高速铁路通信概论

1、 1什么是什么是gsm-r？ 二二. 为什么要建设为什么要建设gsm-r? 三三. gsm-r系统介绍系统介绍 四四. gsm-r网络规划网络规划 五五. gsm-r调度通信系统调度通信系统 六六. gsm-r在铁路运营和服务中的特殊在铁路运营和服务中的特殊 业务与应用业务与应用 七七. 国外高速铁路概况国外高速铁路概况 内容提要内容提要 一、什么是一、什么是gsm-r？ gsm-r（globle system of mobile for railway） 专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专用系统，专用系统， 它基于它基于gsm并在功能上有所超越，是成熟

2、的技术并在功能上有所超越，是成熟的技术 。 是通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一是通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一 种种技术体制。技术体制。 一、什么是一、什么是gsm-r？ 铁路相对铁路相对gsm公网的特殊需求：公网的特殊需求： （1）用户级别不同（高级语音呼叫，包括：组呼、群呼、）用户级别不同（高级语音呼叫，包括：组呼、群呼、 增强多优先级与强拆）增强多优先级与强拆） （2）功能寻址（调度）功能寻址（调度） （3）基于位置的寻址（机车呼叫前方车站、后方车站）基于位置的寻址（机车呼叫前方车站、后方车站） （4）高速情况下的移动通信）高速情况下的移动通信 （5）大量特殊的数据

3、业务需求（列控、列尾、车次号等）大量特殊的数据业务需求（列控、列尾、车次号等） 一、什么一、什么gsm-r？ 公网技术体制：公网技术体制：gsm、cdma 铁路专网技术体制：铁路专网技术体制： （1）无线列调）无线列调 （2）模拟集群：）模拟集群： smratzone（广深试验）、（广深试验）、mpt1327 （北京局、柳南）、（北京局、柳南）、uniden（北京、成都、上海等）（北京、成都、上海等） （3）数字集群：）数字集群：tetra（秦沈）、（秦沈）、gt800（重庆）、（重庆）、gota （长春）（长春） （4）gsm-r（欧洲）（欧洲） 铁路自动控制专业引入铁路自动控制专业引入gs

4、m-rgsm-r技术的必要性技术的必要性 1.国家政策引导国家政策引导 国家中长期路网规划国家中长期路网规划：1.1.6 6万万kmkm客专（客专（20202020）；）； 铁路铁路“十一五十一五”规划，大力推进技术装备现代化；规划，大力推进技术装备现代化； 2.铁路自动控制理念的转变铁路自动控制理念的转变 铁路信号；调度指挥；列车运行；区间闭塞。铁路信号；调度指挥；列车运行；区间闭塞。 3.发展必要性分析发展必要性分析 通信信号一体化。通信信号一体化。 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题、现有铁路无线通信系统存在许多问题 2、铁路发展出现许多新业务需求、铁路发展出现许多新业务需求 3、欧洲

5、选择、欧洲选择gsm-r的原因和发展状况的原因和发展状况 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （1）投资方面：系统分散建设，投资浪费。）投资方面：系统分散建设，投资浪费。 （2）系统功能方面：功能单一，不具备网络能力；频率）系统功能方面：功能单一，不具备网络能力；频率 利用率低，容量有限；话音、数据业务争抢信道，利用率低，容量有限；话音、数据业务争抢信道， 传输可靠性低，数据传输能力差。传输可靠性低，数据传输能力差。 （3）存在的问题：枢纽地区干扰严重；是开放系统，不）存在的问题：枢纽地区干扰严重；是开放系统

6、，不 具保密性。具保密性。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （1）投资方面：系统分散、相互间无法互通、维护成本高）投资方面：系统分散、相互间无法互通、维护成本高 各分散系统主要有：无线列调、站场调车、客运、货运、列各分散系统主要有：无线列调、站场调车、客运、货运、列 检、商检、车号、公务维修、公安等检、商检、车号、公务维修、公安等 功能：主要为语音业务，少量数据业务功能：主要为语音业务，少量数据业务 这些系统均为自行投资建设、独立使用、分散维护，造这些系统均为自行投资建设、独立使用、分散维护，造 成设备型

7、号各异，种类繁多，相互间无法互通，维护运营成成设备型号各异，种类繁多，相互间无法互通，维护运营成 本较高。本较高。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （2）系统功能）系统功能 频点固定分配、信道固定使用，频率利用率低，容量有限频点固定分配、信道固定使用，频率利用率低，容量有限 铁路无线通信系统主要使用铁路无线通信系统主要使用450m450m频段，共频段，共5858对频点，固定分配给了对频点，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，无线列调、站调、公安等无线系统使用，各个部门

8、间不能相互共享， 造成频率资源的极大浪费。如北京、徐州、郑州枢纽等地已无频点可造成频率资源的极大浪费。如北京、徐州、郑州枢纽等地已无频点可 供申请使用。供申请使用。 既有无线通信系统采用频点（信道）固定分配的方式，信道长期既有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，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信质量得不到保证

