GSM-R系统详细实例.ppt

GSM R数字移动系统详细实例 内容提要 一 项目背景 一 在建GSM R系统工程概况 二 国内外GSM R技术规范概况二 重要内容的解释与说明 一 业务与功能 二 系统结构 三 核心网规划 建设原则 四 编号计划与频率配置 五 服务质量要求 六 支撑系统 七 主要设备进网要求三 问题与讨论 内容提要 一 项目背景 一 在建GSM R系统工程概况 二 国内外GSM R技术规范概况二 重要内容的解释与说明 一 业务与功能 二 系统结构 三 核心网规划 建设原则 四 编号计划与频率配置 五 服务质量要求 六 支撑系统 七 主要设备进网要求三 问题与讨论 工程建设与应用情况 已建工程 2003年 中国开始设计建设GSM R网络 总计约2300km长 目前 3条线独立运用 尚未组网 大秦线680公里 胶济线473公里 青藏线1142公里 青藏线 工程概况应用业务工程进展 青藏线 工程概况 概况 高原铁路 全线1142公里 高于4000米的地段960公里 最高海拔5072米 冻土区约600公里 11座隧道 无线覆盖同站址双网覆盖方式 设备组成 北电 2套核心网设备 1套HLR SGSN IN MSC网管设备 4套BSC 388套 194处 BTS 基站间距 平均6公里 最大8公里 青藏线 应用业务 话音通信列车无线调度通信其他话音通信 工务 电务 供电 水电 机务 公安等 列车控制数据传输 ITCS CSD方式数据传输 GPRS方式 调度命令传输车次号传输光纤直放站网管信息冻土监测信息CTDS数据传输 风速测量机车工况信息晃车信息应急通信图像数据传输预售票 规划中 拉萨 MSC 西宁 BSC BSC 青藏线GSM R同址双基站双网覆盖 BSC BSC 青藏线 工程进度 2003年11月 2004年07月 完成试验线的施工和调试工作2005年02月 2006年06月 全线GSM R的施工建设 系统调试 网络优化 2006年07月 正式运营 工程概况应用业务工程进展 大秦线 大秦线 工程概况 概况 货运重载专线 开行重载2万吨组合列车 全线680公里 隧道 路堑 弯道较多 共有桥梁385座 隧道52座 无线覆盖采用同站址双网覆盖方式设备组成 华为 1套核心网设备 MSC HLR SGSN GGSN AuC 5000用户2套BSC206套BTS 103处 站间距 平均7公里 最大10公里 大秦线 应用业务 列车无线调度通信机车同步操控信息传送数据传输采用CSD方式列车调度指挥信息传送包括 调度命令信息传送列车无线车次号校核信息传送列车尾部风压报警信息传送 试验 数据传输采用GPRS方式 大秦线 工程进度 2004年9月动工2005年3月核心网及单层BSS系统建设基本完成2005年4 12月进行各类测试和单层网络优化工作基本功能测试网络场强覆盖测试网络QoS测试2006年2 12月进行双层BSS系统建设 2006年底前全部完成 工程概况应用业务工程进展 胶济线 胶济线 工程概况 概况 繁忙干线 线路设计时速200km h 全长473公里 平原地区 穿越城镇多 无线覆盖采用单层网覆盖方式 设备组成 西门子 1套核心网设备 MSC HLR GPRS IN 网管设备 MSC近期开通5000用户 软件具备近期开通25000用户条件SGSN GGSN近期开通2500用户1套BSC 77套BTS 44套车站基站 33套区间基站 站间距 平均5公里 最大7公里 胶济线 应用业务 语音通信列车无线调度通信货运调度通信牵引供电调度通信列车调度指挥信息传送 包括 调度命令信息传送 进路预告信息 列车无线车次号校核信息传送列车尾部风压信息传送 试验 数据传输采用GPRS方式 胶济线 工程进度 2005年3月 开工2006年1月 示范段动态测试2006年4月 系统建设基本完成2006年5 9月 系统测试和优化2006年10月 系统验收 已经开工的客运专线 高速铁路 项目共计 5560公里 基本结论 1 我国从2003年结合既有线 新建线开始建设GSM R系统工程 已投入正式应用 从2006年开始 计划结合客运专线建设GSM R网络 上述线路的规划 建设需要GSM R技术规范提供指导和支撑 内容提要 一 概述 一 在建GSM R系统工程概况 二 国内外GSM R技术规范概况二 重要内容的解释与说明 一 业务与功能 二 系统结构 三 核心网规划 建设原则 四 编号计划与频率配置 五 服务质量要求 六 支撑系统 七 主要设备进网要求三 问题与讨论 1 GSM R标准体系组成2 欧洲GSM R技术规范现状3 建立适合我国GSM R技术规范体系的必要性4 我国GSM R系列技术规范组成与进展情况5 关于技术体制和智能网技术条件在规范体系中的地位和作用 1 GSM R技术规范体系 GSM R是在公网GSM基础之上 通过增加铁路调度通信功能和高速环境组成要素 而建立起来的技术体制 因此 GSM R技术规范包括现有的GSM相关标准以及为满足铁路需求而制定的应用标准 是GSM R领域内所有技术标准 规范的集合 相关标准组织 3GPP ETSI UIC等 2 国外GSM R发展现状 1 国际铁路联盟 UIC 为满足欧洲21世纪铁路一体化进程推荐了欧洲铁路专用移动通信系统 GSM R GSMRailway 目前已在全球15个国家开始广泛实施 具体包括 德国 英国 