（通信与信息系统专业论文）gsmr网络管理系统中配置管理信息模型的研究.pdf

摘要 捅要 g s m r 是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系 统g s m 平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信 系统。采用g s m r 系统能够降低运营成本、提供铁路运输效率以及 安全性。其应用目前在欧洲很多国家已经获得了成功，我国的青藏铁 路沿线也采用g s m r 系统进行通信。 论文首先简单地介绍了我国铁路发展现状以及对通信系统的需 求，进而引出g s m r 系统。然后对g s m _ r 系统的技术特点、体系 结构进行简单的介绍。g s m r 在原有g s m 业务的基础上，增加了语 音调度业务和铁路应用，以适应铁路系统的特殊要求。在网络结构上， g s m r 系统保留了g s m 的基本结构，同时还增加了一个存储组呼属 性的寄存器来实现网络功能，即组呼寄存器( g c r ) 。 论文给出了与具体厂家无关、版本无关、技术无关的g s m r 网 管中心( n m c ) 和操作维护中心( o m c ) 间的网管接口功能需求， 提出了g s m r 网络管理模型并详细的阐述了配置管理的功能需求。 根据接口的功能需求，论文提出了瓜p 信息模型。在g s m r 系 统中，m p 指的是e m n m 和n e n m 之间的i t f - n 接口。i r p 信息模 型分为信息服务和网络资源模型两部分。信息服务定义了一系列和协 议无关的操作和通知，用于m a g e r 从a g e n t 获得配置信息。网络资 源模型中定义了支持故障管理和性能管理的必须资源、基本属性以及 各对象之间的基本关联关系。论文采用u m l 对信息服务的接口进行 描述，定义了获取管理对象属性、管理对象所在容器、版本信息等基 本操作以及对象创建、删除、属性改变的基本通知。网络资源模型包 括通用网络资源模型和g s m r 网络资源模型两部分，g s m r 网络资 源模型中的管理对象类继承自通用网络资源模型。沦文采用u m l 图 对资源模型中各管理对象类之问的关系进行了描述，并定义了各管理 对象类的基本属性及其相关通知。 从定义的信息模型出发，论文提出了基于c o r b a 的解决方案。 将信息模型中定义的各种操作和通知及其参数和属性映射到解决方 案，给出了几个管理对象类相应的i d l 以及i d l 到j a v a 的映射实例。 关键词：g s m r 网络管理配置管理信息模型整合参考点c o r b a 北京交通大学硕士学位论文 a 8 s t r a c t g s m ri sad j 百t a lw i r e l e s sc o m m u n i c a t l o ns y s t e mt om e e tt h e e e d so fr a i l w a yd e v e i o p m e n t i t l sb a s e do ng s m ，w h i c hi st h em o s t m a t l a n dm o s tc o 蛐o np u b l i cw i r e l e s ss y s t e m g s m rs y s t e mc a n r e d u c e0 p e r a t i n gc o s t s ，i m p m v et h er a i l w a yt r a i l s p o ne f f i c i e n c ya n d s a f e t y 1 th a sb e e ns u c c e s s f u li nm a n yc o u m r i e si ne u m p e a n di nc h i i l a ， g s m rs y s t e mi su s e da 1 0 n gt h eo i n 曲a i t i b e tr a i l w a y 1 1 1 i sp a p e rb r j e n yi n t r o d u c e dc h i na i sr a i h v a yc o n s t r u c t i o na n dt h e r e q u j r e m e n t s o fc o m m u n i c a t i o ns y s t 锄s t 1 1 eg s m - r st e c h i l i c a l c h a r a c t 钉j s t i c sa i l da r c h i t e c t i l r ej sp r e s e n t e d c ) m p a r e dt og s ms e i c e ， t h eg s m rs e r v i c eh a sm o r es e r v i c e si no r d e rt om e c tt h er a i l w a y s s p e c i a ln c e d s ，s u c ha sv b s ，v g c sa n dr a i l w a ys p e c i f ka p p l i c a t i o n s ，i n n e t w o r ks t r i l d u r e ，g s m rs y s t e mr e t a i n st h eb a s i cs t m c t u r co fg s m ，a d a l s oa d 如d 黟o u pc a l lr e g s t e r s ( g c r ) 。 