9、；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。进一步发展。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （2）系统功能）系统功能 话音、数据业务争抢信道，传输可靠性低，数据传输能话音、数据业务争抢信道，传输可靠性低，数据传输能 力差。力差。 经测算，在经测算，在tdcstdcs和和ctcctc区段，当列车运行时速超过区段，当列车运行时速超过250250 公里时，综合考虑调度命令、行车凭

10、证、车次号、进路预公里时，综合考虑调度命令、行车凭证、车次号、进路预 告等数据信息传送和车机联控话音通信需求时，业务密度告等数据信息传送和车机联控话音通信需求时，业务密度 加大，碰撞概率很大加大，碰撞概率很大 。 基于无线列调系统的数据传输速率仅达到基于无线列调系统的数据传输速率仅达到1.2kb/s1.2kb/s。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （3）存在的问题）存在的问题 枢纽地区干扰严重枢纽地区干扰严重 枢纽站往往是多条线路的交汇处，通话的无序性，使各枢纽站往往是多条线路的交汇处，通话的无序性，使各

11、 个机车台终端会对无线列调信道进行争抢，造成个机车台终端会对无线列调信道进行争抢，造成“大信号抑大信号抑 制小信号制小信号”的后果。目前，在枢纽车站设置多套车站电台的后果。目前，在枢纽车站设置多套车站电台 （每条线（每条线1 1套），其中部分车站台使用同频工作，这些电台套），其中部分车站台使用同频工作，这些电台 在车站附近形成一个大范围内的同频干扰，降低了车站值班在车站附近形成一个大范围内的同频干扰，降低了车站值班 员的行车指挥效率。员的行车指挥效率。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （3）存在的问题）存

12、在的问题 不具备网络能力不具备网络能力 移动终端对讲距离受限，邻站交界区易发生业务中移动终端对讲距离受限，邻站交界区易发生业务中 断。断。 铁路各个无线通信系统分散，不能联合组网，使得铁路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。各系统之间用户无法进行联络。 铁路无线、有线调度网基本独立，无法形成有机融铁路无线、有线调度网基本独立，无法形成有机融 合的整体。合的整体。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。、现有铁路无线通信系统存在许多问题。 （3）存在问题）存在问题 开放系统，不具保密性开放系统，不具保密性 无线列调系

13、统是开放系统，并未做任何鉴权加密处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。此外，公安系统对保密性的要车安全带来极大的隐患。此外，公安系统对保密性的要 求也很高，现有系统无法达到。求也很高，现有系统无法达到。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业

14、务需求：、铁路发展出现许多新业务需求： （1）客运专线的业务需求）客运专线的业务需求 （2）货运专线机车同步控制传输）货运专线机车同步控制传输 （3）车地信息化数据传输的需要）车地信息化数据传输的需要 （4）有线、无线调度两网融合的需求）有线、无线调度两网融合的需求 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业务需求：、铁路发展出现许多新业务需求： （1）客运专线的业务需求（）客运专线的业务需求（对通信系统在高速情况下的对通信系统在高速情况下的 安全性、可靠性、实时性、便捷程度提出了更高的安全性、可靠性、实时性、便捷程度提出了更高的 要求）要求） 话音类：调度通信、区

15、间通信话音类：调度通信、区间通信 数据类：数据类：列控信息传送列控信息传送 调度指挥信息传送调度指挥信息传送 行车安全监控信息的传送行车安全监控信息的传送 旅客综合服务信息的传送旅客综合服务信息的传送 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业务需求：、铁路发展出现许多新业务需求： （1）客运专线的业务需求）客运专线的业务需求 列控信息传送需求列控信息传送需求 无线通信网络提供车地双向、实时数据传输通道，传无线通信网络提供车地双向、实时数据传输通道，传 输速率至少输速率至少2.4kbps2.4kbps，异步透明全速率异步透明全速率传输方式。传输方式。 业务不能中断，

16、因此无线信道必须实时可靠，无线网络业务不能中断，因此无线信道必须实时可靠，无线网络 在铁路沿线应保证连续覆盖并支持切换。在铁路沿线应保证连续覆盖并支持切换。 每个列车数据传输需要占用至少一个专用无线信道，因每个列车数据传输需要占用至少一个专用无线信道，因 此，无线通信网络应能提供覆盖范围内的此，无线通信网络应能提供覆盖范围内的n n列车所需的列车所需的n n 个的专用信道。个的专用信道。 现有系统无法实现。现有系统无法实现。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业务需求：、铁路发展出现许多新业务需求： （2）重载货运专线（机车同步控制传输）重载货运专线（机车同步

17、控制传输） 定义：定义：为了实现牵引过程中同时加速、减速、制动，主控机车和为了实现牵引过程中同时加速、减速、制动，主控机车和 从控机车之间需要通过无线信道实时传递控制命令，这就从控机车之间需要通过无线信道实时传递控制命令，这就 是机车同步操控信息传送业务。是机车同步操控信息传送业务。 解决方案：解决方案： dj4dj4型机车对讲电话系统，人工话音，一致性差型机车对讲电话系统，人工话音，一致性差 基于基于800mhz800mhz的无线数据传输系统，主机和从控机车的无线数据传输系统，主机和从控机车 之间间隔小于之间间隔小于650650米，只适用于万吨组合列车米，只适用于万吨组合列车 基于基于gsm