法国 意大利 斯洛伐克 荷兰 瑞典 瑞士 西班牙 捷克 芬兰 挪威 比利时 中国 印度 其中 瑞典 德国 意大利 瑞士 挪威 西班牙 荷兰 中国等8个国家开通了商用GSM R网络 从国外的应用来看 GSM R用于调度通信技术成熟 并实现了高速铁路列车ETCS2级列控信息的传送 2 国外GSM R发展现状 2 1999年2个国家2002年7个国家2005年15个国家德国 瑞典 意大利 英国 荷兰 西班牙 比利时 芬兰 法国 挪威 斯洛伐克 瑞士 捷克 印度 中国2008年将达到34个国家 欧洲选择GSM R原因 1 各国铁路互通性的需要 2 系统性能提升的需要 3 新业务的需要 4 取代目前互不兼容的模拟系统设备 节约总体成本 2 欧洲GSM R组织机构 1 欧洲GSM R官方机构 注 EIRENE EuropeanIntegratedrailwayRadioEnhancedNetwork 欧洲铁路综合数字移动通信网络 2 UIC技术规范现状 UIC EIRENE GSM R技术规范2本规范 系统需求规范 SRS 和系统功能规范 FRS 规定了15个方面的内容 综述 网络需求 业务 网络配置 覆盖 网络选择 对呼叫建立时间的需求 广播呼叫和组呼区域 移动设备核心规范 机车台 通用电台 运营电台 调度台 值班员设备规范 编号方案 用户管理 功能编号和与位置有关的寻址 文本消息 铁路紧急呼叫 调车作业模式 直通模式 通用性条款 不符合我国使用习惯 不满足我国实际需求 FRS V7 0 SRS V15 0 UIC技术规范现状 UIC MORANE GSM R技术规范MORANEF10T60023 17 05 2000FFFSforConfirmationofHighPriorityCallsMORANEF12T60023 31 07 2000FISforConfirmationofHighPriorityCallsMORANEE10T60013 11 08 2000FFFSforFunctionalAddressingMORANEI13 2T70012 11 08 2000FFFISforShuntingModeMORANEP38T90013 01 02 2003FFFISforGSM RSIMcardsMORANEF10T60033 31 07 2000FFFSforPresentationofFunctionalNumberstoCalledandCallingParties 基本结论 2 GSM R在欧洲已经广泛实施 并成功商用 欧洲承载主要业务是调度语音通信和列控信息传送 UIC关于GSM R技术规范包括SRS和FRS 不定期进行升级 内容上为通用性条款 不符合我国使用习惯 不能满足我国GSM R发展的需要 因此 需要制定适合我国实际应用的GSM R系列技术规范 3 国内GSM R发展现状 我国GSM R技术应用概况2000年底 铁道部确定GSM R为中国铁路未来发展的方向 2001年 铁道部正式向信产部提出GSM R使用频率的申请 2003年9月 信产部正式批复铁道部GSM R使用900MHz频段4MHz带宽 2002年开始 铁道部组织设计 科研 大专院校以及供货厂商等单位 制定了相关技术规范 2003年起 铁道部结合重点工程 在大秦 青藏和胶济线等建设GSM R工程 积累了一定的建设经验 2006年 成立中国铁路GSM R规范编制组和GSM R对外工作组 负责制定系列规范和对口UIC协调工作 为什么要建立适合我国的GSM R技术规范体系 GSM在公网取得了巨大成功 GSM R在欧洲得到了广泛应用 都是因为建立了包括设备 业务 工程 测试等一整套较为完善的标准体系 这些标准在网络的规划建设 运营维护 科研生产 引进工程 设备制造中 发挥了重要的指导和支撑作用 为网络的发展奠定了坚实的技术基础 我国GSM R发展与欧洲各国铁路的主要区别网络规模大 需要先期统一规划 统一标准 与欧洲运输作业模式不同 业务需求复杂 应用范围广 需要二次开发 需要解决3个厂家设备互联互通的问题 我国GSM R技术规范体系必要性 我国铁路需求范围广 应用复杂 为确保为GSM R在我国健康 顺利发展 必须首先建立GSM R相关技术标准并不断健全完善 并在实际工程建设中严格执行 为网络建设 运行 维护 管理提供技术依据 保证网络完整 统一和安全可靠 提高服务水平 合理地利用频谱 码号等资源 为多厂家平等接入提供可循的技术依据 为网络设备质量认证和监督的根据 通过参与标准研究工作 还可以有效地提高人才的业务素质 为我国GSM R网络的建设 运维和健康发展打下坚实的基础 4 我国GSM R技术规范体系概况 我国GSM R技术规范体系的组成和层次关系7类 40项 综合类 系统类 应用业务类 工程类 设备 设备测试类 接口技术要求和测试类 总体上与UIC规范相对应 4个层次 随着网络和业务的发展 还可能继续完善升级并制定后续的相关规范 我国现阶段的GSM R技术规范体系组成和进展情况 随着网络 业务与技术发展 将来还有可能继续升级 完善 我国GSM R技术规范体系组成和层次关系 关于技术体制 技术体制在体系中的地位和作用是GSM R技术规范体系的首要标准 规范GSM R技术在实际应用中的重要技术框架要求 保证GSM R技术健康 顺利发展 为全网规划与建设 工程设计 