GSM-R中继传输系统设备技术规范

科技司：运输局：各铁路局/公司，第一、二、三、四勘察设计院，铁科院，铁通公司，通号公司设计院，北京交通大学，电化局电测中心，电化局通号设计院，上海工程公司，京信、虹信、泰通公司。部经规院（鉴定中心、标准所），部内计划、建设司。科技司运输电务处 熊杰 46073GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）科技 GSM-R 技术规范 中继传输系统 通知关于印发GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）的通知 （此页无正文）为统一铁路GSM-R中继传输系统的技术标准，2006年11月2日，铁道部科技司、运输局在北京主持召开了GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）评审会。铁道部经规院（鉴定中心、标准所），铁科院，第三、四设计院，太原局电务处，铁通公司等单位专家参加了会议。评审委员会听取了编制组的汇报并逐条进行了认真讨论，就GSM-R中继传输系统的技术规范提出了合理和建设性意见并形成评审意见。编制组已根据评审意见对技术规范进行了修改并报部，现将评审意见和GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）发给你们，请参照实行。二OO七年四月三十日GSM-R数字移动通信网设备技术规范第五部分：中继传输系统（V1.0）评审意见2006年11月2日，铁道部科技司、运输局在北京通号设计院主持召开了“GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统设备（V1.0）”评审会。评审委员会认真听取了编制单位的汇报，审查了有关文件，经认真讨论，形成评审意见如下：1、该技术规范内容全面，结构较合理，提供的技术文件齐全，符合审查要求。2、该技术规范规定了中国铁路GSM-R中继传输系统的主要技术要求、设备类型及组成和设备主要技术要求等内容，可作为铁路GSM-R工程设计、产品制造、施工安装、设备维护、质量检验的技术依据。3、该技术规范应主要修改及补充下述内容:1）补充各项系统和设备技术要求指标的定义。2）“3 术语和定义”中删去3.1、3.2、3.3、3.6、3.7、3.15。补充“中继传输系统”、“射频直放站”、“室外直放站”和“室内直放站”等内容。3）将 “3.14 室内分布系统” 改为“3.14 室(车)内分布系统” ，并对定义进行调整。4）对“4.3.2 基站和移动台之间由于无线信号的多径传播，使信号在接收端产生延时扩散，其时延差15s。”的内容，在条文解释中进行说明。5）“5 系统设备类型及组成”取消3层次写法。6）“6.1.1.3 增益调节范围”中“(2)”改为“（2）室内直放站20dB。”。7） “6.1.1.11 传输时延”中“（3） 移频直放站10s(可选项)。”取消“(可选项)”。8）对“6.1.1.11 传输时延”中检验范围应明确。9)“6.1.1.13 互调产物（1）”中删去“注：结合工程实际应用情况，宽带直放站可按45dBc/3kHz考虑。”。“干线放大器增益调节范围”改为“20dB”。10)“表2 漏泄同轴电缆电气性能指标”中“耦合损失（距离2m）（95概率）900MHz（dB5dB）”改为“耦合损失（距离2m）（95概率）900MHz（dB2dB）”，并增加耐压、防老化等要求。11）“6.1.4 天线”改为“6.1.4天线及馈线”，增加馈线、室内天线指标及防雷防浪涌要求。12）“6.2操作维护功能”增加本地参数设置、维护管理、直放站系统为电源及环境监控网管提供接口和传输通道等内容。13）“6 设备主要技术要求”中增加光纤直放站链路监测功能。14）“6 设备主要技术要求”中增加“6.4结构要求”，包括设备尺寸、防尘防水、直放站具备主要模块冗余或采用双套热备、光纤直放站支持双纤切换功能等内容。原则同意该技术规范的主要内容，请编制单位根据评审会意见尽快完成修改，报部审批。