18、-rgsm-r系统的解决方案，适用于所有组合形式的系统的解决方案，适用于所有组合形式的 列车列车 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业务需求：、铁路发展出现许多新业务需求： （3）车地信息化数据传输的需要）车地信息化数据传输的需要 列车与地面之间的无线通信一直是信息化发展中的最薄弱环节。 随着铁路的发展，铁路信息化要求的无线数据传输内容越来越多，一 方面，列车运行、列车安全监控、诊断以及承载货物等实时信息需要 传送到地面上来，为实现列车信息实时追踪、客票发售、货运计划、列车信息实时追踪、客票发售、货运计划、 货车追踪、集装箱追踪等提供基础信息货车追踪、集装箱追

19、踪等提供基础信息，满足铁路路网移动体（机车、 车辆等）实时动态跟踪信息传输的需要；另一方面，以旅客为主体的 移动信息，需要在车地之间实时进行传送，为旅客提供多方位的综合 信息服务。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业务需求：、铁路发展出现许多新业务需求： （4）有线、无线调度业务融合的需求）有线、无线调度业务融合的需求 铁路沿线采用无线覆盖，机车上采用无线终端，车铁路沿线采用无线覆盖，机车上采用无线终端，车 站台和调度台都是有线终端。站台和调度台都是有线终端。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 2、铁路发展出现许多新业务需求：、铁路发展出现许多新

20、业务需求： 可见，既有系统无法满足铁路新业务需求，应建可见，既有系统无法满足铁路新业务需求，应建 立一个能完善解决铁路新业务需求、高安全可靠性、立一个能完善解决铁路新业务需求、高安全可靠性、 联网能力强、可满足高速、重载运输及信息化需求联网能力强、可满足高速、重载运输及信息化需求 的通信系统。的通信系统。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 3、欧洲选择、欧洲选择gsm-r的原因的原因 （1 1）取代落后的模拟设备、提升系统性能的需要；）取代落后的模拟设备、提升系统性能的需要； （2 2）欧洲铁路互通性的需要；）欧洲铁路互通性的需要； （3 3）新业务的需要（欧洲列车控制系统）新业务

21、的需要（欧洲列车控制系统2 2级以上）级以上） 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? gsm-r在欧洲的发展状况：在欧洲的发展状况： 目前已在欧洲目前已在欧洲2626国家开始广泛实施，具体包括：德国、英国、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、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。其中，瑞典、德国、意大利、瑞士、挪威、芬兰、挪威、比利时。其中，瑞典、德国、意大利、瑞士、挪威、 西班牙、荷兰等西班牙、荷兰等1111个国家开通了商用个国家开通了商用gsm-rgsm-r网络。网络。 l最早开始

22、建设的国家：瑞典（最早开始建设的国家：瑞典（19981998年）年） l在全国范围内普速干线建设的国家：意大利（在全国范围内普速干线建设的国家：意大利（7500km7500km）、荷兰）、荷兰 （2800km2800km） lgsm-rgsm-r覆盖里程最长的国家：德国（覆盖里程最长的国家：德国（36000km36000km） l最早在高速线开通最早在高速线开通etcs2etcs2的国家：意大利，罗马那不勒斯的国家：意大利，罗马那不勒斯 ， 20052005年年1212月月2121日商用，运营时速日商用，运营时速347km/h347km/h；米兰都灵；米兰都灵20062006年年2 2月月 1

23、010日正式商用运行，设计时速日正式商用运行，设计时速350km/h350km/h。 二、为什么要建设二、为什么要建设gsm-r? 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍（一）系统结构（一）系统结构 1 1、网络子系统（、网络子系统（nssnss） （1 1）移动交换子系统（）移动交换子系统（ssssss） （2 2）移动智能网（）移动智能网（inin）子系统）子系统 （3 3）通用分组无线业务（）通用分组无线业务（gprsgprs）子系统）子系统 2 2、基站子系统（、基站子系统（bssbss） 3 3、运行与支持子系统（、运行与支持子系统（ossoss） （1 1）网管）网管 （2 2）sim

24、sim卡管理系统卡管理系统 （3 3）计费、结算、营帐、客服子系统）计费、结算、营帐、客服子系统 4 4、终端设备、终端设备 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍（一）系统结构（一）系统结构 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 1、网络子系统、网络子系统 移动交换子系统：移动交换子系统：主要完成用户的业务交换功能，完成用户数据与主要完成用户的业务交换功能，完成用户数据与 移动性管理、安全性管理。移动性管理、安全性管理。 u移动业务交换中心（移动业务交换中心（mscmsc）：负责用户的移动性管理和呼叫控制；）：负责用户的移动性管理和呼叫控制； u拜访位置寄存器（拜访位置寄存器（vlrvlr）：负责