t l l i sp a p e r 舀v e st h ei n t e a c ef i i c t i 0 r e q u ir e 】_ i l e n tb e m e e n 衄ca n d o m c ， w h j c hi s m a l l u f a c t u r e 】o d 印e n d e n t ，v e r s i o n - i n d e p e n d e n t a i l d t e c h n o l o g y i l l d 印e n d e n t t h ec o n 矗g u r a t j o nm a n a g e m e n t j sa l s o i n t r o d u c e d a c c o r d i i l g t ot h ei n t e r f a c ef i l n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s ， c h ei r p i n f o 瑚a t i o nm o d e li s p r e s e n t e d i ng s m - r ，皿pi s t l l e i t f _ nb e t w e e n e m n ma n dn e n m m pi n f o n n a t i o nm o d e li i l c l u d e si n f o n n a t i o n s e n ，i c ea n dn e t w o r kr e s o u r c em o d e i o 限m ) i i i f o 珊a t i o ns e i c eh a s d e f i n 王t i o no fp r o t o c o l i n d 印e n d e n to p e r a t i o n sa n dn o t i 6 c a t i o n s ，、袖i c hi s u s e df o rt l l em a n a g e rt og e tc o n f i g u r a t i o ni n f o n n a t i o nf r o mt h ea g e n t n r md e f i n e sr e s o u r c e sw h i c ha r e n e c c e s s a r y t o s u p p o n f a u l t m a n a g e m e n ta n dp e r f o r m a n c em a j l a g e m e n t i ta l s od e f 址e sa s s o c i a t i o n s b e 咐e e no b j e c t s 1 1 1 i sp a p e rd e s c r i b e si n f 0 咖a t i o ns e i c ei n t e r f a c eb y u m i d e f i n e sb a s i co p e r a t i o n s ，s u c ha sg e t l i n go b j e c t s a n r i b u t e s ， n t a i n m e n t s ，v e f s i o nj n f 0 瑚a t i o n sa n dn o t i f c a t i o n sf o ro b j e c t s c r e a t i o n ， d e l e t i o na da t t r i b u t ev a l u e sc h a l l g e n r mi 1 1 d u d e sc o m m o nn r ma n d g s m - rn r mw h o s em a n a g c do b i e c tc l a s si si n h e r i t e dt m mc o m m o n a b s l r a c t n r m t h ep a p e id e s 叫b e sa s s o c i a t i o n sb e 聃e e nm a i l a g e do b j e c t sb y u m la i l dd e 丘n e sa t t 墒u t e sa n dn o t i f i c a t i o no fm a a g e do b j e c t s a c c o r d i n gt oh l f o 珊a t i o nm o d e l ，p a p e rp r e s e n t ss 0 1 u t i o ns e tw h i c h i sb a s e do nc o r b a o p e t a t i o n s ，n o t i e c a t i o n s ，p a r