评审委员会主任：尹福康 副主任：姚鑫铎二OO六年十一月二日GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）评审委员会名单序号评审会职务姓名工作单位专业职称/职务签名1主任尹福康铁道部经规院通信高工尹福康2副主任姚鑫铎原通号设计院通信高工姚鑫铎3委员姜永富铁道部运输局基础部通信副处长/高工姜永富4委员刘丽华铁道部鉴定中心通信副处长/高工刘丽华5委员徐钧铁科院通号所通信研究员徐钧6委员刁蓬芝铁三院通信高工刁蓬芝7委员夏焕祥铁四院通信高工夏焕祥8委员赵新红太原局电务处通信工程师赵新红9委员张全盛铁通大同铁道通信中心通信副总/高工张全盛10委员唐文可铁通上海事业部通信工程师唐文可11委员姚永铁通公司铁业部通信助工姚永GSM-R数字移动通信网设备技术规范第五部分：中继传输系统Technical Specification of Equipment for GSM-R Digital Mobile Communication NetworkPart 5: Relay Transmission System（V1.0）二七年五月目 次前 言21 范围32 规范性引用文件33 术语和定义34 系统主要技术要求45 系统设备类型及组成46 设备主要技术要求4附录 A 本规范用词说明10附录 B GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）条文说明11I前 言本技术规范是根据运基通信200497号文关于继续做好GSM-R数字移动通信技术标准编制工作的通知和科技运200685号文关于加快开展中国铁路GSM-R系统技术规范编制工作的通知的要求编制的，是中国铁路GSM-R数字移动通信网的系列技术规范文件之一，随着网络、业务和技术的发展，还可能继续完善升级。本技术规范规定了铁路GSM-R中继传输系统的主要技术要求、主要设备组成及技术要求。在执行过程中，各单位若发现需要修改和补充之处，请及时将意见及有关资料寄交起草单位铁道第二勘察设计院（四川省成都市通锦路3号，），并抄送铁道部科技司（北京市复兴路10号，），供今后修订时参考。本技术规范由铁道部组织编制并负责解释。本技术规范主编单位：铁道第二勘察设计院。本技术规范参编单位：中国铁路通信信号上海工程公司，京信通信系统（中国）有限公司，武汉虹信通信技术有限责任公司，南京泰通科技有限公司。本技术规范主要起草人：段永奇、李闰生、向志华、周了、张建明、李士寒、郑全战、唐望华、陈建平。12GSM-R数字移动通信网设备技术规范第五部分：中继传输系统（V1.0）1 范围本技术规范规定了GSM-R中继传输系统的主要技术要求，设备类型、组成和主要技术要求。本技术规范适用于铁路GSM-R中继传输系统的工程设计、产品制造、施工安装、设备维护、质量检验。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过标准化的引用而成为本技术规范的条款，凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或者修订版均不适用于本技术规范，然而鼓励采用本技术规范的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本技术规范。科技运2006120号GSM-R 数字移动通信网技术体制（暂行）铁信息函2005120号铁路GSM-R数字移动通信系统网络技术规划TB/T 29341998铁路通信术语TB/T 30522002列车无线调度通信系统制式及主要技术条件YD 1139-2006900/1800MHz TDMA数字蜂窝通信系统的电磁兼容性要求和测量方法 第2部分：基站及其辅助设备YD/T1800MHz移动通信网直放机技术要求和测试方法YD/T 1059 2004移动通信系统基站天线技术条件YD/T 11202001通信电缆-物理发泡聚乙烯绝缘漏泄同轴电缆YD/T 10922004通信电缆-无线通信用50泡沫聚乙烯绝缘皱纹铜管外导体射频同轴电缆GB/T 1528594漏泄同轴电缆分规范GB/T 15844.31995移动通信调频无线电话机可靠性要求及试验方法03X102（2003）国家建筑标准设计“移动通信室内信号覆盖系统” 3 术语和定义3.1 中继传输系统 relay transmission system是指用于GSM-R弱电场区的无线覆盖，由直放站、干线放大器、漏泄同轴电缆、天馈线等组成的系统。