25、存储进入该区域内已登记用户的信）：负责存储进入该区域内已登记用户的信 息；息； u归属位置寄存器（归属位置寄存器（hlrhlr）：是一个负责管理移动用户的数据库。）：是一个负责管理移动用户的数据库。hlrhlr 存储本归属区的所有移动用户数据，如识别标志、位置信息、签约业存储本归属区的所有移动用户数据，如识别标志、位置信息、签约业 务等；务等； u鉴权中心（鉴权中心（aucauc）：是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体，）：是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体，aucauc只只 通过通过hlrhlr和其他网络实体通信；和其他网络实体通信； u互连功能单元（互连功能单元（iwfiwf）：与固定网络的

26、数据终端之间提供速率和协）：与固定网络的数据终端之间提供速率和协 议的转换；议的转换； u组呼寄存器（组呼寄存器（gcrgcr）：用于存储移动用户的组）：用于存储移动用户的组idid； u短消息服务中心（短消息服务中心（smscsmsc）：负责向）：负责向mscmsc传送短消息信息；传送短消息信息； u确认中心（确认中心（acac）：记录、存储铁路紧急呼叫相关信息。）：记录、存储铁路紧急呼叫相关信息。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 1、网络子系统、网络子系统 智能网子系统：智能网子系统：是在是在sss中引入的智能网功能实体，中引入的智能网功能实体， 将网络交换功能和业务控制功能相分离，实

27、现对将网络交换功能和业务控制功能相分离，实现对 呼叫的智能控制呼叫的智能控制 。 ugsmgsm业务交换点（业务交换点（gsmsspgsmssp） ugprsgprs业务交换点（业务交换点（gprssspgprsssp） u智能外设（智能外设（ipip） u业务控制点（业务控制点（scpscp） u业务管理点（业务管理点（smpsmp） u业务管理接入点（业务管理接入点（smapsmap） u业务生成环境点（业务生成环境点（scepscep）。）。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 1、网络子系统、网络子系统 gprsgprs子系统：子系统：负责为无线用户提供分组数据承载业务。负责为无线用户

28、提供分组数据承载业务。 gprs核心层：核心层：由由sgsnsgsn、ggsnggsn、dnsdns、radiusradius等功能等功能 实体组成；实体组成； gprs无线接入层：无线接入层：由由pcupcu、基站、终端等组成。、基站、终端等组成。 gprsgprs无线接入层组网应充分利用无线接入层组网应充分利用gsm-rgsm-r系统的设备资系统的设备资 源，保护投资；与源，保护投资；与gsm-rgsm-r系统共用频率资源；利用系统共用频率资源；利用 gsm-rgsm-r系统的基站实现无线覆盖，不单独增加系统的基站实现无线覆盖，不单独增加gprsgprs系系 统基站。统基站。 三、三、gs

29、m-r系统介绍系统介绍 1、网络子系统、网络子系统 usgsn:sgsn:服务服务gprsgprs支持节点支持节点, , 移动性管理、寻路等功能。移动性管理、寻路等功能。 uggsn:ggsn:网关网关gprsgprs支持节点支持节点, ,为为gprsgprs网与外部数据网络相连的网关。网与外部数据网络相连的网关。 udns:dns:域名服务器，负责提供域名服务器，负责提供gprsgprs网内部网内部sgsnsgsn、ggsn ggsn 等网络节等网络节 点的域名解析等。点的域名解析等。 uradius:radius:认证服务器认证服务器, ,负责存储用户的身份信息，并完成用户的负责存储用户的

30、身份信息，并完成用户的 认证和鉴权等功能。认证和鉴权等功能。 upcu:pcu:分组控制单元，负责数据分组、无线信道管理、错误发送分组控制单元，负责数据分组、无线信道管理、错误发送 检测和自动重发。检测和自动重发。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍2、基站子系统、基站子系统 bss通过无线接口直接与移动台相接，负责无线信号通过无线接口直接与移动台相接，负责无线信号 发送接收和无线资源管理；与发送接收和无线资源管理；与msc相连，实现移动用户之相连，实现移动用户之 间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统 信号和用户信息等。信号和用户

31、信息等。 u基站控制器（基站控制器（bsc） u编译码和速率适配单元（编译码和速率适配单元（trau） u小区广播短消息中心（小区广播短消息中心（cbc） u基站收发信机（基站收发信机（bts） u弱场设备（直放站、漏缆）弱场设备（直放站、漏缆） bss移动终端移动终端msc 无线接口无线接口a接口接口 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 3、运行与支持子系统、运行与支持子系统oss （1 1）网管）网管 交换、智能网、交换、智能网、gprsgprs网管、基站网管、直放站网网管、基站网管、直放站网 管等。管等。 （2 2）simsim卡管理系统（铁道部管理中心、路局发卡管理系统（铁道部管理中心