a m e t c r sa n da n 五b u t e s d e 6 n e di ni n f o 珊a t i o nm o d e la r em 印p e dt ot h i ss o l u t i o ns e t ) la i l d i d l t o _ j a v am a p p j go fs e v e m lm a l l a g e do b j e c t sa r ep r e s e n t e dt o o k e y w o r d s ：g s m rn e t w o r km a i l a g m e n t c o n f i g w a t i o nm a n a g e m e m i 1 1 f o r i n a t i o nm o d c ll r pc o r b a 3 第1 章绪论 1 1 我国铁路的发展需求 在我国，铁路是连接主要城市和偏远地区最为经济适用的货运和 客运方式，长期以来在我国交通运输体系中发挥着骨干作用。为了适 应经济高速发展的需要，我国提出了铁路跨越式发展的战略，目标是 建设一个发达的铁路网，到2 0 2 0 年实现铁路的信息化，使主要技术 装备达到发达国家水平，从而为社会和经济的发展提供可靠的后备支 持。 近十年以来，我国铁路经历了重载运输、电气化改造、既有线提 速、秦沈客运专线建设等一系列的技术进步，推动了通信信号技术的 发展。截至2 0 0 2 年底，我国铁路营业里程己达7 19 0 0 k m ，位居世界 第三位。在这样庞大的铁路交通运输网中，要想大幅度提高铁路复线 率、电气化率、自动闭塞比重，实现主要繁忙干线客货分线运输，只 能选择一种新的铁路数字移动通信技术。我国铁路f 在朝高速铁路、 客运专线方向发展。经过几年的不断提速，我国铁路已形成1 3 0 0 0 l 。m ， 速度达1 2 0 一1 6 0 k n 讹的快速铁路网，广深线已达2 0 0 k m m ，秦沈客运 专线运营速度达到2 5 0 k l l 以上。未来5 至1 5 年，我国快速铁路和 高速铁路将会有很大的发展。铁路提速和客运专线网络化、智能化、 综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综 合移动通信系统，以及透明、双向、大容量的车地间安全和调度指挥 的信息传输通道，而g s m - r 就能满足上厩要求的一种移动通信系统。 g s m r 是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，是我 国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统。最初开发g s m r 的原 因是无线频率的利用效率较低，铁路网络之问不同的通信系统的互操 作性有限。1 9 9 2 年，欧洲铁路的主管组织u l c ( 国际铁路联盟) 认为， g s m 正在逐渐成为移动通信的实用标准，并发现g s m 的功能能够为 铁路的新型数字通信系统提供一个理想的平台。1 9 9 5 年，m o 凡埘e ( 欧洲铁路移动无线电通信) 项目启动，e 眦n e ( 欧洲铁路综合数 北京交通大学硕十学位论文 字移动通信网络) 制定的标准得到认可，开始生效。 1 。2g s m r 技术简介 n 1g s m r 基于g s mp h a s e 2 + ，典型的基于g s m r 的铁路通信网 与普通0 s m 网并无大的区别，在其网络的网元、标准接口和连接的 扩展上也无大的区别。在公网中正引入一系列新技术，如优化利用频 率以提高网络容量、在高话务量区域( 如车站) 使用微蜂窝，以及多层 覆盖根据速度进行越区切换等，这些技术略加改动即可用于铁路。区 别主要在于由铁路网特殊需求引起的网络结构和规划上的区别。 g s m r 主要要实现的目标包括： 实现铁路网络的互联互通 降低铁路运营成本 提高高速铁路的安全性 为旅客和铁路职工提供丰富的新业务 f 2 )中国铁路发展g s m r 的唯一目的是要为铁路运输现代化服 务，使铁路达到安全、高效、舒适，同时还能为旅客提供大量信息服 务。对于g s m _ r ，来自铁路网的特殊要求主要有： 1 1 高达2 0 0 5 0 0 k m h 的无缝通信 有限频点数( 例如2 0 个) 的有效利用 3 ) 载干比( c a ) 至少1 2 d b 4 ) 在一个制定区域内，9 5 的时段以及9 5 的覆盖率，信号强 度大于一9 0 d b m 5 1 即使在g s m r 网之间切换，成功率也必须高于9 9 5 6 1 根据所使用的业务，传输通道和网络设备必须有很高的可用 性，隧道内的覆盖 n 在车站和编组站场内覆盖要好 8 19 5 的通话建立时间要求较高，其余5 不高于标准的1 5 倍 ( 3 1g s m r 通常可以在一秒钟内立即提供紧急呼叫连接，而一般的 g s m 呼叫需要十秒钟。每一个g s m r 用户都会被分配优先级，其中 紧急事件的优先级最高。紧急呼叫享有优先权，如果没有其它可用的 信道，紧急呼叫将抢占正在使用中的一般呼叫的信道。 1 3g s i i 卜r 的价值 1 1 通过采用开放的标准技术降低运营成本 使用最新的基于标准的g s m r 设备运营商能够大大减少基站的 部署数量。