《GSMR系统介绍》PPT课件.ppt

铁路综合数字移动通信系统 GSM-R,铁道科学研究院通信信号研究所 2009年5月,GSM-R是什么?,以GSM Phase 2+为基础 增加铁路专用调度通信功能 功能寻址(FA)：车次号、机车号、司机、车长 基于位置的寻址(LA)：当前车站值班员、当前调度员 增加高级语音呼叫业务(ASCI) 语音广播业务(VBS) 语音组呼业务(VGCS) 增强型多优先级切换和强拆(eMLPP) 适应高速移动应用环境,GSM-R的发展 (一),GSM-R的提出 1993年：国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准组织(ETSI)协商提出 1995年：经UIC评估并最终确认 欧洲铁路通信信号一体化发展项目 - 欧洲铁路运输管理系统(ERTMS) 欧洲列车控制系统(ETCS) 欧洲铁路综合调度移动通信系统(GSM-R) GSM-R为ERTMS提供统一的网络平台 高速列车的语音和数据的可靠传输 跨国列车通信和信号系统的互可操作性 GSM-R标准制定 UIC成立了欧洲铁路综合数字移动通信网络标准化组织(EIRENE) 铁路需求规范 系统需求 功能需求 电磁环境指标 技术标准的制定：设备兼容、终端兼容、业务兼容,GSM-R的发展 (二),系统试验 1997年：24国32个铁路组织签署GSM-R谅解备忘录 UIC成立专门组织MORANE：验证系统可靠性、兼容性等 法国SNCF试验线 1997年，巴黎城内，30km 意大利FS试验线 1997年10月，Prato-Florence-Arrezzo，78km 德国GTS试验线 1998年7月，Stuttgart-Mannheim高速线，27km 工程实施 瑞典：跨国铁路，双网络覆盖 瑞士：二级欧洲列车控制系统(ETCS) 德国：300km/h高速铁路(科隆-法兰克福) ,GSM-R国外现状,德国 32000km 7MSC/64BSC/2800BTS/1IN 9000车载台/150000手机,斯洛伐克 1 MSC/40 BTS,瑞典 7500km 1 MSC/11 BSC/800 BTS/1 IN 2000车载台/5000手机,荷兰 2800km 1 MSC/30 BSC/380 BTS,瑞士 3000km 2 MSC/20 BSC/1200 BTS 2000车载台/20000手机,意大利 7500km 4 MSC/14 BSC/1111 BTS/2 IN,法国 14000km 6 MSC/50 BSC/3000 BTS 10000车载台/50000手机,英国 16000km 2 MSC/50 BSC/3002 BTS 8500车载台,芬兰 5800km 1 MSC/4 BSC/434 BTS 3600移动用户,比利时 3000km 2 MSC/6 BSC/550 BTS 2200车载台/17000手机,捷克 4000km 2 MSC/30 BSC,GSM-R国内现状,青藏线 为列车控制提供通信平台 基础网络由北电网络提供,大秦线 为机车同步操控提供平台 基础网络由华为公司提供,胶济线 CTC区段，列车接车进路预告 基础网络由西门子提供,京津城际铁路 最高运行速度350km/h 预留列车控制数据传输,已开通线路 京津城际、大秦线、青藏线 胶济线、合武线、石太线 2009年开通线路 温福线、甬台温、温福 武广、郑西,GSM-R系统网络结构,GSM-R系统网络要素,交换子系统(SSS) 建立在移动交换中心MSC上，由MSC、HLR、SMSC、AC等构成。 负责端到端呼叫、用户数据管理、移动性管理、固定网络连接等。 智能网(IN) 以业务应用节点SCP为核心，由SCP、SSP、IP、SMS及SCE构成。 实现功能寻址、位置寻址、呼叫限制、智能短信业务等。 