32、、路局发 卡中心两级结构）卡中心两级结构） （3 3）计费、结算、营帐、客服子系统）计费、结算、营帐、客服子系统 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 4、终端设备、终端设备 终端是供终端是供gsm-rgsm-r系统用户直接操作、使用，用来接入系统用户直接操作、使用，用来接入gsm-rgsm-r 网的设备，包括移动台和无线固定台。网的设备，包括移动台和无线固定台。 （1 1）移动台包括（机车、汽车）车载台，手持台、列控数）移动台包括（机车、汽车）车载台，手持台、列控数 据传输设备、列尾信息传输设备和防灾检测信息传输、车据传输设备、列尾信息传输设备和防灾检测信息传输、车 辆安全检测信息传输终端等。

33、辆安全检测信息传输终端等。 移动台由移动设备和移动台由移动设备和simsim卡组成。卡组成。 （2 2）无线固定台为非移动状态下使用的无线终端，具备与）无线固定台为非移动状态下使用的无线终端，具备与 移动台相同的业务功能。移动台相同的业务功能。 注：注：fasfas系统及终端不属于系统及终端不属于gsm-rgsm-r系统。系统。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 1、业务类型、业务类型 （1）语音业务）语音业务 （2）数据业务）数据业务 （3）智能业务）智能业务 1、业务类型、业务类型（1）语音业务）语音业务 l点对点话音呼叫业务点对点话音呼叫业务 l语音广播业

34、务（语音广播业务（vbsvbs） l语音组呼业务（语音组呼业务（vgcsvgcs） l紧急呼叫紧急呼叫 l多方通信（最多五方）多方通信（最多五方） 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 1、业务类型、业务类型（2）数据业务）数据业务 l电路交换数据传输业务电路交换数据传输业务 系统通过占用一条话音信道提供端到端的数据传输。 连接建立时间为510s（平均为6s）。建立完成后，每条链 路数据独占一个时隙。数据传输速率2.4、4.8、9.6kbps，数据 传输端到端时延不大于500ms（假设包长30字节）。传输方式分 为异步透明和非透明两种传输模式。 l短消息业务短消息业

35、务 系统提供通过信令信道传送简短信息的业务。消息应采用简 单文本格式，消息分段信息长度最长为160个字符（7bit编码）。 发送方可以在短消息发送出去后得到一条确认通知。 l分组交换数据传输业务（分组交换数据传输业务（gprsgprs） 系统采用无线资源动态分配方式和分组交换传送模式，向用 户提供端到端的数据业务，传输速率为9.05171.2kbit/s。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 1、业务类型、业务类型（3）智能业务）智能业务 l基本业务基本业务 功能寻址业务功能寻址业务 根据被叫用户所承担的功能来发起呼叫，而不是根据被叫用 户的号码来寻址。主叫方可以

36、是有线用户，也可以是无线用户。 位置寻址业务位置寻址业务 将移动用户发起的呼叫，路由到一个与该用户当前所处位置 相关的目的地址。这个功能主要用于解决移动用户呼叫固定用户， 包括司机或运营手持台用户呼叫调度员和当前车站值班员等。 精确位置寻址精确位置寻址 基于基于msisdnmsisdn的呼叫限制的呼叫限制 铁路紧急呼叫铁路紧急呼叫 列车紧急呼叫和调车紧急呼叫。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 1、业务类型、业务类型（3）智能业务）智能业务 l扩展业务扩展业务 基于位置的呼叫限制业务基于位置的呼叫限制业务 将用户（包括调度员、车站值班员和助理值班员）发起功能 号

37、呼叫的范围限制在其管辖区域内。 自动获取调度中心的自动获取调度中心的ipip地址业务地址业务 用于实现列车在运行中自动获取调度中心（tdcs中心）的ip 地址。 短信的智能业务短信的智能业务 包括短信的功能寻址和基于位置寻址等。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 iwfiwf 无线闭塞中心无线闭塞中心车载单元车载单元 。 1、ctcs 3级系统级系统 （chinese train control system） 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 列控传送信息内容：列

38、控传送信息内容： 1、rbc车载通信单元：车载通信单元： u移动授权：与前车的距离、行驶速度、进路解锁时间等；移动授权：与前车的距离、行驶速度、进路解锁时间等； u线路数据：线路长度、起止点坐标、坡度、桥隧信息、牵引线路数据：线路长度、起止点坐标、坡度、桥隧信息、牵引 换相点数据等；换相点数据等； u指令：进入调车模式，人工引导等特殊操作、限速指令：进入调车模式，人工引导等特殊操作、限速 2、车载通信单元、车载通信单元rbc： u列车位置、速度、状态（列车本身的编组、长度、制动性能列车位置、速度、状态（列车本身的编组、长度、制动性能 等情况）、列车类型等。等情况）、列车类型等。 三、三、gsm