一些g s m r 的运营商在从模拟技术向g s m ，r 演进的过 程中，已经实现了在基站数量减少的前提下，可使用业务资源反而成倍 的增加。标准的接口推动了g s m r 网络之间的互联互通，以及g s m r 运营商之间商务和运营规程的融合。基站的减少、运营效率的提高为 铁路运营带来了成本的节约。 2 ) 通过重复使用大量市场验证的技术降低投资成本 因为g s m r 是基于公众g s m 蜂窝通信技术，g s m r 的终端的 价格远远低于纯粹的专网无线技术( p m r - p r i v a t em o b i l er a d i o ) 采用 的终端。类似的成本节约通用适用于g s m r 的网络平台，网络平台 采用了大量市场验证过的产品，同时完全适合铁路使用。这是选择 g s m r 技术建设新型铁路数字无线通信平台的决定性因素。 3 1 采用可持续发展的系统，为铁路设计用于铁路运营 采用g s m 的基础平台，欧洲电信联盟( e t s i ) 和欧洲综合铁路 无线增强型网络e i r e n e ( e u r o p e a l lh t e g r a t e dr a i l w a yf a d i oe n h a n c e d n e t w o r k ) 将g s m r 特殊的接口进行了标准化工作，创建了开放的和 全面互通的国际标准。与原有的模拟系统相比，这给g s m ，r 带来了 更具有竞争力的环境，推动着铁路运营成本的节约。 g s m r 是为铁路设计的，并为铁路服务的系统。它开放的接口 结构能够保证市场上多厂家的产品能够集成为一个完整的系统。在公 众移动网开发的新功能可以很容易地集成到g s m r 系统中，而不需 要额外的专用解决方案。这保证了投资的安全性，同时保证了g s m r 系统与电信市场同步发展。 4 ) 提高高速铁路的安全性 g s m r 向铁路运营商提供了量身定做的系统，满足话音和数据 业务的通信需求，并大大提高了高速铁路( 最高5 0 0 公里小时) 运 营的安全性。g s m r 改善了铁路职工的工作条件，增强了日常工作 的安全性，运营商能够同时运营更多的列车，提高列车的运行速度， 减少列车晚点的情况，提高乘客的满意度。 北京交通大学硕士学位论文 1 4g s m r 的实际应用与前景 1 4 1g s m r 技术在国外铁路的应用己取得了成功经验 1 9 9 9 年第一个g s m r 网络在连接瑞典到丹麦的o r c s 佃d 大桥建 成并投入运营。o r e s u n d 大桥铁路线属于瑞典s m b a n v c r k e t 全国线路 工程的部分，全国线路工程分为四期实施，覆盖线路总长7 2 0 0 k m ， 第一期工程的设备安装、调试和验收己经在2 0 0 0 年夏天完成并投入 商业运营，共采用了】台交换机，6 台基站控制器和2 6 0 个基站。随 后，瑞士、德国、荷兰、法国、西班牙、匈牙利、美国等相继建设了 自己的g s m r 系统。 1 4 2g s m r 技术在我国的应用 目前，我国长达1 1 4 2 公里的青藏铁路正在建设中，这是第一条 往返于“世界屋脊”之上的铁路。它将成为亚洲第一条完全基于 g s m r 铁路无线通信系统，而无需传统的模拟系统作为后备支持的 试验铁路。此外，它还是亚洲第一条采用g s m r 来传输用于列车控 制的安全数据的试验铁路，并采用双重覆盖的解决方案来增强系统的 可靠性。它针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点， 为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系 统。为加快铁路信息化建设步伐，铁道部决定率先在正在建设的青藏 铁路格拉段中1 8 6 公里的铁路线上进行g s m r 试验网络覆盖，目前 己建成2 9 座高4 5 米的无线通信铁塔，相关设备安装也己完成。经实 际运行表明，该系统设备性能稳定，系统运行正常，达到了既定目标。 目前，我国铁路上已开通或正在建设g s m r 网络的铁路线有青藏线( 格 尔木一不冻泉) 、大秦线和胶济线。预计到2 0 0 8 年建成覆盖全路主要 干线和重点枢纽地区的g s m r 网络，到2 0 1 5 年建成覆盖全路的g s m r 网络。 1 4 3 在我国的发展前景 为了适应中国铁路实现跨越式发展的需要，铁道部己经计划在全 国铁路系统中逐步建立起一套符合中国铁路发展需求的通信网络，经 过多方考察论证，确定目前世界领先的g s m r 系统是最适合中国铁 路建设的通信系统。整个网络将在2 0 0 6 年底完成，覆盖铁路线达5 0 0 0 公里。在京九、京。、陇海、京沪等六大干线上率先利用，在以后的 城际客运专线、快速铁路中将得到广泛推广。其特点有： 1 1 自动化列车控制一允许列车在没有驾驶员控制的情况下自动 行驶，在列车和列车控制中心之间持续进行位置信息和运行 授权信息的交互使用，保证可靠性和安全性。 2 ) 列车无线通信一支持调度员到司机和司机与司机之间的通 信，通过先进的语音服务提高性能和安全性，如地址相关访 问，语音组呼服务和语音广播服务等。 