设备研发 业务提供与运行管理提供技术依据 保证网络统一 完整 安全 可靠 高效 畅通 针对GSM R网的网路结构 网路组织 功能特性 编号计划 互联互通 服务质量 信令协议 接口要求 网络管理 设备系列及基本进网技术要求等有关组网 成网 互联互通等方面做原则性的规定 关于智能网技术条件 智能网技术条件在GSM R技术标准体系中的地位和作用是GSM R技术规范体系中重要的技术规范之一 用来规范GSM R网中部分特定业务的技术条件 为智能网工程设计 产品研发和互联互通提供技术依据 保证网络统一 完整 安全 可靠 高效 畅通 针对GSM R智能网的功能和网络结构 业务技术条件 信令流程和测试要求 服务质量 软件要求 管理与维护 同步要求 主要设备技术通用技术条件 内容提要 一 概述 一 大秦 青藏 胶济3条线GSM R系统工程概况 二 国内外GSM R技术规范概况二 重要内容的解释与说明 一 业务与功能 二 系统结构 三 核心网规划 建设原则 四 编号计划与频率配置 五 服务质量要求 六 支撑系统 七 主要设备进网要求三 问题与讨论 内容提要 一 概述 一 大秦 青藏 胶济3条线GSM R系统工程概况 二 国内外GSM R技术规范概况二 重要内容的解释与说明 一 业务与功能 二 系统结构 三 核心网规划 建设原则 四 编号计划与频率配置 五 服务质量要求 六 支撑系统 七 主要设备进网要求三 问题与讨论 一 业务与功能 业务 功能和应用是什么 业务 功能和应用三者之间的关系如何 GSM R系统提供的业务 功能如何 举例说明中国铁路GSM R系统的具体应用 各项应用业务实现的程度如何 1 业务 功能 应用及其相互关系 业务是通过GSM R网向用户提供的通信服务 功能是指实现业务的某一方面的具体作用 应用是各种业务在铁路运输实际生产环境中的具体运用和体现 2 GSM R业务 话音业务 个呼 组呼 广播呼叫 公众紧急呼叫和多方通信 数据业务 电路域数据业务 分组域数据业务 与呼叫相关的业务 增强型多优先级强插与强拆 高级呼叫处理 直通方式 铁路特定业务 功能寻址 精确 位置寻址 呼叫限制 铁路紧急呼叫 紧急呼叫 呼叫建立 紧急呼叫中心 MS 不需要 鉴权加密检查IMEITMSI 再分配 紧急呼叫 优先处理 0级 不需要安全性能快速呼叫建立 1 2秒 即使没有有效的SIM卡 也能够建立连接 MSC 直接连接提供位置信息 SOS 3 系统功能 支持基本业务的功能 呼叫控制 用户识别鉴权 信令单元的保密 接入矩阵等 支持移动性操作的功能 位置登记 切换 漫游 呼叫重建 呼叫处理的附加功能 用户与业务多优先级管理 业务的安全保密 支持DTMF 组呼静音 取消静音 切换类型 小区内部 BSC BTS f1 TS1f2 TS2 BSS内部 BTS BTS MSC 切换完成 MSC内部 MSC之间 MSC A 基本切换 后续切换 MSC 切换完成 直接模式 4 应用 列车无线调度通信 点对点呼叫 功能寻址 位置寻址 广播呼叫 语音组呼 紧急呼叫 多优先级强拆 呼叫限制 公务 公安 施工养护 公务移动通信 应急语音通信等 数据传输 通过GSM R网络实现车 地 车 车之间信息的透明传输 如列车运行控制信息 机车同步操控信息 列尾风压信息 无线调度命令信息 无线车次号校核信息 调车机车信号和监控信息等 5 应用业务的实现程度 能够实现 正在试验 验证 列车无线车次号校核信息传送 调度命令信息传送 调车机车信号和监控信息传送 列尾风压信息传送 可以实现 需要研究 进路预告信息传送 列车接近预警信息传送 机车工况 运况信息传送 综合维护信息传送 静止图像传输 站场调车通信 由于频率资源有限 不能开放 与生产 行车无关的公务移动通信 由于技术原因 目前不支持 高速数据传输 如动态图像 旅客信息服务等 应用举例1 无线列调的实现方式 GE公司的LOCTROL系统一种先进的分布式动力控制系统 通过无线通信实现严密的控制逻辑 组合列车的主控机车通过无线方式广播操控命令 从控机车根据接收的操控命令自动控制从控机车实现同步操作 如同时加速 减速 制动停车 从控机车传送本地机车的状态信息到主控机车 我国大秦线 重载组合列车采用GSM R网络为机车同步操控信息传送提供数据传输通道 应用举例2 重载组合列车的机车同步 locotrol 应用举例3 ITCS 增强型列车控制系统 基于GPS卫星定位和GSM R网络完成无线通信利用车头和车尾的400MHz无线通信系统保证列车的完整性区间和站内可不设信号机和轨道电路采用RBC技术 区间为虚拟闭塞 站内为虚拟联锁司机通过车载MMI控制列车 系统有超速保护适用于现有自动闭塞的扩容和提速 也使用于新建的无轨道电路的铁路列车运行控制安全且经济 地面设备层 主要包括列控中心 轨道电路和点式设备 接口单元 无线通信模块等 无线闭塞中心 RBC 使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统 它根据列车占用情况及进路状态 通过安全逻辑运算 产生控车命令 向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息 实现对运行列车的控制 点式设备 主要提供列车定位信息 轨道电路 主要用于列车占用检测及列车完整性检查 车载设备层 主要包括车载安全计算机 