39、-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 1、实现了列车地面，地面列车的双向信息传送；、实现了列车地面，地面列车的双向信息传送； 2、去掉了大规模分布于沿线的轨旁设备；、去掉了大规模分布于沿线的轨旁设备； 3、信息传送内容更加丰富；、信息传送内容更加丰富； 4、列车控制曲线从台阶状变为圆滑的曲线。、列车控制曲线从台阶状变为圆滑的曲线。 未来无线列控系统与传统系统的比较：未来无线列控系统与传统系统的比较： 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 2、机车同步操控、机车同步操控概念概念 由多台机车牵引的组合列车，在牵引过程中，由多台机车牵引的组合列车，在牵引过程

40、中， 必须实现机车同步操控，即多台机车同时加速、必须实现机车同步操控，即多台机车同时加速、 减速、制动，主控机车和从控机车之间需要通信减速、制动，主控机车和从控机车之间需要通信 并实时传递控制命令，使它们置于同步工况或独并实时传递控制命令，使它们置于同步工况或独 立工况，这就是机车同步操控。立工况，这就是机车同步操控。 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 2、机车同步操控：、机车同步操控： gsm-r ocu gsm-r ocu gsm-r ocu gsm-r 网络 an 应用节点 pri 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 3、ct

41、c（centralized traffic control 分散自律调度集中系统）对通信系统的需求：分散自律调度集中系统）对通信系统的需求： 主要包括以下数据信息的传送：主要包括以下数据信息的传送： （1）调度命令；）调度命令； （2）接车进路预告信息；）接车进路预告信息； （3）调车作业通知单；）调车作业通知单； （4）车次号校核。）车次号校核。 三条已建线的业务及实现情况三条已建线的业务及实现情况大秦线大秦线 序号序号系统设计功能系统设计功能试验情况试验情况使用情况使用情况 1 1调度通信调度通信试验成功试验成功尚未投入实际应用尚未投入实际应用 2 2 机车同步操控信息传机车同步操控信息传

42、 送送 试验成功试验成功已投入实际应用已投入实际应用 3 3区间移动通信区间移动通信试验成功试验成功已投入实际应用已投入实际应用 4 4 列车无线车次号校核列车无线车次号校核 及列车停稳信息传送及列车停稳信息传送 静态试验成功，需进行静态试验成功，需进行 动态测试动态测试 尚未投入实际应用尚未投入实际应用 5 5调度命令传送调度命令传送 静态试验成功，需进行静态试验成功，需进行 动态测试动态测试 尚未投入实际应用尚未投入实际应用 6 6列尾装置信息传送列尾装置信息传送 静态试验成功，需进行静态试验成功，需进行 动态测试动态测试 尚未投入实际应用尚未投入实际应用 7 7 调车机车信号和监控调车机

43、车信号和监控 信息传送信息传送 静态试验成功，需进行静态试验成功，需进行 动态测试动态测试 尚未投入实际应用尚未投入实际应用 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 三条已建线的业务及实现情况三条已建线的业务及实现情况青藏线青藏线 序号序号系统设计功能系统设计功能试验情况试验情况使用情况使用情况 1 1列车调度通信列车调度通信试验成功试验成功已投入实际应用已投入实际应用 2 2列车控制系统列车控制系统试验成功试验成功已投入实际应用已投入实际应用 3 3调度命令传送调度命令传送试验成功试验成功已投入实际应用已投入实际应用 4 4 列车无线车次号校核列车无线车次号校核 及

44、列车停稳信息及列车停稳信息 传送传送 试验成功试验成功已投入实际应用已投入实际应用 5 5区间移动通信区间移动通信试验成功试验成功已经投入实际应用已经投入实际应用 6 6其它铁路信息化应用其它铁路信息化应用正在进行方案研究正在进行方案研究 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 三条已建线的业务及实现情况三条已建线的业务及实现情况胶济线胶济线 序序 号号 系统设计功能系统设计功能试验情况试验情况使用情况使用情况 1 1调度通信调度通信试验成功试验成功试运行试运行 2 2车次号校核信息传送车次号校核信息传送试验成功试验成功试运行试运行 3 3调度命令传送调度命令传送试验

45、成功试验成功试运行试运行 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 业务实现方式业务实现方式 三、三、gsm-r系统介绍系统介绍 （二）系统功能（二）系统功能 业务类别业务类别主要应用主要应用实现方式实现方式 1 1、列控类、列控类列控、同步操控、调车机列控、同步操控、调车机 车信号和监控信息车信号和监控信息 电路域数据传输电路域数据传输 2 2、调度指挥类、调度指挥类无线列调无线列调话音通信话音通信 车次号、调度命令、近路车次号、调度命令、近路 预告信息预告信息 gprsgprs 3 3、运行安全监、运行安全监 控类控类 列尾、接近预警、工况运列尾、接近预警、工况运