3.2 载干比 carrier to interference ratio载波电平与干扰电平之比，用dB表示。3.3 时延 time delay某一信号经过某一线路、设备或系统时所经历的时间。3.4 直放站 repeater是指用于GSM-R移动通信网的全双工、线性射频放大设备。3.5 光纤直放站 optical fiber repeater是指中继传输链路采用光纤做信号传输的直放站。3.6 射频直放站 radio frequency repeater 是指中继传输链路采用射频做信号传输的直放站。3.7 宽带直放站 broadband repeater在GSM-R频段的全部或部分频段内工作的直放站。3.8 选频直放站 selective frequency repeater在GSM-R频段内选择一个或多个GSM-R指配信道工作的直放站。3.9 移频直放站 shift frequency repeater将指配工作频率转换为其他频率进行传输的直放站。3.10 室外直放站 outdoor repeater是指用于室外无线覆盖的直放站。3.11 室内直放站 indoor repeater 是指用于室内无线覆盖的直放站。3.12 干线放大器 trunk line amplifier用于增强射频信号的双向放大器。3.13 室（车）内分布系统 indoor （carriage）distributed system由直放站、功分器、耦合器、干线放大器、低损耗电缆、漏泄同轴电缆、天线等组成，将信号比较均匀的分布到建筑物内、铁路旅客车厢内的系统。4 系统主要技术要求4.1 工作频段上行：885MHz-889MHz下行：930MHz-934MHz 双工收发间隔：45 MHz相邻频道间隔：200 kHz 4.2 载干比4.2.1 同频道载干比：控制信道及列控业务信道C/I12dB，其他业务信道C/I9dB。4.2.2 邻频道载干比：C/I-6dB。4.2.3 偏离载波400kHz时的干扰保护比：C/I-38dB。4.3 时延4.3.1 移动台到基站的无线信号往返的传输时延233s。4.3.2 基站和移动台之间由于无线信号的多径传播，使信号在接收端产生时延扩展，其时延差15s。4.4 场强覆盖要求中继传输系统的覆盖区内场强应连续覆盖，场强覆盖指标应符合GSM-R工程设计规范的要求。5 系统设备类型及组成5.1 光纤直放站可分为光纤宽带直放站和光纤选频直放站。光纤直放站包括近端机、远端机和耦合器等。5.2 射频直放站可分为射频宽带直放站、选频直放站和移频直放站。射频直放站包括各种射频直放站本机、天馈线等。5.3 干线放大器干线放大器是射频双向直接放大器，用于补偿电缆传输的衰耗。5.4 漏泄同轴电缆可采用42mm（1-5/8）、32mm（1-1/4）和22mm（7/8）三种规格。用于隧道等的场强覆盖，具有传输线路和辐射天线的双重作用。包括漏泄同轴电缆、接头、终端适配负载等。5.5 室（车）内分布系统可由射频电缆分布、漏泄同轴电缆分布、光纤分布以及混合分布等方式实现。射频电缆分布系统主要包括射频电缆、干线放大器、室内天线；漏泄同轴电缆分布系统主要包括漏泄同轴电缆、干线放大器、室内天线；光纤分布系统主要包括近端机、远端机、耦合器和光缆等。用于车站大厅、站房内、地下通道、旅客车厢等的场强覆盖。5.6 天馈线有定向天线和全向天线，包括振子、匹配网络、接头和馈线等。6 设备主要技术要求6.1 性能指标6.1.1 直放站6.1.1.1 标称输出功率标称（最大）输出功率是指直放站在线性工作区内所能达到的最大输出功率。（1）室外直放站：1W、2W、5W、10W、20W。（2）室内直放站：0.5W、1W、2W。（3）标称输出功率容差应在2dB范围内。6.1.1.2 增益最大增益是指直放站在线性工作范围内对输入信号的最大放大能力。 最大增益95dB,最大标称增益误差不超过2dB。6.1.1.3 增益调节范围 增益调节范围是指当直放站增益可调时，其最大增益和最小增益的差值。