连续信息接收模块 点式信息接收模块 无线通信模块 测速模块 人机界面和记录单元等 是对列车进行操纵和控制的主体 具有多种控制模式 并能够适应轨道电路 点式传输和无线传输方式 完成点式信息的接收与处理 实时检测列车运行速度并计算列车走行距离 对列车运行控制信息进行综合处理 生成目标距离模式曲线 控制列车按命令运行 应用举例4 列车运行控制 1 模拟区段 GSM R区段 车载信号设备 连接应答器 转换应答器 通知车载单元 与RBC建立联系 通知 进入E2控车模式 司机目视地面信号行车 RBC 车载信号设备 车载信号设备 CTC 列控信息传送系统主要功能利用GSM R建立车载信号设备与无线闭塞中心RBC之间的永久电路数据通道 GSM R网络提供不中断服务 RBC向列车发送列车控制信息 车载信号设备报告列车状态 行车许可请求 列车位置等信息 车载信号设备和RBC双机热备保证数据传输可靠性 应用举例4 列车运行控制 2 应用举例5 列车尾部风压信息传送 GPRS 数据信息传输实现方式比较 内容提要 一 概述 一 大秦 青藏 胶济3条线GSM R系统工程概况 二 我国铁路移动通信业务需求分析 三 国内外GSM R技术规范概况二 重要内容的解释与说明 一 业务与功能 二 系统结构 三 核心网规划 建设原则 四 编号计划与频率配置 五 服务质量要求 六 支撑系统 七 主要设备进网要求三 问题与讨论 1 GSM R系统构成 GSM R系统由4个部分组成 网络子系统 NSS 交换子系统 SSS 智能网 IN 通用分组无线业务 GPRS 基站子系统 BSS 运行与支持子系统 OSS 终端设备 无线移动终端 无线固定终端 1 各个子系统的功能如何 支持业务情况 2 各个子系统由哪些网元组成 3 各个网元的主要功能如何 4 关键业务流程 技术 5 设备实例 GSM R系统构成图 无线覆盖的区域结构 小区 一个基站或该基站的一部分 扇形天线 所覆盖的区域 基站区 由一个基站的所有小区所覆盖的区域 位置区 移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域 位置区由一个或若干个小区组成 MSC区 一个MSC所管辖的所有小区共同覆盖的区域 一个MSC区可由一个或若干个位置区组成 服务区 移动台可获得服务的区域 即PLMN PSTN或ISDN用户 无须知道移动台实际位置而可与之通信的区域 1个运营商 国内 国际 BSC MSC 位置区2 位置区1 2 交换子系统概述 1 SSS主要完成GSM R系统的基本交换功能 呼叫接续功能以及用户数据管理和移动性管理 提供的业务 基本话音呼叫业务 电路域数据传输 话音呼叫 点对点话音呼叫 MS之间 MS与有线FT之间 组呼 广播呼叫 多方通信 公众紧急呼叫 电路域数据传输 提供透明传输通道 如与列控RBC节点 机车同步操控地面节点之间进行互联 实现车 地 车 车之间数据信息传送 组成 由MSC HLR VLR GCR AC SMSC等组成 2 交换子系统概述 2 GSM技术规范定义了不同的接口以保证各功能实体之间的接口标准化 GSM R交换子系统内部 交换子系统与PSTN之间 No 7信令 网络中移动性管理采用MAP 移动应用部分 MAP协议使用7号信令系统TCAP 事务处理应用部分 提供的业务 而TCAP则使用SCCP 信令连接控制部分 提供的业务 与呼叫相关的信令则采用TUP 电话用户部分 和ISUP ISDN用户部分 分别用于MSC之间和MSC与PSTN ISDN之间的通信 MSC移动业务交换中心 呼叫处理功能 类似固定网的交换机 移动通信特定的功能 NSS的核心服务几个BSS BSC 建立并交换用户话务和信令与VLR合设于同一物理实体与HLR AuC可合设 如交大实验室 也可分设网关MSC GMSC 到外网的关口 可与MSC合设 也可分设来访MSC 服务MS的MSC MSC移动业务交换中心 呼叫处理功能 类似固定网的交换机 信令 用户话务连接的建立信令分析 确定目的地连接路径选择不正常信令信息的处理支持补充业务呼叫监视话务监视和测量预防过负荷计费优先控制 例如 紧急呼叫 支持操作维护O M功能 移动特定的功能 和BSC MS NSS数据库之间交换信令处理移动特定的业务移动性管理例如 寻呼 MSC之间的切换 位置更新 过负荷处理 例如 OACSU数据业务的交互功能移动特定的录音通知 图 13 TM2100EU02TM 0001GSMPLMN 27 2 交换子系统功能实体 2 拜访位置寄存器 VLR 动态数据库 负责管理漫游用户的动态数据信息 存储 更新漫游入用户的数据 存储信息包括 移动用户IMSI MSISDN 位置区等 支持寻呼功能 用户漫游入该控制区时 VLR从HLR获取上述信息 用户漫游出该控制区时 VLR删除上述信息 VLR与MSC之间交互数据量大 为了提高移动管理和呼叫建立的速度 VLR与MSC一般合适于同一物理实体 注 位置区的划分由人为规定 1个MSC划分为若干个位置区 需要综合平衡位置更新频率和寻呼系统的寻呼能力来确定 MSC移动业务交换中心 VLR来访位置寄存器 任务 MSC区域中的用户管理与MSC联合在一起协调鉴权启动加密用户数据 来自于HLR的用户数据 MSISDN IMSI 业务 BS TS SS 业务限制 临时用户信息 LMSI