3 1 调车组通信系统一提供先进的服务( 包括语音组呼服务，语音 广播服务，紧急区域广播和优先呼叫抢占) ，通过机车在列车 尾部推进，列车驾驶员接收列车前端车头扳道员的指示，排 列列车车厢。 本地服务组通信一在车站的某个地点，为大范围的员工提供 语音通信，包括火车站负责入和司机之间以及轨道旁的员工 之问。 g s m r 还开启了通向未来的大门一通过新型的服务，如在线信 息、车内娱乐和通信，探索先进的客户应用的潜力。 1 4 4 亚太地区的前景 对于在人口密集的城市和偏远地区之间有效地部署g s m r ，澳 大利亚提供了一个极好的范例。在澳大利亚的中心，铁路通信可以从 g s m r 网络切换到卫星或者c d m a 网络。g s m r 也具备将这些技 术进行端到端整合的潜力，使其集中到一个车内控制台上。即时紧急 呼叫连接还能使驾驶员对铁路网络上的潜在问题进行更先进的预警。 北京交通大学颤士学佗涂文 第2 章铁路g s m - r 通信系统 2 1g s u r 业务模型 g s m r 是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统， 它基于g s m 的基础设施及其提供的高级语音呼叫业务( a s a ) ，其 中包含增强多优先级与强拆( e m l p p ) 、语音组呼( v g c s ) 和浯音 广播( v b s ) ，并提供铁路特有的渊度业务，包括：功能寻址、功能 号表示、接入矩阵和基于位置的寻址，并以此作为信息化平台，使铁 路部门用户可以在此信息平台上开发各种铁路应用。下图为g s m r 系统的业务模犁层次结构图。 f 。_ _ i 丽丽虿_ _ _ 了。 厩丽磊荪函i _ 1l _ _ _ _ _ 诵而覃习 。l 。垩! 登墅一j 匕塾望堡芝- - ：j 路f 曩_ _ i _ _ 两面晒蒜曩_ _ _ _ 曩_ i _ 1 席= 二二= = 二二二二二= 二二= = 二二= = = = 二二= ：= ： 用 二高速数字粤堡二j _ _ _ _ _ _ 。_ 面丽屋柃舭_ _ _ 【- 一 j f 墨_ 。_ 疆面蕊丽纛i - _ _ _ 了_ _ _ _ _ j | ij 露面i i 曩_ _ _ 铁路基赤业务 阂匿圈縻1 l 一- - 一羔 _j 匕。jl 高数语音呼叫e 衄胛 卜v 6 c s卜 一_ _ _ _ _ 矗m 基础设施一_ ；_ _ i _ _ _ _ _ _ _ _ 一一。_ - _ 图g s m _ r 系统业务模型示意图 从上图可以看出，g s m m 的业务模型可以概括为： g s mr 业务二二g s m 业务+ 语音调度业务+ 铁路应用 2 1 1g s m 业务 g s m 业务包括电信终端业务、 g s m 业务包括电信终端业务、 电信承载业务和补充q p 务。 电信承载q k 务和补充业务。 铁路g s m r 通信系统 2 1 2 高级语音呼叫业务( a s c i ) e m l p p ：对各种铁路业务预先定义成7 个业务等级a 、b 、0 、1 、 2 、3 和4 级，并将设置存放在h l r ( 归属位置寄存器) 中。当网络 出现无空闲业务信道状态时，高优先级呼叫可立即打断低优先级呼 叫。 v g c s ：指主叫用户呼叫属于预定义组呼区和组i d 的被叫用户。 在v g c s 中需要预先设置调度员和业务用户。所有业务用户在组呼进 行当中只占用一个业务信道，且在同一时间只能由一个业务用户讲 话。 v b s ：与v g c s 具有相似的业务功能，只是业务用户没有讲话的 权利。 2 1 3 铁路基本业务 功能寻址：功能寻址时g s m r 的特性，它允许用过功能号来呼 叫用户，而不是通常情况下的按照用户使用的终端设备来寻址。功能 寻址是通过编制功能号实现的。这个特性保证了用户功能号码与其用 来应答的物理终端之间的独立性。 功能号表示：功能号是将铁路用户根据其当前行使的职能进行编 号，这个号有可能是非永久的，需要注册和注销。 接入矩阵：接入矩阵定义哪些签约用户在网络中与其他签约用户 联系。 基于位置的寻址：是指将移动用户发起的用于预定功能的呼叫路 由到一个与该用户当前所属位置相关的目的地址，例如：司机呼叫调 度员或车站值班员，网络需要根据司机当前所处的位置来确定是哪一 个调度员或车站值班员。 2 1 4 铁路应用 研究和分析了我国铁路通信要求之后，给出能使得铁路通信系统 投入经济运行并已经实现的应用。其中部分应用解释如下： 区问移动通信：代替区间通话柱，满足紧急救援、应急抢险通信 指挥的需要，灵活方便。同时实现区间作业人员的移动通信。 北京交通大学硕士学位论文 尾部风压检测：尾部风匿状态由车尾装置移动设备获取，通过 g s m - r 网络传输数据信息，机车司机随时可以查询、反馈车尾工作 状态。这种方式的优点体现在：在复线区段或临线，追踪列车之间不 会相互干扰；在隧道内也能传输。 列车制动控制( 钔) ：车地之间的信息传输通道采用双向无线 通道。地面控制中心或基站所发出的信号由列车上的天线接收。基于 g s m r 传输平台，提供车地之间双向安全数掘传输通道。准确的定 位由g p s 或其他的定位服务经g s m r 传输获得，a t c 将最终代替现 有的信号和列车控制系统。 