数据通信。
GSM-R网络的端到端服务质量是在IGSM-R和IFIX接口上定义的。
本节所列QoS指标适用于列车在各种运行状态下的端到端连接。
GSM-R网络QoS指标要求与网络负荷无关。
网络注册时延
定义
网络注册时延指发起网络注册请求命令“+COPS=1，2，network2select”到收到已成功注册GSM-R网络的标志“+CREG：
1”或者“+CREG：
5”之间的时间间隔。
指标要求
GSM-R网络注册时延应满足：
≤30s（95%），≤35s（99%）。
其它说明
GSM-R网络注册时延>40s时被认定为注册失败。
连接建立时延
定义
连接建立时延是指连接请求方从发起连接请求到收到连接已成功建立的指示之间的时间间隔。
指标要求
移动用户主叫的连接建立时延应满足：
<8.5s（95%），≤10s（100%）。
连接建立时延>10s则认为连接建立失败。
其它说明
连接建立时延包含端到端连接建立中所有环节产生的时延，包括MT产生的时延。
连接建立时延要求与异步承载业务的用户数据速率无关。
连接建立时延要求不适用于基于位置寻址的呼叫。
连接建立失败概率
定义
连接建立失败概率是指连接建立失败次数与连接建立请求总次数之比值。
连接建立失败包括承载业务引起的各种失败类型，连接建立时延>10s是连接建立失败的一种情况。
指标要求
移动台主叫的连接建立失败概率应小于10-2。
用户数据帧传送时延
定义
用户数据帧传送时延是指用户数据帧发起传送请求到该用户数据帧成功传送之间的时间间隔。
用户数据帧是指测试数据帧，长度为30字节。
指标要求
用户数据帧（30字节）传送时延应满足：
≤0.5s（99%）。
其它说明
时延是指从发送端发出用户数据帧的第一个比特到接收端接收到该用户数据帧的最后一个比特之间所需的时间。
链路断开（失效）概率
定义
链路断开（失效）概率是指在累积的单位连接保持时间内非主动释放的累积次数。
指标要求
连接建立失败概率<10-2时，链路断开（失效）概率应<10-2/h。
传输干扰
定义
当接收到的30字节用户数据帧与发送的用户数据帧存在部分或完全偏离，则发生传输干扰。
传输干扰由传输干扰时间TTI和传输无差错时间（又称“恢复时间”）TREC来表示。
传输干扰时间TTI：
从出现第一个出错的用户数据帧开始计时到出现第一个无错的用户数据帧时结束。
传输无差错时间（恢复时间）TREC：
从出现第一个无错的用户数据帧开始计时到出现第一个出错的用户数据帧结束。
出错的用户数据帧是指接收到的30字节的用户数据帧中至少有一个比特与发送的用户数据帧不一致；无错的用户数据帧是指接收到的30字节的用户数据帧与发送的用户数据帧完全一致。
图2传输干扰时间和传输无差错时间
[注]：
HDLC帧指30字节用户数据帧。
传输干扰时间内A、B、C、D四种情况分别为：
A：
HDLC帧的出现早于传输干扰的出现；
B：
无错时间不足以传输HDLC帧；
C：
没有HDLC帧需要传输；
D：
受损HDLC帧的结束晚于传输干扰的结束。
指标要求
传输干扰时间TTI应满足：
<0.8s（95%），<1s（99%）。
传输无差错时间（恢复时间）TREC应满足：
>20s（95%），>7s（99%）。
GSM-R网络设计要求
GSM-R网络与RBC互联的要求
MSC与RBC的连接方式
MSC与RBC之间的连接方式应综合考虑RBC设置地点、管辖区域、MSC设置地点、管辖区域等因素，合理选择，尽可能提高系统的可靠性。
RBC应与其管辖范围相应的MSC相连，当RBC管界跨两个相邻MSC时，应同时连接两个MSC。
MSC与RBC的接口设置