TMSI LAI IMSIattach detach MSRN HON 三参数组 这些数据一直有效直到重新登记到其它VLR 图 14 TM2100EU02TM 0001GSMPLMN 29 MSC移动业务交换中心 图 14 TM2100EU02TM 0001GSMPLMN 29 IWF互联功能单元 应用系统设备 任务 负责GSM R网络与其他网络之间的协议转换和速率适配可以和MSC合设 也可以分设 组呼寄存器 最多可定义100000个组区 00000 99999 最多可定义1000个组号 000 999 获取区号和组号 任务 储存语音组呼相关数据 包括组呼参考 组ID和组呼区域 组呼相关的用户列表 MSC控制的小区列表 与MSC合设于同一物理实体 HLR归属位置寄存器 任务 管理移动用户的数据 实现呼叫管理 位置更新 漫游区域的管理 鉴权设备的管理 协助完成呼叫和业务操作 用户数据的集中储存 管理传送数据给VLR查询MTC的路由信息与AuC联合在一起可以和MSC合设 也可以分设 AuC鉴权中心 任务 储存安全数据 Ki 鉴权算法和加密信息 产生三参数组 VLR请求 负责对IMSI号进行鉴权与HLR一一对应关系 采用合设方式 通过HLR与其他实体通信数据 算法 Ki IMSI A3 A8 用户数据 半永久数据 MSISDN IMSI 业务 BS TS SS 业务限制 临时用户信息 VLR地址 LMSI MSRN SMS标志 2 交换子系统功能实体 5 短消息服务中心 SMSC 提供短消息的存储与转发功能 短消息业务是信令承载业务 建网初期用户数少 应集中设置 SMSC应能与全网MSC相互寻址 设置地点应方便接入全网 处理能力要求 条 秒 确认中心 AC MSC将终端用户发起或接受高优先级呼叫或紧急呼叫的相关呼叫信息 传送到AC进行记录 AC对接收到的相关信息进行记录 存储 为事后分析提供数据依据 确认中心 AC MSC BSS 呼叫建立语音 数据确认 记录呼叫的详细信息 时间 发起者 接听者等 确认中心AC Fig 13 TM2105EU02TM 0001GSM R specificFeatures 13 3 智能网子系统 每增加一种新业务就需要在网络中所有交换机中增加相应的软件 新业务的引入周期较长 灵活性较低且成本很高 基于这种方式要实现两种新业务 若两种业务的业务特征存在有许多相同点 但也必须分别实现 且当交换机更换后 这两种新业务还只能重新开发 新业务生成对具体的交换机有很大的依赖性 采用全新的 控制与交换相分离 的思想 新业务的提供 修改以及管理等功能全部集中于智能网 交换机则提供交换基本功能 而与业务提供无直接关联 对业务的提供采用基于与业务无关的模块 SIB 来实现的 SIB是一种与具体的业务和实现业务的技术无关的模块 可重复使用 SIB的各种不同组合可组成不同的新业务 新业务的实现和修改均很方便 大大节省了新业务的投入费用和时间 传统业务提供方式 传统方式 交换机设备既有业务处理功能 还有基本呼叫处理功能 智能网业务提供方式 智能网方式 交换设备只具有基本呼叫处理功能业务处理功能集中在几个节点上 智能网的发展历程 智能网的提出80年代中后期由美国的Bellcore提出的 为了尽快地开发新业务 满足用户的需要 早在1985年就明确提出了建设智能网的设想 并分别于1986年和1987年正式推出了建设智能网计划 智能网的发展状况90年代初智能网技术开始在世界各地包括日本 英国 西班牙 意大利 韩国等国家建设并得到更快发展 美国主要业务有 800业务 900业务 电话卡业务等 欧洲国家主要开展虚拟专用网业务 附加费率业务等 我国智能网发展起步晚 但是发展非常迅猛 自1995年开始智能网建设 各运营商均有自己的智能网 开放的业务主要有 300业务 800业务等 99年展开移动智能网的建设 GSM R为什么引入智能网 智能网是什么 一种附加在移动交换网基础之上的业务网 引入SCP 依靠No 7信令网和SCP大型数据库的支持 将网络的交换和控制功能相分离 简化交换机的软件 使之只完成基本的接续功能 由SCP负责集中统一处理各种业务 智能网的特点 能够快速 经济 灵活 方便地向提供各种新业务 GSM R网为什么引入智能网 符合技术发展的要求和趋势 解决不同厂家设备组网环境下业务漫游的问题 支持可变长度的功能号等注册业务 智能网有利于多厂家互联互通 HLR厂家B 多厂家根据智能网标准的业务软件和标准的协议 CAMEL 能够很容易实现业务的互联互通新的铁路运营业务能够简便 迅速 低成本推出 多厂家之间没有共同遵循的标准 很难实现业务的互联互通新的铁路运营业务很难在全网推出 智能网标准的选择 智能网协议标准固网智能网采用INAP协议 GSM智能网采用CAMEL协议 CDMA智能网采用WIN协议 我国GSM R智能网采用CAMEL3协议有利于解决互操作性问题 IOT 适应远期发展要求 欧洲GSM R大多采用INAP协议 智能网在GSM R网中的地位和作用 交换网实现铁路基本电信业务 智能网子系统构成 智能网子系统主要功能实体 业务控制点 SCP 接收SSP发出指令 执行业务逻辑 实现业务控制功能 存储业务逻辑和网络 用户数据 业务交换点 SSP 检测智能业务的请求 与SCP通信 对SCP响应 允许SCP影响处理 可与MSC合设 也可分设 