46、况信息、综合维护信息况信息、综合维护信息 gprsgprs 4 4、其他、其他应急语音、站场及其他公应急语音、站场及其他公 务移动通信、静图务移动通信、静图 话音数据话音数据 1 1、移动交换子系统、移动交换子系统 2 2、智能网子系统、智能网子系统 3 3、gprsgprs子系统子系统 4 4、gsm-rgsm-r与外网的接口与外网的接口 四、四、gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 1 1、移动交换网、移动交换网 gsm-rgsm-r核心网络采用二级网络结构，包括移动汇接网和移动本核心网络采用二级网络结构，包括移动汇接网和移动本 地网，设立地网，设立tmsctmsc

47、和和mscmsc。 （1 1）tmsc: 3tmsc: 3个个, ,北京、武汉、西安，兼作北京、武汉、西安，兼作mscmsc和和gmscgmsc； （2 2）mscmsc：共计：共计1919个，在个，在1818个铁路局所在地及拉萨设置个铁路局所在地及拉萨设置mscmsc。 tmsctmsc、mscmsc设置及汇接表设置及汇接表 大区汇接中心大区汇接中心tmsctmsc （3 3个）个） 汇接的移动业务本地网端局汇接的移动业务本地网端局mscmsc（1919个）个） 北京北京北京、沈阳、太原、呼和浩特、哈尔滨、济南北京、沈阳、太原、呼和浩特、哈尔滨、济南 武汉武汉武汉、上海、南昌、广州、郑州、柳

48、州武汉、上海、南昌、广州、郑州、柳州 西安西安西安、昆明、成都、拉萨、西宁、兰州、乌鲁木齐西安、昆明、成都、拉萨、西宁、兰州、乌鲁木齐 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 1 1、移动交换网、移动交换网 （3 3）网关局（）网关局（gmscgmsc）：）：与与mscmsc同址设置同址设置，作为与其他网间的互联互 通点。网络建设初期由移动端局msc兼任，当网络规模和业务量达 到一定程度时，可考虑独立设置。 （4 4）hlrhlr的设置：的设置：全路在北京和武汉设置北京和武汉设置2 2个个hlrhlr，采用地理冗余成 对配置，北京主用，武汉备用，成对的两个hlr

49、间实时数据复制。 容量按照全网msc用户容量的120150进行配置，确定hlr容量为 800000用户，远期可进行扩容。 （5 5）短消息服务中心（）短消息服务中心（smscsmsc）：）：在北京、武汉分别设置在北京、武汉分别设置1 1套套smscsmsc， 并互为备用。根据全路19个msc的用户容量，按每用户每天发送3条 短信的话务模型，确定smsc容量为40万bhsm，远期可根据全路gsm- r系统建设的情况进行扩容。 （6 6）紧急呼叫确认中心（）紧急呼叫确认中心（acac）：）：在在mscmsc所在地各设置所在地各设置1 1套套acac记录存 储设备，对紧急呼叫的相关信息进行记录、储存

50、。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 1 1、移动交换网、移动交换网交换机容量交换机容量 按照用户预测配置，主要考虑各路局现有岗位和职按照用户预测配置，主要考虑各路局现有岗位和职 工数量、机车数量、现有手持台配置情况等，根据管内工数量、机车数量、现有手持台配置情况等，根据管内 各线路各线路gsm-rgsm-r系统建设规划，按照一定的预测原则先配系统建设规划，按照一定的预测原则先配 置近期容量、远期平滑扩容。置近期容量、远期平滑扩容。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 2 2、智能网、智能网 在北京、武汉各设置在北京、武

51、汉各设置1 1套智能网设备，主备工作方套智能网设备，主备工作方 式。其他核心网节点与式。其他核心网节点与mscmsc合设合设1 1套套sspssp。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 3 3、gprsgprs gprs gprs网络建设包括网络建设包括gprsgprs数据网和数据网和gprsgprs节点两部节点两部 分。分。 gprsgprs数据网络分为骨干网和本地网两个层次。数据网络分为骨干网和本地网两个层次。 骨干层由北京、武汉、西安骨干层由北京、武汉、西安3 3个大区节点的骨干路个大区节点的骨干路 由器组成，为网状连接。本地层由由器组成，为网状连接。

52、本地层由1919个个gprsgprs业务节业务节 点所在地的路由器组成。本地层路由器与骨干层路点所在地的路由器组成。本地层路由器与骨干层路 由器互连。为保证网络的可靠性，每个本地网节点由器互连。为保证网络的可靠性，每个本地网节点 的本地路由器成对设置，分别接入不同的骨干网节的本地路由器成对设置，分别接入不同的骨干网节 点。点。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 昆明成都 拉萨 西安 柳州郑州 武汉 广州 西宁 兰州 西安武汉 北京 南昌 上海 济南 沈阳 太原北京 3 3、gprsgprs gprsgprs节点的设置：节点的设置： 北京、武汉各设置一套全网

53、北京、武汉各设置一套全网dnsdns和和radiusradius服务器，服务器， 全路共享。全路共享。 北京、武汉、西安设骨干层路由器，在铁路局所北京、武汉、西安设骨干层路由器，在铁路局所 在地及拉萨等地新设在地及拉萨等地新设1919个个gprsgprs节点（节点（ggsnggsn、sgsnsgsn）。）。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 4 4、gsm-rgsm-r与外网的接口与外网的接口 u列控系统列控系统rbcrbc u同步操控系统地面应用节点同步操控系统地面应用节点 u铁通铁通pstnpstn专网交换机专网交换机 ufasfas系统系统 utdc