基站子系统(BSS) 由基站控制器BSC、基站BTS、编译码和速率适配单元TRAU等组成。 对空中接口Um进行管理，与覆盖区域内的移动台进行通信。 通过A接口接入交换子系统SSS。 操作和维护子系统(OSS) 提供GSM-R网络管理和维护功能：移动用户管理、移动设备管理、网络操作和控制。 由操作维护中心OMC完成具体功能，包括OMC-S、OMC-R、OMC-T、OMC-D等 通用分组无线业务GPRS 铁路数据应用的基础平台：永远在线、高效利用无线资源 由分组控制单元PCU、业务支持节点SGSN、网关业务支持节点GGSN、域名服务器DNS等组成。 固定用户接入交换(FAS) 将固定用户接入GSM-R网络，支持组呼、多优先级切换和强拆等铁路特殊业务。 通过30B+D接口接入MSC，采用DSS1信令。 终端 固定终端：调度台、车站台、有线电话等 移动终端：机车综合无线通信设备CIR、通用手持台GPH、运营手持台OPH、列尾设备等,GSM-R系统业务,语音业务 点对点呼叫 多方通话 广播呼叫 语音组呼 铁路紧急呼叫 公众紧急呼叫 位置寻址 功能寻址 多优先级和强拆 呼叫限制 呼叫转移/呼叫等待 ,数据业务 短信 电路域数据传输 列车控制CTCS-3 调车机车信号和监控 机车同步操控 分组交换数据传输 调度命令无线传送 无线车次号 列尾风压无线传送 用户到用户信令 USS1 USS2 非结构化的补充业务数据 USSD ,GSM-R规划核心网逻辑结构,GSM-R规划信令网逻辑结构,GSM-R规划智能网,MSC,HLR,服务器1,服务器2,数据库,服务器1,服务器2,数据库,主用SCP节点,备用SCP节点,备用路由,业务请求,登记管理,备用路由,主用路由,主用路由,软硬件冗余备份 广域网实现高速互联，保证SCP数据实时同步 主备用方式 - 负荷分担方式,GSM-R规划编号方案,IC+CT+UN (UIN+FC),GSM-R应用调度通信系统,主要功能 点对点呼叫 多方通话 广播呼叫(有线和无线) 语音组呼(有线和无线) 铁路紧急呼叫 公众紧急呼叫 位置寻址 功能寻址 多优先级和强拆 呼叫限制,主要用户 列调：调度员、车站值班员、助理值班员、机车司机、运转车长、机务调度、巡道人员、道口等 货调：货运调度员、中间站货运室值班员、货运员 、其他人员 电调：调度员、变电所值班员、车站值班员、接触网工区值班员、开闭所值班员等 站场：站场集中电话、驼峰调车电话、平面调车电话、货运电话、列检电话、车号电话、商检电话等 ,基于小区位置的寻址,实现过程 机车司机以短号码(1200)呼叫当前调度员 BSC将短号码和机车所在的小区号报告MSC MSC将短号码和机车所在的小区号报告SCP SCP根据小区号将列车当前所属调度区段调度员的ISDN号码发给MSC MSC根据ISDN号码将呼叫路由到列车当前所属调度区段的调度员 机车司机与当前调度区段的调度员进行通话,铁路应用 呼叫当前调度员 呼叫前方调度员 呼叫当前车站值班员 呼叫当前机车信号与调车监控应用节点 呼叫当前机车同步操控无线传输应用节点 精确位置寻址 GPS 公里标(机车运行记录监控装置) 查询应答器,调度台2,调度台1,AUC,调度区段分界,1200,7 1234567,功能寻址,实现过程 调度员以车次号功能号呼叫K56次司机，发起呼叫号码为200755601的呼叫 MSC将号码200755601发给SCP进行分析 SCP对200755601后将K56次机车综合无线通信设备的MSISDN号码发给MSC MSC以MSISDN号码发起针对K56次司机的呼叫 调度员与K56次机车司机进行通话 也可用机车号功能号呼叫K56次司机(牵引机车为SS8-00055：号码为32120005501),铁路应用 车次号功能号的注册/注销 机车号功能号的注册/注销 功能号强制注销 车次号功能号寻址 机车号功能寻址 智能短信 ,铁路紧急呼叫,实现过程 机车司机发起铁路紧急呼叫50 12345 299 。 