（1）室外直放站30dB。（2）室内直放站20dB。6.1.1.4 自动电平控制（ALC）范围 自动电平控制是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时，增加输入信号电平，直放站对输出信号电平控制的能力。当输入信号电平提高不大于10dB时，输出功率应保持在最大输出功率的2dB之内；当输入信号电平提高超过10dB时，输出功率应保持在最大输出功率的2dB之内或关闭输出。6.1.1.5 频率误差（仅适用于移频直放站） 频率误差是指直放站在工作频带内实际输出频率对额定输出频率的偏差。平均频率误差：单机不超过5108；系统不超过110-7。6.1.1.6 相位误差（仅适用于GMSK调制的移频直放站）相位误差是指直放站输出信号相位差轨迹与其线性回归线之差。（1）单机相位误差6.1（rms）和24.5(peak)。（2）系统相位误差7（rms）和28（peak）。6.1.1.7 最大允许输入电平 最大允许输入电平是指被测直放站能承受而不致引起损伤的输入电平。最大允许输入电平0dBm时，直放站无损伤。6.1.1.8 带内波动 带内波动是被测直放站在GSM-R的工作频率范围内最大电平和最小电平的差值。带内波动3dB（p-p）。6.1.1.9 噪声系数 噪声系数是指被测直放站在工作频带范围内，正常工作时输入信噪比与输出信噪比之比，用dB表示。（1）室外直放站，噪声系数4dB。（2）室内直放站，噪声系数6dB。6.1.1.10 输入、输出电压驻波比电压驻波比是指电压的波腹点与波节点之比。电压驻波比为 S=（1+|）/（1-|）。输入、输出电压反射系数|是指从输入、输出端口反射的信号电压与输入的信号电压之比。 电压驻波比1.4。6.1.1.11 传输时延传输时延是指被测直放站输出信号对输入信号的时间延迟。（1）宽带直放站1.0s（应用声表面滤波的宽带直放站5s）。（2）选频直放站5s。（3）移频直放站10s。6.1.1.12 杂散发射 杂散发射是指除去工作载频以及与正常调制相关的边带以外的频率上的发射。（1）9kHz1GHz带内36dBm。（2）1GHz12.75GHz带内30dBm。6.1.1.13 互调产物 当工作频带内有两个及以上信号输入直放站后，由于直放站的非线性而在其输出端口产生的与两个或多个输入信号有特定关系的产物为互调产物。（1）工作频带内互调：选频直放站 36dBm(或66dBc/3kHz)；宽带直放站36dBm(或60dBc/3kHz)。（2）工作频带外互调：9kHz1GHz带内36dBm/100kHz；1GHz12.75GHz带内30dBm/1MHz。6.1.1.14 带外增益 带外增益是指被测直放站对工作频带外信号的放大能力。带外增益指标应符合表1的规定。表 1 带外增益指标偏离边缘频率400kHz600kHz1MHz5MHz增益50dB40dB35dB25dB6.1.2 干线放大器6.1.2.1最大输出功率（1）上行：03dBm。（2）下行：303dBm。6.1.2.2最大增益最大增益 50dB，最大标称增益误差不超过3dB。6.1.2.3增益调节范围增益调节范围20dB。6.1.2.4带内波动 带内波动2dB（p-p）。6.1.2.5噪声系数噪声系数4dB。6.1.2.6电压驻波比电压驻波比1.4。6.1.2.7传输时延传输时延1.0s。6.1.2.8杂散发射（1）9kHz1GHz36dBm。（2）1GHz12.75GHz30dBm。6.1.2.9互调产物互调产物36dBm（或60dBc/3kHz）。6.1.3 漏泄同轴电缆6.1.3.1电气性能漏泄同轴电缆电气性能指标见表2表2 漏泄同轴电缆电气性能指标 规格项目42mm(1-5/8)32mm(1-1/4)22mm(7/8)绝缘介电强度DC，1min（V）150001000010000最小绝缘电阻（Mkm）300030003000护套火花试验（AC，有效值）（V）100001000010000电容（pF/m）76特性阻抗（）502传播速度系数0.88最大传输衰减（20）900MHz（dB/100m）2.74.35.3耦合损耗（距离2m）（95概率）900MHz（dB2dB）687074电压驻波比1.36.1.3.2环境性能（1）室外敷设的漏泄同轴电缆护套应采用防日晒、防老化的材料。