旅客业务：旅客业务不是铁路运营所必需的，但能增加旅客的舒 适性，如购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。 2 2g s 啊一r 网络概述 典型的g s m r 网络是在沿路轨方向安装定向天线，以形成沿轨 的椭圆形小区；在话务量较大但对速度的要求较低的编组站内采用扇 形小区覆盖；人口密度不高的低速路段和轨道交织处一般是无c t c s 系统的农村区，采用全向小区覆盖。每个小区有一个或几个基站收发 信机，数目的多少由话务量决定。 一个基站控制器一般负责管理一个或多个小区。基站控制器与移 动交换机访问位置寄存器( m s c 厂v l r ) 通过a 接口相连。m s c 提供 与其他网络的接口，它的主要功能是完成呼叫交换、控制移动台的位 置更新和越区切换过程。归属位置寄存器( h i 瓜) 通过7 信令连 接到g m s c 和v 】盈进行国内及国际寻址，其数据库与a u c ( 鉴权中 心) 相连。现存的p a b x i s d n 电话网络将直接与m s c 相连，对于 智能网( i n ) 的接入也很容易。 g s m r 系统保留了g s m 的基本结构，同时还需要个存储组呼 属性的寄存器来实现网络功能一一组呼寄存器( g c r ) 。g c r 实际 上相当于一个数据库，存储有关语音组呼的信息。它被视为一个新的 网络节点，可以放在直接与m s c 相连的p a b x 中，【乜可以放在m s c 巾，或者作为h l r 的组成部分。 在空中接口方面，g s m r 在g s m 的基础上增加了通知信道 ( n c h ) ，用来传送包含组呼信息和组呼信道信息。n c h 的位置在 8 铁路g s m r 通信系统 b c c h 的系统消息中传播。 2 3 铁路g s m r 通信系统的结构及组成 2 3 1 铁路g s m r 系统的结构如下图所示： r _ l 竺! g p r s b s 8 r 一r 。_ _ _ _ _ _ n _ _ 一 i 铁路信息系统 6 6 s “f 8 g 8 “ 嵋一 p c 医萄孬萍翮 匿蒌霪篁卜圈；l 电话时 f 一”l f 公盘电话网l 。广 广_ 丽 广丽门； i ：b s 。f l 当坚_ _ jl ! ! | 一j 一 图g s m r 系统的结构示意图 2 3 2 铁路g s m r 通信系统的组成单元 a 移动业务交换中心( m s c ) 对位于m s c 所覆盖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体， 是g s m r 系统与其他通信网之间的接口。除了完成固定网中交换中 心所要完成的呼叫控制等功能外，还要完成无线资源的管理，移动性 管理等功能。为了建立至移动台的呼叫路由，每个m s c 应能完成网 关m s c ( g m s c ) 的功能，即查询位置信息的功能。 b 拜访位置寄存器( v l r ) m s c 为了处理所管辖区域中m s 的来话去话呼叫，所需检索信 息的数据库。v u t 存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码， 所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数。 匿圈 蜜 北京交通大学顿+ 学位论文 c 归属位置寄存器( h l r ) 网络运行管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都 应在某归属位置寄存器注册登记。为建立至移动台的呼叫路由，h l r 主要存储两类信息：有关用户的参数和有关用户目前所处位置的信 息。 d 设备识别寄存器( e i r ) 存储有关移动台设备参数的数据库，主要完成对移动设备的识 别，监视，闭锁等功能。 e 鉴权中心( a u c ) 为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数( 随机号码凡埘d ， 符号相应s r e s ，密钥k c ) 的功能实体。 撮，a u c 一般合设于一个物理实体中；且，m s c 合设于一 个物理实体中；m s c ，v l r ，脚m ，a u c ，e 瓜也可都设置于一个物 理实体中。 f 基站子系统( b s s ) 在一定的无线覆盖区中，由移动业务交换中心( m s c ) 控制，与 m s 进行通信的系统设备。一个b s s 的无线设备可包含一个或多个小 区的无线设备。根据其功能，b s s 可分为基站控制器( b s c ) 、基站 收发信机( b t s ) 以及编译码和速率适配单元( 1 r a u ) 两类功能实 体。 ( 1 ) 基站控制器( b s c ) 负责其控制范围内的小区的资源管理，为其覆盖范围内的移动终 端指配或释放信道，它的主要功能是当移动终端在其控制范围内的不 同b t s 之间移动时，完成内部切换。 ( 2 ) 基站收发信机( b t s ) 基本功能是从空中接u 接收或发送无线信号。 ( 3 ) 编译码和速率适配单元( t r a u ) 其功能是在b s c 和m s c 之间提供语音编码和速率适配功能，将 1 3 k b s 的话音或数据转换为6 4 k b s 的数据。 