业务管理点 SMP 管理SCP中的业务逻辑 用户数据 业务管理接入点 SMAP 业务管理接入功能 SCP一般由小型机 高性能微机和大型实时数据库组成 要求具有高度的可靠性 每年的服务中断时间不得超过3分钟 配置至少是双备份的 GSM R智能网提供的业务 基本业务功能号注册 注销与管理 功能寻址 位置寻址 精确位置寻址 基于MSISDN呼叫限制 扩展业务基于位置呼叫限制 短信智能业务 1 接入矩阵 基本型接入矩阵 可在MSC或智能网SCP上实现 Yes表示允许通话 No标似乎不允许通话 Open表示待定 接入矩阵 根据主 被叫用户的功能号对呼叫进行限制 包括基本接入矩阵和增强型接入矩阵 增强型接入矩阵 根据需要 在基本接入矩阵基础上 对行和列进行扩展 实现对更多功能号的呼叫限制 我国GSM R网的增强型接入矩阵在智能网SCP上实现 我国CT 2 3 4 6 91 2 功能号管理 需求 功能号码使用前必须进行功能号的注册 使用后需要进行注销 功能 功能号的注册功能号的查询功能号的注销功能号的强制注销 过程 用户通过发送USSD字符串 发起功能号注册 注销等操作 网络对USSD串透明传输 SCP中建立MSISDN和功能号之间的对应关系 注册 SC FN 注销 SC FN 强制注销 SC FN 88 MSISDN 查询 SC FN GSM RUSSD串的格式 OperationCode ServiceCode 214 GSM RPhase3 FunctionalNumber includingRAC MSISDN SI INFO SupervisorIndicator optional SubscriberMSISDN E 164 international AdditionalInformation ServiceMessaging GSM RUSSD应答串格式 OutcomeCode 2numericcharacters USSDResponse ForInterrogation SubscriberMSISDN ServiceMessaging 功能号注册过程 过程 用户通过发送USSD字符串至HLR USSD字符串中含注册请求信息 HLR检查用户是否具有请求注册授权 HLR发送包括注册请求信息的USSD串至SCP SCP检查注册是否能够进行 SCP判断申请注册的功能号是否超过允许注册的次数上限 SCP中建立MSISDN和功能号之间的对应关系 SCP返回接受或者拒绝请求的通知 用户收到USSD应答串 通知注册结果 终端存储所注册的功能号 MSC USSD SCP HLR 功能号注销过程 过程 用户通过发送USSD字符串至HLR USSD字符串中含注销请求信息 HLR检查用户是否具有请求注销授权 HLR发送包括注销请求信息的USSD串至SCP SCP检查注销是否能够进行 SCP中删除MSISDN和功能号之间的对应关系 SCP返回接受或者拒绝请求的通知 用户收到USSD应答串 通知注销结果 终端删除所注销的功能号 MSC USSD SCP HLR 功能号查询过程 过程 用户通过发送USSD字符串至HLR USSD字符串中含查询请求信息 HLR检查用户是否具有请求查询授权 HLR发送包括查询请求信息的USSD串至SCP SCP查询所对应的MSISDN SCP通过HLR向用户返回查询信息 用户收到USSD应答串 通知查询结果 MSC USSD SCP HLR 功能号注册 注销 查询信令流程 功能号强制注销过程 过程 用户通过发送USSD字符串至HLR USSD字符串中含注销请求信息 HLR检查用户是否具有请求注销授权 HLR发送包括注销请求信息的USSD串至SCP SCP检查注销是否能够进行 SCP中删除MSISDN和功能号之间的对应关系 SCP返回接受或者拒绝请求的通知 授权用户收到USSD应答串 通知注销结果 SCP向被注销功能号的用户发起终端通知 被注销功能号的用户对通知的功能号执行查询操作 网络和终端数据保持同步 MSC USSD SCP HLR 功能号强制注销信令流程 功能寻址 主叫用户拨打被叫用户的功能号 而不必拨打MSISDN号 根据用户担任的职务 角色分配用户号 如69次列车主司机 T6901 用户使用前须在智能网平台上注册该功能号 MSC将呼叫挂起 智能网翻译号码后 网络按常规流程进行呼叫处理 3 功能寻址业务 MSC SSPVLR AC 智能网数据库 FAS 基站 基站 典型应用 调度员拨打司机 功能寻址的呼叫流程 Setup FN UUI 2 满足触发条件IDP FN 7 Connect MSISDN FN 8 SRI MSISDN 11 SRI Ack MSRN 9 PRN MSISDN 10 PRNResponse MSRN 12 IAM 13 SetUpMSRN SA BC UUI 1 拨打功能号 3 SCP检查功能号是否有效4 SCP检查接入矩阵 判断呼叫是否受限制5 SCP查找对应的MSISDN号码6 SCP通过HLR MSC寻呼多个MSISDN号码当前的位置信息 与主叫当前位置信息对比 选择合适的MSISDN ATI ATIack PSIack PSI 功能寻址信令流程 位置寻址 属于定位业务 典型应用 列车司机拨打调度员 车站值班员主叫用户拨打固定短号码 网络自动将呼叫接续与主叫用户当前位置相关的用户 4 