（2）室内敷设的漏泄同轴电缆护套应采用阻燃或耐火性能的材料。6.1.4 天线与馈线6.1.4.1 天线（1）增益1）直放站定向天线15dBi。2）直放站全向天线8dBi。3）室内定向天线5dBi。4）室内全向天线2dBi。（2）不均匀性：工作频段内增益的不均匀性不大于3dB。（3）输入阻抗：50。（4）电压驻波比1.4。（5）三阶互调107dBm。（6）雷电防护：直流接地。（7）抗风能力：工作风速36.9m/s；极限风速55m/s。（8）摄冰厚度：10mm不被破坏。（9）具有良好的防雨性能。（10）具有防盐雾、潮湿、大气中二氧化硫与紫外线辐射的能力。6.1.4.2馈线（1）可采用50泡沫聚乙烯绝缘皱纹铜管外导体射频同轴电缆，主要有12mm（1/2），22mm（7/8）和12mm S(1/2S)超柔型三种规格。（2）射频同轴电缆性能指标见表3。表3 射频同轴电缆电气性能指标 规格项目12mm(1/2)22mm(7/8)12mm S(1/2S)绝缘介电强度DC，1min（V）6000100002500最小绝缘电阻（Mkm）300030003000护套火花试验（AC，有效值）（V）800080005000电容（pF/m）7683特性阻抗（）502传播速度系数0.880.81最大传输衰减（20）900MHz（dB/100m）7.704.0811.47电压驻波比1.201.151.20（3）室外敷设的射频同轴电缆护套应采用防日晒、防老化的材料。（4）室内敷设的射频同轴电缆护套应采用阻燃或耐火性能的材料。6.2 操作维护功能6.2.1告警和监控功能（当直放站无网管时） 应有电源电压、下行输出功率指示、无输出或高功放有故障时应有告警指示。6.2.2 网络管理 6.2.2.1 查询和配置管理功能包括系统配置、射频输出功率、光输入及输出功率、增益、信道频率（除宽带直放站外）、操作及故障记录。6.2.2.2 故障管理功能包括开门告警、电源故障告警、高功放故障告警、光纤链路告警、驻波比告警。6.2.2.3 遥控功能包括高功放开关、增益、信道频率。6.2.2.4 系统安全管理功能包括操作权限管理、操作记录管理、故障记录管理。6.2.3 本地参数查询、设置包括高功放开关、增益、信道频率。6.2.4 本地维护管理包括电源故障、电池故障、下行驻波比告警、功放故障、本振失锁。6.2.5 数据传输接口应为电源及环境监测提供数据传输的接口， 数据格式和协议应符合相关规定。6.2.6 电源与环境监测（可选项）6.2.6.1 通信电源监测（1）可对交流配电盘的输入电压和电流进行测量及告警。（2）可对整流模块的直流输出电压和电流、交流输出电压和电流进行测量，对整流器故障、过载、整流输出过压、欠压、启动、关闭、复位等工作状态告警。（3）可对蓄电池的总电流、总电压、电压过放进行监测、告警。6.2.6.2 空调设备监测（1）实现远程控制。（2）监测空调的工作状态。6.2.6.3 环境监测可监测温度、湿度、烟雾、水浸、非法入侵等。6.3 工作环境直放站、干线放大器、漏泄同轴电缆以及天馈线应满足表4规定的工作环境条件。表4 工作环境要求工作场所车站铁路区间工作温度低温10，2540，25高温5555相对湿度95（30）95（30）振动10Hz30Hz，0.38mm30Hz55Hz，0.19mm10Hz30Hz，0.75mm30Hz55Hz，0.25mm振动方向正常工作方向正常工作方向冲击6g6g6.4 电源要求6.4.1 直流供电电源为48V（波动范围：40V57V）。6.4.2 交流供电电源为220V 50Hz（波动范围：车站 220V44 44V，50Hz15 5Hz；区间 220V66 66V,50Hz15 5Hz）。6.4.3直放站在交流供电条件下，电源系统应设防雷防浪涌装置，并配置蓄电池备用。6.5 可靠性要求6.5.1 可靠性指标定为产品平均无故障间隔时间MTBF和MTBF试验下限值1。6.5.2 直放站、干线放大器的MTBF50000h；MTBF试验下限值1值均不低于600h，详见表5。