54、stdcs及其他应用系统及其他应用系统 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 与与pstn、列控、列控rbc、同步操控、同步操控an节点、节点、fas系统的接口：系统的接口： 交换机交换机iwf功能单元。功能单元。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 与与tdcs等其他应用系统的接口：等其他应用系统的接口：gprs接口服务器接口服务器gris、 gprs归属服务器归属服务器gros 4 4、gsm-rgsm-r与外网的接口与外网的接口 gsm-rgsm-r与其他通信网之间采取与其他通信网之间采取“发端入网发端入网”的原则：的

55、原则： （1 1）gsm-rgsm-r移动用户移动用户 铁通固网用户：在铁通固网用户：在gsm-rgsm-r移动用户端移动用户端 进入铁通进入铁通pstnpstn网，再路由到铁通固网用户；网，再路由到铁通固网用户； （2 2）铁通固网用户）铁通固网用户 gsm-rgsm-r移动用户：在固网用户本地接移动用户：在固网用户本地接 入入gsm-rgsm-r系统的系统的gmscgmsc或最近的或最近的gmscgmsc，再路由到，再路由到gsm-rgsm-r移动用户。移动用户。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （一）核心网规划（一）核心网规划 1 1、网络结构、网络结构 2 2、无线覆盖、无线覆盖

56、 3 3、基站容量及频率配置、基站容量及频率配置 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （二）无线网规划（二）无线网规划 bss 基 站 子 系 统 pstn、 isdn、 psdn 信 令 系 统 no.7 ss7 gm sc vlr hlr-auc m sc vlr gcr trau bsc om n 接 口 oss 操 作 和 维 护 子 系 统 om c-r om c-s eir abis 接 口 bts bts m s um 接 口 a 接 口 ater 接 口 1、网络结构、网络结构 六种无线网络覆盖六种无线网络覆盖 2 2、无线覆盖、无线覆盖覆盖指标覆盖指标 终端种类终端种类业务

57、种类业务种类 接收天线位接收天线位 置置 终端速度终端速度 (km/h)(km/h) 覆盖覆盖 概率概率 p prmin rmin （dbmdbm） 列调列调 机车台机车台 话音及调话音及调 度数据度数据 机车机车 顶部顶部 未限定未限定95%95%-98-98 列控列控 机车台机车台 列控数据列控数据 机车机车 顶部顶部 v v22022095%95%-95-95 220220v280v28095%95%-95-95-92-92 280280v v95%95%-92-92 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （二）无线网规划（二）无线网规划 2 2、无线覆盖、无线覆盖弱场解决方案弱场解决方

58、案 直放站漏泄同轴电缆直放站漏泄同轴电缆/ /天线天线 方案设计、网络优化时应注意：同频干扰方案设计、网络优化时应注意：同频干扰 来自同一个基站的基站信号和直放站信号如有交叉，来自同一个基站的基站信号和直放站信号如有交叉， 则两个信号的时延差应小于则两个信号的时延差应小于1515s s。 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （二）无线网规划（二）无线网规划 2 2、无线覆盖、无线覆盖多普勒频移多普勒频移 当移动终端相对于基站运动时，接收到的基站信号频率当移动终端相对于基站运动时，接收到的基站信号频率 会随着其速度变化偏移一个值，反向也是如此。会随着其速度变化偏移一个值，反向也是如此。 假设假

59、设 f f发：基站发射频率发：基站发射频率 f f收：移动体接收频率收：移动体接收频率 f f移：偏移频率移：偏移频率 则：则：f f收收f f发发 f f移（接近基站为移（接近基站为“”，远离为，远离为 “”） 其中：其中：f f移列车运行速度移列车运行速度/无线电波传播速度无线电波传播速度f f发发 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （二）无线网规划（二）无线网规划 2 2、无线覆盖、无线覆盖多普勒频移多普勒频移 f f移移= =列车运行速度列车运行速度v/v/无线电波传播速度无线电波传播速度f f发发 当当 f f发发=900mhz,v=300km/h=900mhz,v=300km/

60、h时，时， f f移移=(300=(30010103 3/3600)/(3x10/3600)/(3x108 8)x(900x10)x(900x106 6) ) =250hz =250hz 四、四、 gsm-r网络规划网络规划 （二）无线网规划（二）无线网规划 2 2、无线覆盖、无线覆盖bscbsc和和btsbts的设置原则的设置原则 （1 1）铁路枢纽地区）铁路枢纽地区bscbsc与与mscmsc同址设置，铁路干线和没有同址设置，铁路干线和没有mscmsc的的 枢纽，枢纽，bscbsc宜设置在较大的通信站。为减少宜设置在较大的通信站。为减少bscbsc间的切换，各间的切换，各bscbsc 所控