GSM-R应用资料1

GSM R 简介简介 GSM Railway 属于专用移动通信的一种 专用于铁路 的日常运营管理 是非常有效的调度指挥通 信工具 GSM R 是基于分组数据的通信方式 GSM R GSMforRailways 系统是专 门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信 系统 它在 GSMPhase2 的规范协议的高级 语音呼叫功能 如组呼 广播呼叫 多优先 级抢占和强拆业务的基础上 加入了基于位 置寻址和功能寻址等功能 适用于铁路通信 特别是铁路专用调度通信的需要 主要提供 无线列调 编组调车通信 区段养护维修作 业通信 应急通信 隧道通信等语音通信功 能 可为列车自动控制与检测信息提供数据 传输通道 并可提供列车自动寻址和旅客服 务 在中国铁路的频段为上行 885 889MHz 下行方向为 930 934MHz GSM R 系统包括网络子系统 NSS 基站子系统 BSS 运行和业务支撑子系 统 OSS BSS 和终端设备等四个部分 其 中 网络子系统包括移动交换子系统 SSS 移动智能网 IN 子系统和通用 分组无线业务 GPRS 子系统 GSM R 系统采用主从同步方式 TMSC MSC HLR SCP 等设备应就近从 BITS 设备中获取定时信号 MSC 至 BSS 间 的 G 数字链路应兼作同步链路使用 BSS 从 MSC 获取同步时钟信号 也可从就近的 BITS 设备或 SDH 设备提取同步时钟信号 GSM R 传输系统指的是为 GSM R 系统 各子系统之间的连接提供通道的数字传输系 统 包括 GSM R 系统为提供基本服务所必 需的传输配套单元 如传输光 电缆和传输 设备 但不包括直放站远端机和近端机之间 的连接通道 也不包括天馈线等连接 具体 的实际应用 武广线 新丰镇编组站 大秦 线 胶济线 青藏线 石太线 合宁线 京 津城际线等 GSM R 通信技术起源于欧洲 目前在德国 瑞士 荷兰 意大利等国家均已进入商业运 用 由于 GSM R 具有适应铁路运输特点的 功能优势 以及更符合通信信号一体化技术 发展的需要 因此铁道部 2000 年底正式确定 将 GSM R 作为我国铁路专用通信的发展方 向 GSM R 在 GSM 公众移动通信系统平台上增 加了铁路运输专用调度通信功能 GSM R 通 信系统包括 交换机 基站 机车综合通信 设备 手机等设备组成 以青藏铁路为例 青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线 青藏 线北起青海省格尔木市 途经纳赤台 五道 梁 沱沱河 雁石坪 翻越唐古拉山进入西 藏自治区境内后 经安多 那曲 当雄至西 藏自治区首府拉萨市 全长约 1142km 绝 大部分线路在高原缺氧的无人区 为了满足 铁路运输通信 信号及调度指挥的需要 采 用了 GSM R 移动通信系统 青藏线 GSM R 通信系统实现了如下功能 1 调度通信功能 调度通信系统业务包括列车调度通信 货运 调度通信 牵引变电调度通信 其他调度及 专用通信 站场通信 应急通信 施工养护 通信和道口通信等 2 车次号传输与列车停稳信息的传送功能 车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理 和行车安全具有重要的意义 它可通过基于 GSM R 电路交换技术的数据采集传输应用系 统来实现数据传输 也可以采用 GPRS 方式 来实现 3 调度命令传送功能 铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下 达的书面命令 它是列车行车安全的重要保 障 采用 GSM R 系统传输通道传输调度命 令无疑将加速调度命令的传递过程 提高工 作效率 4 列车尾部装置信息传送功能 将尾部风压数据反馈传输通道纳入 GSM R 通信系统 可以方便地解决尾部风压数据传 输问题 5 调车机车信号和监控信息系统传输功能 提供调车机车信号和监控信息传输通道 实 现地面设备和多台车载设备间的数据传输 并能够存储进入和退出调车模式的有关信息 6 列车控制数据传输功能 采用 GSM R 通信系统实现车地间双向无线 数据传输 提供车地之间双向安全数据传输 通道 7 区间移动公务通信 在区间作业的水电 工务 信号 通信 供 电 桥梁守护等部门内部的通信 均可以使 用 GSM R 作业手持台 作业人员在需要时 可与车站值班员 各部门调度员或自动电话 用户联系 紧急情况下 作业人员还可以呼 叫司机 与司机建立通话联络 8 应急指挥通信话音和数据业务 应急通信系统是当发生自然灾害或突发事件 