位置寻址业务 MSC SSPVLR AC 智能网数据库 FAS 基站 基站 调度员 调度辖区1 调度辖区2 1300 调度辖区分界 1300 位置寻址业务实现流程 位置寻址信令流程 精确位置寻址 情况1 同一基站小区覆盖2个车站值班员辖区 情况2 同一基站小区覆盖2条以上线路 主叫用户拨打固定短号码 网络自动将呼叫接续与主叫用户当前位置相关的用户 5 精确位置寻址 MSC SSPVLR AC 智能网数据库 FAS 基站 基站 京沪线调度员 调度辖区1 调度辖区2 1300 调度辖区分界 1300 京津城际调度员 位置寻址信令流程 不同线路共用基站时位置寻址业务的实现 业务需求 编号开放 不允许无关用户呼叫某些用户 避免不希望的干扰 特点与好处 独立于接入矩阵 实现灵活的呼叫限制实现更好的过滤颗粒提高效率保持业务的连续性 避免在多个MSC定义带来业务不连续 实现方案 HLR中存储用户的签约信息 SCP提供针对某一用户主叫 被叫号码的黑白名单 进行呼叫限制 司机不希望在工作时被打扰 SCP BSS GSM R网 456 一般用户 不允许呼叫司机 铁路PSTN 调度员 允许呼叫司机 X 6 基于MSISDN的呼叫限制 业务流程 用户A拨打MSISDN号码 MSCa VLR SSP收到呼叫 若主叫申请该业务 则由MSCa根据主叫签约信息O CSI触发智能业务 否则 MSCa VLR SSP向被叫HLRb发送SRI消息 若被叫申请该业务用户 则返回签约信息T CSI 满足触发条件 触发智能业务 MSCa SSP向SCP发送CAP消息IDP 若主叫用户拨打功能号 MSCa SSP受到呼叫 则触发智能业务 SCP选择合适的MSISDN返还给MSCa SSP 若被叫是签约用户 MSCa SSP应对第二次触发智能业务进行抑制 原因 已经通过接入矩阵 SCP查询黑白名单分析此次呼叫是否应受限制 若受到限制 则SCP向MSC SSP发送Releasecall操作 呼叫释放 若不受限制 MSC根据SCP响应将呼叫接续至相应的被叫用户 基于MSISDN呼叫限制流程 基于MSISDN呼叫限制信令流程 7 基于位置的呼叫限制 业务的提出 安全需求铁路运行实际需求 业务含义与功能把主叫用户发起的呼叫限制在一定范围内 实例 调度员只能呼叫其调度辖区范围内的用户 如司机 解决不唯一车次号的问题 呼叫建立时 检查当前的列车当前的位置 并比较调度员管辖范围业务实现 在智能网的SCP中预定义各个调度员管辖范围 呼叫建立时 智能网SCP负责将主叫管辖区域与被叫当前位置进行比较 从而把呼叫限制在一定区域范围内 AreaID 15 调度员只能呼叫本调度区段内的列车 AreaID 23 AreaID 05 基于位置的呼叫限制信令流程 1 SCP的主要功能要求 1 概述负责处理GSM R智能业务 提供智能业务的数据 呼叫控制和处理功能CAP和MAP版本的处理功能 不同的对话允许使用不同的版本 业务逻辑选择 根据SSP发来的IDP中的业务键选择业务逻辑 CAMEL程序 如分析信息 业务间相互作用原则 一种业务呼叫中允许其他业务的呼叫 如功能寻址 位置寻址 应规定不同业务的先后处理顺序 业务逻辑的执行 实时数据库的功能 对数据库查询 提取数据 翻译号码 数据更新 接收 删除数据信息 传送实时数据 消息分配 排队 处理 将SS7信令接收到的信令消息分配给各个业务逻辑 排队 按顺序执行消息 差错处理 1 SCP的主要功能要求 1 数据与会话管理功能数据库管理功能 接收数据更新 保证数据同步 实时发送其他物理实体所需数据 数据库一致性检查的功能 接收并执行数据库一致性检查信息 根据指令修改信息 数据库安全性 数据库双备份 修改时 双备份同时进行 维护人员分级别接入SCP 查看不同数据 业务数据管理功能 激活 去激活业务 业务数据修改 话务管理功能 消息编码 解码 2 SCP的主要性能要求 处理能力CAPS 平均每秒试呼次数 数据修改 存储能力 内存 硬盘等空间 可靠性要求备份机制 具有与容灾备份系统的接口 在线增加新业务 在线接受SMP对现有业务的修改和删除 在线进行硬件设备扩容 主备倒换时 不影响已经进入稳定状态的呼叫 SCP1 SCP2 不同地理位置的备份 交换子系统 用户数据库随时更新 用户业务在灾害发生时仍然能够保持 3 SCP容灾备份 1 1备份方案 成对设置的SCP中的数据可以灵活地被分割为激活部分和备份部分配对SCP之间将实时地进行数据更新 保证每个用户在两个SCP中存放的数据完全一致 当一个SCP受到了某个用户的数据请求 并发现此SCP中存放的是该用户的备份数据 这个SCP会自动将这个用户请求转发给配对的SCP 最终完成此次数据请求 当灾害发生时 存活的SCP将自动地或者人工地接管所有的业务请求 当故障SCP重建后 配对SCP之间将重新进行同步 并恢复正常 A B SCP容灾工作模式 所有用户数据 分割数据 A B A B A B A B 负荷分担模式 SCP用户数据的同步 单个SCP接管所有业务 开始 激活数据部分 备份数据部分 用户数据的传送 主备模式 SCP异地容灾 单节点采用双机热备份 可用性达到99 999 双节点采用不同地理位置的冗余备份 可用性接近100 主备SCP之间通过广域网实现数据库实时同步 某一节点故障时 另一节点迅速自动接管所有业务 登记管理 MSC SS7链路 