MSC与RBC之间采用ISDNPRI接口（2Mb/s），信令规程采用DSS1信令方式。
MSC至RBC的PRI接口应根据RBC需求进行配置，接口冗余由RBC考虑。
RBC应尽可能连接到MSC的不同外围接口单元上，从而保证某个外围接口单元故障时，RBC仍能通过其他外围接口单元与MSC连接。
无线覆盖要求
无线覆盖指标要求
GSM-R网络无线覆盖指标应满足在95％统计概率下，对于8w的列控机车台，在增益为0dBi的机车车顶天线处的最小接收电平不低于-92dBm。
该电平值考虑了最大3dB机车台馈线损耗和3dB设备老化余量。
工程设计时，应适当考虑其他设计余量，以抵抗各种不可预见因素（如快衰落、气候影响、工程质量影响等）。
无线覆盖范围要求
GSM-R网络应覆盖CTCS-3级列控系统应用区域，该应用区域包括其他等级与CTCS-3等级转换区域。
其他等级向CTCS-3级转换区域，GSM-R网络无线覆盖范围应满足从GSM-R通信电台开始注册GSM-R网络至具备等级转换条件的时间要求（列车以允许的最高速度运行计算距离）。
转换区域的主要操作和所需时间为：
1）GSM-R网络注册：
40s；
2）车载与地面RBC间的连接建立：
10s/次，保证2次GSM-R连接建立时间；
3）车载与地面间的数据交换及司机确认：
20s～25s。
以上总计80s～85s（参见图3），GSM-R网络应按照该时间要求和其他等级到CTCS-3等级转换区域的列车运行时速计算无线覆盖距离。
图3等级转换区域GSM-R网络覆盖范围要求（其他等级～CTCS-3级）
CTCS-3级列控系统地面GRE、RE、LTA、EN/EX应答器组的设置距离应满足图3所示的时间要求。
CTCS-3级向其他等级转换区域，当列车尾部越过CTCS-3/其他等级边界后，车载设备向RBC报告列车位置，RBC接收到位置报告后，将命令车载设备断开与RBC的连接并注销列车注册信息，车载关闭与RBC的连接。
GSM-R网络无线覆盖应保证从转换边界开始到车载设备释放与RBC的连接这段时间内列车所运行的距离。
覆盖长度应考虑“RBC与车载通信5秒时间的运行距离”加“一个列车长度”，参见图4。
图4等级转换区域GSM-R网络覆盖范围要求（CTCS-3级～其他等级）
越区切换要求
在满足设计要求的前提下，GSM-R网络设计应采取措施尽量控制越区切换发生的频率（如控制基站间距等），以避免频繁越区切换对列控数据传输造成影响。
在RBC切换区域以及列控数据传输密集区域应尽量避免跨MSC/BSC越区切换。
无线小区容量要求
RBC切换区无线容量要求
正常情况下，在RBC切换区域，同一列车的两个GSM-R通信电台分别与两个RBC连接。
根据《CTCS-3级列控系统总体技术方案》，在RBC切换区，同一列车上的两个GSM-R通信电台同时与RBC连接的区域参见图5，该段时间主要包括：
1）通信电台2与下一RBC之间建立会话并交互必要信息时间：
40s；
2）列车尾部（最小安全末端）通过RBC切换执行点所需时间：
列车运行一个车长的时间；
3）通信电台1释放与RBC1之间连接的时间：
5s。
图5RBC切换区GSM-R通信电台同时工作区域
枢纽和大站无线容量要求
对于CTCS-3级列控系统，连接到RBC的每个车载设备占用一个无线信道。
在进行GSM-R网络容量规划时，需要特殊考虑枢纽和大站区域，保证CTCS-3级列控业务应用。
在合理的容量规划基础上，枢纽和大站区域的频率配置应结合周边线路上GSM-R网络的频率配置情况，合理地进行规划，控制网络内部干扰。
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