等影响铁路运输的紧急情况时 在突发事件 现场与救援中心之间 以及现场内部采用 GSM R 通信系统 建立语音 图像 数据通 信系统 GSM R 在我国铁路通信中的应用发展在我国铁路通信中的应用发展 一 我国铁路通信的发展过程和现状 新中国成立初期 铁路长途通信一直采 用的是以架空明线和电缆为传输媒质的载波 通信设备 电话交换大量发展步进制自动交 换机及人工长途台 在专用通信方面 全路 调度 各站 养路等通信系统改造为铁路支 流脉冲选叫方式 进入 年代 随着国外 铁路开始应用光纤技术 我国铁路光缆 数 字通信也随之进入研究阶段 进入 年代 中后期 数字光纤通信已经在多条线上试用 成功 年代数字光纤通信已经在铁路通 信中被广泛使用 这一时期除光缆建设迅速 发展以外 其他数字通信建设也得到了相应 的发展 在交换方面大量采用程控交换设备 年代末全路长途交换网基本形成 在数 据交换方面根据铁路运输管理信息系统 客票预定和发售信息系统及 铁路其他信息业务的需要 建设了铁路第一 个分组交换数据网 在专用通信方面由于光 数字分插设备的应用 区段通信电缆数大幅 度增加 中间站通信条件大为提高 调度等 共线电话也推广采用了程控共线设备 铁路无线通信系统使用的单信道模拟制 式无线通信设备主要是为满足话音通信设计 的 主要使用 频段 共 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 频率资源的极大浪费 无线通信系统采用频 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出现阻塞 通信质量得不到保证 而信道空闲时 别的 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浪费 也制约了用 户数量的进一步发展 铁路无线通信系统枢 纽地区干扰严重不具备网络能力 移动终端 对讲距离受限 邻站交界区易发生业务中断 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 无线 有 线调度网基本独立 无法形成有机融合的整 体 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 便可以加入到无线列调系统内的通 信 因此话音业务可以被接收或窃听 给行 车安全带来极大的隐患 随着我国铁路信息化建设的不断发展 铁路数据信息业务量的多样化和高速率 使 得 系统在国内有着广阔的发展空 间 技术也正是顺应时代的发展 利用其固有的 网络特性 为铁路 信息化和自动化发展奠定良好的基础 利用 通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的 无缝连接 确保列车平稳高速 安全地运行 二 系统介绍 是一种专门为铁路设计的专 业无线数字通信系统 基于 系统技术 平台 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 并将铁路移动通信所具有的特色 群 呼 组呼 优先级别 强插 强拆等功能 加进去 构成 用于铁路的全球移动 通信系统的解决方案 从集群通信的角度来 看 是一种数字式的集群系统 能提供无线列调 编组调车通信 应急通信 养护维修组通信等语音通信功能 能满足列车运行速度为 小时的无线通信要求 安 全性好 可作为信号及列控系统 的良好传输平台 正在试验中的 欧 洲列车控制系统 也称 和另一种用 于 公里以下的低成本的列车控制系统 都是将 作为传输平 台 年以来铁道部经过几年的论证 研究 决定借鉴欧洲先进国家铁路通信在 系统上成功经验 在国内选择 作为铁路专用移动通信系统 替 代原有的模拟通信系统 支持铁路跨越式发 展 首批试点线路为青藏线 大秦线和胶济 线 并在实验成功的基础上逐步在全国各条 铁路干线和新建城际客运专线上推广使用 既有的 通信系统主要由 基站子系统 交换子系 统 管理子系统 三大部分组成 根据业务的需要 增加了智能业务和 分组数据业务功能单元 我国目前 在青藏 大秦 胶济线试用的 系 统基本上可以满足铁路运输信息业务十大功 能 机车同步操作控制系统的信息传输 列 车控制系统的信息传输 调度通信 无线车 次号信息 调度命令的传送 列车尾 部风压信息传送 机车综合监测信息传送 客车运行安全监测系统 信息传 送 旅客移动信息服务系统的信息传送 大 型编组场 车站综合移动信息服务系统的信 息传送 区间移动通信与公务移动通信 三 技术在我国铁路通信中 的应用 青藏铁路 我国在青藏铁路通信中采用 了专用的 系统 解决了冻土地带 信号传输问题 减少了维护工作量 创造性 的采用双交换机 