g 终端子系统 固定终端包括：调度终端、车站终端及其他用户电话机，以及呼 铁路g s m r 通信系统 叫记录和录音系统等设备。移动终端由移动设备和s i m 卡组成。移 动设备包括机车综合通信设各( c i r ) 、列控数据传输设备、列尾装 置主机和手持台。s i m 卡上存储与用户相关的所有身份特征信息、安 全认证和加密信息等。s i m 卡上存储与用户相关的所有身份特征信 息、安全认证和加密信息等。 h 操作维护中心( o m c ) 操作维护g s m r 网的功能实体。 2 4 话路网网络结构 根据全网的话务流量、流向，综合考虑网络结构应清晰、便于组 织实旌，兼顾技术经济的合理性以及运行维护管理等因素，将全网划 分为两级结构。 2 4 1 移动业务本地网网络结构 a 移动业务本地网组成 移动业务本地网由移动交换中心( m s c ) 、网关移动交换中心 ( g m s c ) 和归属位置寄存器h i 且等设备组成。 m s c 负责疏通移动业务本地网内移动用户的来去话务，g m s c 负责疏通其它通信网用户对本地移动用户的来去话务，g m s c 可以单 独设置，也可以与移动端局m s c 合设。多个m s c 合用一个h u t 。 每个移动业务本地网中应相应设立一个h l r ，必要时可增设h l r ， 用于存储归属该移动业务本地网的所有用户有关数据。 b 铁路g s 卜r 网划分为若干个移动业务本地网 原则上，移动业务本地网与c 2 以上铁路固定本地电话网的范围 一致。铁路长途区号为二位的c 2 地区都可建本地网，长途区号为三 位、四位的地区原则上归入长途区号为二位地区的本地网内，特殊情 况可以建设本地网。 cm s c 设置原则 根据业务需要和经济合理的前提下，一个本地网中可设一个m s c 或多个，也可以几个本地网合设一个实体m s c 。一个m s c 负责一个或 若干个铁路调度区域。 m s c 容量应合理，远期规划达不到1 万门的移动业务本地网 北京交通人学硕上学位论文 原则上不单独设置m s c ，有特殊业务需求的地区可适当降低设 局门限。 m s c 应尽量设置在铁路运输指挥管理中心和铁路信息化的信 息流中心。 m s c 设置地点应有利于实现有线调度业务与无线调度业务的 融合。 高速铁路及开展c t c s 一3 级以上二业务的线路，应尽量减少列 车运行过程中跨越m s c 管辖区域的次数。 d 在移动业务本地网中，m s c 与其所在地铁路固定电话网的网关局的 连接 网关局( g m s c ) 为与其他网间的互连互通点，与m s c 同址设 置。一个m s c 覆盖多个本地固定网时，g m s c 应与每个本地固定网 关口局直达互连互通。若对方设有接口局，g s m r 网关局可直接接 入对方接口局；若对方无接口局，则直接接入对方的长途局，或由双 方的运营公司协商决定。 尚未设实体m s c 的本地网，应将本地的铁路固定电话网长途局 与它所利用的实体m s c 相连。未设实体m s c ，f 乜没有设置g s m r 基站的地区，可将汇接局( 或端局) 经长途局与实体m s c 相连。 2 4 2 移动业务汇接网的网络结构 移动业务汇接中心( t m s c ) 为大区长途话务交换中心，负责汇 接所在区域的长途来去话务。t m s c 宜设于铁路局所在地或铁道部批 准的地点。 t m s c 之间应以基干路由网状相连。 大区汇接中心宣按单独设置的移动业务汇接中心( 即不带用户只 做汇接) 设计。 各移动业务本地网的m s c 、g m s c 应与其相应的大区汇接中心 相连。同时配置备用传输通道，接入相邻的大区汇接中心。备用方式 为冷备用，当主用t m s c 故障时，通过传输系统的倒换，接入备用 t m s c 。 当一个移动业务本地网过大时，可分为两个移动业务本地交换 网。 铁路g s m - r 通信系统 任意二二个移动端局间若有较大业务量时，可建立直达中继。覆盖 区相邻的二二个m s c 间设置直达中继。 2 4 3g s m r 调度通信系统 a 系统功畿及组成 系统功能包括干、局线调度通信、列车调度通信、货运调度通信、 牵引变电调度通信、区段专用调度通信和站场通信。 系统主要由g s m r 网络、f s c 、调度台、车站台、机车台和作 业手持台及其他固定终端等组成。 b 固定用户接入交换机f a s 的设置原则 1 ) 在铁道部、铁路局、铁路分局设置固定用户接入交换机f a s ， 组成f a s 网络，f a s 就近与m s c 连接； 2 ) 沿线车站根据需要设置f a s ，接入分局f a s 。 3 ) 现有干调网、数调网应改造升级，接入0 s m r 网络。新建线 调度通信网建设及既有线干调网、数调网更新改造应符合接 入g s m r 网络的技术条件。 c 接口与信令 1 ) f a s 与m s c 之间通过3 0 b + d 接口连接，接口信令采用d s s l 。 2 ) 机车台和作业手持台内部设置有g s m r 信道机模块，通过空 中u m 接口接入g s m r 网络。 3 ) f a s 与调度台、车站台通过i s d n 2 b + d 接口连接，接口信令 符合固定用户接入交换机与操作台( 包括调度台和值班台) 间的接口与信令规范要求( 暂行) 的要求。 