6.5.3 可靠性试验方法应符合GB/T 15844.3-1995移动通信调频无线电话机可靠性要求及试验方法中的有关规定。表5 可靠性指标 单位：h设备名称直放站干线放大器MTBF 5000050000MTBF 16006006.6 电磁兼容要求电磁兼容要求应符合YD 1139-2006的规定。6.7 安全要求系统设备的技术安全要求应符合YD/T 1337-2005中的有关规定。6.8 结构要求（1）设备结构应做到构件坚固、造型美观；应在不打开机壳情况下就能测量电性能；应便于维修、检测。（2）室内设备结构应能防尘、防腐蚀，可安装于19英寸机架。室外设备结构必须坚固密封、防潮、防腐蚀、防雨淋（等级达到IP55），外壳采用铝合金压铸。（3）设备结构应满足具有双光纤热备份，主备光纤自动切换；主要模块（光端机和功放）热备份或双直放站冗余热备份，以及主备自动切换等要求。附录 A 本规范用词说明执行本规范条文时，对于要求严格程度的用词说明如下，以便在执行中区别对待。（1）表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。（2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。（3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。表示允许有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。附录 B GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分：中继传输系统（V1.0）条文说明本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及执行中应注意的事项等予以说明。为了减少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。4.3.2无线电波在传播过程中遇到建筑物、地形等，会发生反射、绕射、散射，这不仅使信号能量发生衰减，电磁波还会由于阻挡产生弯曲，这就导致到达接收点的电磁波会存在多条不同的路径，这种现象叫做多径传播。在GSM-R基站和直放站、直放站和直放站的交叉覆盖区，也会存在不同路径的多径传播。多径传播给移动通信带来的影响有：接收信号的传播时延扩展；产生信号强度快衰落的随机相位漂移；不同路径产生的多普勒频移现象引起的随机频率调制。其表现是：产生码间干扰或导致信号的失真。GSM-R系统采用的是GMSK调制解调技术。解调器必须在收到的受干扰的信号中最大可能地估计原调制数据。目前有多种解调算法，用在GSM中有一个重要的限制，就是采用的算法必须能够处理在15s之内收到的两个等功率多径信号，也就是这两个信号之间小于4Bit周期（注：4Bit： 3.7s414.8s 15s）。在这种情况下，字符间干扰与调制本身引入的字符间干扰相比，急剧增加。简单的解调技术无法解决字符间干扰，此时必须引入均衡技术。GSM-R使用的均衡器可以是判决反馈均衡器或是通过维特比（Viterbi）算法实现的ML序列检测器。也就是说，GSM-R均衡器能处理时延4Bit的多径信号，相当于15s的时延，超过则无法处理。4.4 中继传输系统覆盖区内的场强覆盖应符合GSM-R工程设计规范的要求。移动终端接收的最小可用接收电平值应符合下表的规定。接收机最小可用接收电平值终端种类终端速度V（km/h）场强时间地点概率（%）最小接收电平（dBm）列调机车台9598列控机车台V2209595220V280959592V 28095925.4 漏泄同轴电缆是外导体不完全封闭的同轴电缆。沿电缆内部传输的信号中一部分可通过外导体上的孔隙耦合至外部和周围环境所构成的传输系统，或按上述相反的方向进行耦合。6.1.1.9 对于以耦合工作方式与基站相接的直放站，下行噪声系数不作要求。6.1.1.11直放站传输时延项目的检测，射频宽带直放站、选频直放站为单机测试项；移频直放站、光纤直放站（带1m测试光纤）为构成整个系统时的测试项。6.1.1.14 表1给出了