MSC根据号码中的位置号12345向机车所在相邻3个小区内所有属于铁路紧急呼叫299组的用户发起呼叫，包括调度台、车站台、机车和车长等。 299组内用户进行小组通话。非调度身份的用户采用按讲方式进行单工通话，调度身份的用户的通话则是双工的。 通话完毕，所有用户必须向确认中心发送紧急呼叫通话确认信息，包括用户身份、优先级、通话时长等。 MSC将在1秒内完成铁路紧急呼叫，接续过程中不进行用户身份鉴权。,GSM-R应用调度命令无线传送,主要功能 调度员向辖区内的运行列车发送调度命令/行车凭证。 车站值班员向辖区内的运行列车发送调度命令/行车凭证。 CTC系统自动向辖区内的运行列车发送列车接车进路预告信息。 CTC系统可向指定机车发送调车作业单，并根据调车进路请求自动开放调车作业进路。 列车接收到调度命令/行车凭证进行自动确认、司机手动签收。 通信方式 GPRS 通信协议 UDP 通信过程 调度员向指定机车(车次号和机车号)发送调度命令。 CIR接收到GPRS数据包，对车次号和机车号进行判断，如果符合则向CTC/TDCS调度台发送自动确认信息。 司机阅读完调度命令按“签收”按键，CIR向CTC/TDCS调度台发送手动签收信息。,GSM-R应用车次号校核数据无线传送,主要功能 向CTC/TDCS系统发送车次号校核数据。 向CTC系统发送列车停稳、启动校核数据。 实现车次号校核数据传送目标IP的自动更新。 CTC/TDCS可查询列车当前车次号校核数据信息。 通信方式 GPRS 通信协议 UDP 车次号校核数据发送条件 司机按下运行记录监控装置“开车”按键，列车由非监控状态变为监控状态时。 列车进入新的闭塞分区、进站、出站。 列车运行速度由0km/h上升到5km/h以上时发送列车启动数据。 列车运行速度由非零下降到0km/h并保持5秒以上时发送列车停稳数据。,GSM-R应用列尾风压无线传送,主要功能 输号：建立CIR与列尾装置的一一对应关系。 查询风压：司机操作CIR查询当前列尾风压值。 排风：司机操作CIR向列尾装置发送辅助排风指令。 告警：列尾装置在检测到列尾风压异常时主动向CIR告警。 消号： 拆除CIR与列尾装置的一一对应关系。 通信过程 CIR和列尾装置上电后向GPRS注册，获得IP地址。 列尾装置向域名服务器DNS发送机车号查询信息，等到牵引机车上CIR的IP地址。 列尾装置向CIR发送链路建立请求，CIR应答后完成输号过程。 列尾装置定时向CIR发送当前列尾风压数值。司机按下“风压查询”时可主动查询列尾风压数值。 司机按下“列尾排风”3秒以上，CIR向列尾装置发送辅助排风指令，完成排风过程。 司机按下“列尾消号”，CIR向列尾装置发送消号指令，完成消号过程。,GSM-R应用调车机车信号和监控,主要功能 利用GSM-R网络建立调车机车信号和监控数据传输通道，建立调车监控机车设备与车站设备之间的全双工数据通信。 调车监控车站设备具有与多个机车设备同时进行数据通信的功能。 调车监控机车设备根据机车工作状态自动进入或退出调车监控数据传输状态。 采用GSM-R电路数据(CSD)传输方式，数据传输延时较短，可靠性高。 通信过程 机车进入调车状态时，调车监控机车设备请求机车综合无线通信设备CIR建立数据链路。 CIR拨号1800呼叫当前调车机车信号和监控应用节点，建立电路数据传输通道。 调车监控机车设备与车站设备进行双工数据通信，传输调车机车信号和监控数据。 机车退出调车状态时，调车监控机车设备通知CIR退出电路数据传输状态。,GSM-R应用机车同步操控数据传输,主要功能 利用GSM-R网络建立车载通信单元OCU与机车同步操控应用节点AN之间的永久电路数据通道。 AN根据列车编组建立主控机车OCU与3个从控机车OCU之间的数据会议，将