GSMR系统的组成及业务功能.docx

1、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

2、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eMLPP VBSVGCSGSM基础设施铁路运营特色电信业务- ASCIGSM电信业务图3-1 GSM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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、，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

8、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

9、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。 Marine1 1!1 i 1】 】1 1 1 1!30 40I I I I I 】 I L I I 1 I I I0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

10、 0.8 0.9 1.0 12 1.4 1.6 1.8 2.0 2.4ShortWave - International Broadcast - Amateurcb|1 l 1 4 . I 4 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 24 26 2830 MHzIWSSIF TV 7 41 1 ! 1 Cellular03 040.5 0 6 0 7 0 8 0 9 10 12 14 16 18 2 0 2.4 3 0 GHz3 4 5 67 8 9 10 12 14 16 18 20 24 30 GHz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

11、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）930.0001010887 200932. 2001000885. 200930.2001011887 400932. 4001001885.400930.4001012887 600932 0001002885.6009306001013887 800932 8001003885.8009308001014888 000933 0001004886.0009310001015888 200933. 2001005886.200931 2001016888 40U933 4001

12、006886.4009314001017888 600933 0001007886.600931 &301018888 800933 8001008886.800931 &301009887.000932000图3-4 GSM-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

13、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。BTSTDMAsMS3MS2图3-5时分多址常规的多址方式有三种：频分多址（F

14、DMA）,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。

15、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