同站址双基站无线覆盖方 式 使 网络达到了可靠性 有效 性 可维护性 安全性等技术指标要求 大秦重载铁路 大秦线是重载运输专线 山区多 隧道多 曲线多 铁道部针对大秦 线的技术难点 组织多方力量集中攻关 在 网络电路交换业务的基础上 自 主研发了机车同步操控地面应用节点 车载 通信单元和管理维护设备 为实现多种编程 方式 万吨重载组合列车同步操控提供了可 靠的网络条件 同时采用同站址双基站和基 站交织两种无线覆盖方式混合组网 满足了 不同地理环境的网络可靠性需求 在机车同 步操控系统通信平台的基础上进行系统功能 升级 自主研发了可控列尾主机和控制盒 从而节省了机车使用数量 提高了经济效益 胶济线提速工程 胶济线地处我国经济 发达地区 是客货混运线路 运输非常繁忙 电磁环境复杂 围绕 干线铁 路建设和发展的需要 铁道部组织多家单位 积极开展 应用创新 协调移动运 营商进行 电磁环境清理 克服了外界 干扰 优化了 无线基站分布 创 造了在繁忙干线运营 的新经验 合宁客运专线 进入 年 我国 铁路 通信系统进入全面建设和使 用阶段 安徽省内合宁高速客运专线铁路建 设完工并投入运营 合宁客运专线全长 公里 其中客车运行期间为合肥站至 南京站 同时组织部分跨线客车 货车运行 期间为合肥东站至南京东站 因此合宁线 网络覆盖合肥 合肥东至南京 南京东站 合宁 系统设置基站子 系统的基站控制器 编码器和速率适配单元 设备 根据场强覆盖的需要在铁路沿 线设置基站设备和弱区覆盖设备 动车组和 机车配备机车综合通信设备 相关移动 工 作人员配置手持终端 四 技术的发展方向 我国 系统发展的现状与欧洲 差异 欧洲国家网络规模小 而我国网络 规模大 应采取全网统一规划 分布实施建 网策略 因此 在建网前期 需要规定框架 性的要求 指导全网的建设 发展与规划 欧洲各国 核心网大多采 用一家设备 智能网采用厂家内部私有协议 而我国 核心网为多厂家组网环境 对于智能业务 需要统一规范业务的实现流 程 欧洲应用范围小 移动通信业务简 单 主要承载列车调度通信和列控信息传输 业务 在我国 网除了上述两项 主要业务外 还需引入 系统 承载 调度命令 车次号 调车监控信号等信息传 送 此外 由于运输指挥作业方式不同 列 车调度通信具体要求也有所不同 欧洲 系统设备供货厂家 有北电 西门子 在我国 除了上述两个厂 家外 还有华为公司 需要解决 家设备之 间互联互通问题 因此 需要制定接口技术 要求和测试规范 基于此 对于我国铁路通信 技术发展有以下几点考虑 推动互联互通现场测试工作 我们在进行铁路通信 网络大规模 建设时 为保护工程投资 应考虑解决 系统的开放性和不同厂家设备之 间的互联互通问题 进行互联互通工作有利 于 更好地服务于中国铁路 有利 于设备供货市场形成良好竞争局面 保护工 程投资 降低风险 有利于形成全程全网的 解决方案 按照目标网进行网络规划和建设 最大限度发挥总体效益 有利于网络长远发 展 对 技术在中国推广起到积极 的推动作用 我国互联互通工作于 年 月开始提上议事日程 测试工作分两个 阶段 第一个阶段是在实验室环境下的测试 第二个阶段是现场测试 第一阶段的主要任 务是进行电信业务的互联互通测试以及接口 的一致性测试 保证各个厂家的主要网元之 间能够实现互换 改进信息传输安全平台的设计 在铁路通信的应用中 从实 用 安全 可靠的角度出发 今后需要不断 改进铁路移动信息传输安全平台的设计方案 设计公用网与铁路专用网安全互联 移动设 备与地面网络可靠互通的铁路移动信息传输 安全平台 铁路移动信息传输安全平台应有 完善的硬件系统和软件系统组成 平台硬件 系统应该由内外网通信服务器 行车监控及 业务系统设备为主的时实监控和传输设施组 成 平台软件系统主要由外网传输处理子系 统 内网传输处理子系统 管理监视子系统 构成 将 数据接人点部署在铁路局 每个铁路局设立统一的外网通信服务器 作 为各个业务系统地面数据处理中心 承担所 有应用系统车 地间和内 外网间的数据交 换任务 使各应用系统中所有从 下 载的实时信息统一由铁路局外网通信服务器 接收 再经网络安全传输平台进入铁路运输 生产系统 处理好 与 的关系 的基础 系统已经在全 世界 多个国家和地区得到部署和应用 无论是网络设备 终端还是业务应用等等都 已经非常成熟 能够满足铁路应 用对可靠性 可用性 可维护性和安全性的 苛刻要求 目前 规范中还未考虑铁路特 色业务 其应用在我国也尚未开展 但是 与固定通信网的发展是紧密关联 的 与先进的网络技术是同步发展的 与 移动通信有着良好的后向兼容性 因此 如同 可以向 平滑演进一样 也可以向 平滑演 进 因此 我们在大力建设我国 网络的同时 应该