备选路由 首选路由 主用 备用 主用 数据库更新 FA LDA请求 北京 武汉 HLR 广域网WAN 备用 车次号数据在所有数据库中完全一致 首选路由 备选路由 主备SCP自动切换机制 MSC SSP到主用SCP的连接 路径在七号信令的 SS7 MTP层无响应主用SCP的七号信令 SS7 SCCP子系统对MSC SSP的SCCP层请求无应答 4 业务键的分配 业务键 Servicekey 属于编码内容的一部分 用于SSP请求SCP上的各种业务 主要存储于HLR的智能用户签约数据和SSP的IN业务触发数据中 功能号的管理不分配单独的业务键 用户发送USSD SCP根据USSD数据内容 判断这个操作是注册 注销还是查询 并根据判断结果来分支到下一步骤 接入矩阵是功能寻址 位置寻址的必经步骤 不需单独分配业务键 基于位置呼叫限制是基于功能寻址的业务扩展 不单独分配业务键 5 业务触发方式 检测点当发端BCSM进行到DP1 表示主叫鉴权成功 此时已经得到主叫的相关信息了 例如欠费通知业务 可以利用DP1将呼叫信息上报SCP 由SCP控制随后的呼叫 给用户送通知音 进行到DP2 表示收号结束 此时已经得到主被叫号码了 对于某些预付费业务 神州行 就是在此时触发主叫端的智能业务的 进行到DP3 表示号码分析结束 对于300 800 功能寻址 位置寻址等业务 此时通过判断被叫号码的特定接入码决定是否触发智能业务 进行到DP4 表示路由选择失败 DP5表示被叫用户忙 检测点 DP6表示被叫用户久叫不应 这几个DP表示呼叫失败 某些业务会用到相应的信息 则需要SSP检测到后上报SCP DP7表示用户已经摘机应答 即将连通主被叫 如果此时主叫用户挂机 将产生DP10 表示主叫早释 通话过程中 由定时器定时产生DP8 上报SCP以供某些业务监视通话 进行到DP9 表示主叫或者被叫挂机 通话切断 相应的收端BCSM中 当呼叫进行到DP12 表示被叫鉴权成功 此时已经查询到被叫用户的签约信息 SSP在此时根据签约信息决定是否触发被叫端的智能业务 被叫彩铃就是此时触发的 检测点 进行到DP13时 表示被叫忙 DP14表示被叫久叫不应 DP15表示被叫应答 DP16表示通话中 DP17通话结束 签约信息 发端CAMEL签约信息 申请了发端CAMEL业务的用户具有O CSI 终端CAMEL签约信息 申请了终端CAMEL业务的用户具有T CSI 补充业务通知CAMEL签约信息 申请了补充业务通知的CAMEL用户具有SS CSI USSDCAMEL签约信息 将USSD业务码映射为gsmSCF地址的用户需要的数据 翻译信息标记CAMEL签约信息是CAMEL签约数据的一个标记 用以指示用户登记一个前转号码时 HLR不需对该号码进行任何翻译 格式检查 禁止前转号码检查和呼叫阻截检查 SMS CSI 申请了短消息CAMEL业务的用户具有这个用户标记 其他需要说明的问题 有线终端用户 终端不支持USSD操作 因此 功能号的注册由智能网配置 关于91功能号业务的处理 欧洲现网在MSC上实现 我国SCP上实现 当同一调度辖区内 同一车站区内有两个相同的车次号的列车时 不能采用功能号对司机发起呼叫 而应采用机车号或者车号功能号发起呼叫 考虑因素 MSC与FAS之间的DSS1信令不支持USSD透传 手持台用户 精确位置寻址业务受到限制 不能开放 关于接入矩阵和呼叫限制的关系 基于MSISDN号码呼叫限制的补充说明 4 GPRS子系统概述 为什么引入GPRS子系统 解决频率资源紧张问题 提高数据传输速率 什么是GPRS 通用分组无线业务 GeneralPacketRadioService 的英文缩GPRS是在GSM技术的基础上提供的一种端到端分组交换业务GPRS最大限度重用已有的GSM网络基础设施GPRS提供高效的无线资源利用率GPRS提供高达171 2Kbps的无线接入速率与已有的GSM R电路交换系统有很多交互GPRS系统基于标准的开放接口 GPRS子系统的特点 GPRS提供的业务分组域数据传输 如与铁路CTC TDCS系统互联 实现车 地 车 车数据信息传送 GPRS系统的特点有哪些 固定 动态分配信道 多用户共享信道 一个用户可以同时使用1 8个时隙 空中接口支持CS1 CS4共计4种编码方式 数据传输可达约10kbit s 170kbit s 用户永远在线 但是只有在进行数据传输时 才能占用无线资源信道 用户与网络的交互 是按照会话进行管理的 传输信息时 用户需激活申请PDP场景 多用户共享信道 电路域中一个TDMA帧分为8个时隙 分配给GPRS的时隙称为PDCH PDCH信道 承载用户数据 附着 去附着 PDP激活 去激活 信令数据等 信道共享 静态 动态分配信道 这些信道可以为多个终端用户共享使用 动态分配的信道GPRS和GSM R话音可以共用 时隙捆绑 一个终端MS可以同时使用多个PDCH 时隙 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B0 采用静态PDCH的原因保证小区中的GPRSMS时常在线保证GPRS业务一定的QoS采用动态PDCH的原因GPRS与GSM R共享无线资源一方面要考虑无线资源的最优利用 另一方面 要优先保证话音业务的QoS一个小区中的分组交换业务与电路交换业务的比例时常在变化动态PD