4 ) f a s 与其他固定终端通过2 b + d 或z 接口连接。 北京交通大学硕士学位论文 第3 章g s m r 网络管理模型 3 1 网络管理体系结构 g s m r 网络管理系统采用二级结构，包括全园网管中心、本地 网管系统。 全国网管中心可以对全路g s m r 网进行监控。 本地网管系统由0 m c 、各网络单元及它们问的数据链路构成。 安装运行在m s c 端局所在地网管中心，负责采集处理本业务区内各 个网络设备的详细配置数据、网络运行的性能数据和实时故障数据， 并支持对各个网络设备的集中监控与操作维护。本地网管系统通过广 域网连接到全国网管中心。 g s m r 网的管理系统应包括无线网络管理子系统( o m c r ) 、 交换网络管理子系统( o m c s ) 、直放站及中继器管理子系统 ( 0 m c t ) 、智能网网管子系统( 0 m c ，i ) 、固定接入交换管理子系 统( o m c 。f ) 和数据业务管理子系统( o m c - d ) 等。 3 1 1 各管理层的主要功能要求 a 网络单元层n e n e 的配置应便于维护人员进行正常的维护活动，并能提供识别 故障问题条件和管理维护活动所必需的全部信息。n e 必须提供下列 操作维护功能： ( 1 ) 分布式操作维护功能 1 1n e 设备和相关电路接口、信令系统功能及传输系统的故障检 测 2 1 故障定位 3 ) 为隔离故障而隔离不完善的设备 4 1 故障记录和存储，存储时间不低于3 天 5 1 性能测试功能 6 1n e 状态检验并能把其结果表示在现场人一机接口上的能力 7 ) 在n e 本地告警盘上显示告警 1 4 g s m r 网络管理模型 ( 2 ) 输入输出功能 各网络单元除应能在现场提供维护信息，也能在其与o m c 间传 送和接收有关维护的信息。n e 应向o m c 传送下列类型的信息： 1 ) 没备系统状态 2 1 负荷大小 3 、数据库一致性 4 1 问题( 故障) 条件 5 1 网络管理控制效果( 接收并执行0 m c 网络管理控制指令的 结果汇报) ( 3 ) 支持o m c 对本地级移动网的各项管理功能。 b 网络单元的告警要求 ( 1 ) b s s 故障告警的最低要求 1 ) 发射机故障 2 ) 发射机天线故障 3 ) 接收机故障 4 ) 接收机多路耦合器故障 5 ) 接收机天线故障 6 ) 信号质量评估故障 7 1 电源故障 8 1 主电源故障且无备用电池 9 1 主电源故障但由备用电池 1 0 ) 电池损伤 1 1 ) 电池充电故障 1 2 ) 主时钟分配故障 1 3 ) 码型变换速率器适配器故障 1 4 ) 到其他网络实体的线路连接故障 1 5 1 同步丢失 1 6 1 内部定时分配故障 1 力备用( 冗余) 故障 ( 2 ) m s c 故障告警的最低要求 属于交换设备的故障管理范围，本文中不做详述。 北京交通大学硕上学位论文 ( 3 ) 位置寄存器( v l r ) 故障告警的最低要求 1 1 主时钟分配故障 2 ) 到其他网络实体的线路连接 3 1 同步丢失 4 ) 内部定时分配故障 5 ) 数据库讹误不一致性 6 ，处理器崩溃 3 1 2 本地级移动网操作维护中心o m c a 基本要求 1 ) o m c 与各网络单元的操作维护分系统o m s 合作实现对本地 级通信的操作维护管理。0 m s 支持对网络单元的本地操作维 护管理，通过o m s 的m m i 远程接入，o m c 能支持对各网 络单元的远程集中操作维护管理，提供对本地移动网网管功 能的动态监视和控制。 2 1o m c 的操作维护数据库功能 支持o m c 操作维护功能的各种数据库应保证完整、安全、 有效。 3 1o m c 支持上级n m c 对g s m r 的各项管理控制活动，并报 告网络控制效果。 b 维护( 或故障) 管理 ( 1 ) 告警管理 0 m c 应能收集、处理、表示各网络单元故障和网络状态异常信 息。 1 1 网络单元故障 0 m c 应能接收故障报告转换成一种告警，提示操作人员注意。 为了放置故障报告丢失并对故障作长期统计分析，o m c 至少应 能存储9 0 天的内部告警时间和来自各网络单元的告警事件，具备告 警历史的备用转存能力。 2 ) 网络状态异常 0 m c 应监视电路群状态、网络节点状态、信令系统状态、m s c 区、位置区和小区的状态，发现网络异常，应转换成告警，提示操作 g s m r 网络管理模型 人员注意。o m c 存储能力要求同上。 ( 2 ) 测量管理 当发现网络单元故障网络状态异常时，o m c 应能启动测试管理 功能，进行故障诊断、定位测试，以便采取措施进行维护，最大限度 地降低故障对网络运行的影响。对于现场可更换的组建模块，故障定 位精度不大于3 块。 c 性篚管理 o m c 应能启动性能测量功能，采集、处理测量数据，根据测量 结果，采取必要的网络管理控制行动，改善网络的总体性能水平。 ( 1 ) 性能测量管理 o m c 应提供对性能测量全过程的支持能力。 1 1 性能测量分类 a ) 话务与信令性能测量 b ) 服务质量测量 c 1 可利有型测量 d 1 吞吐量测量 e 1 切换功能测量 2 ) 与固定网相同，