GSM-R网络规划230505

1、GSM-R网络规划网络规划 Siemens * 3/6/2022 2GSM-R网络规划网络规划 GSM-R 网络规划的特殊性网络规划的特殊性 固定网络规划固定网络规划 GSM-R 业务模型业务模型 高速解决方案高速解决方案 无线列控解决方案无线列控解决方案GSM-R 网络规划的特殊性网络规划的特殊性 Siemens * 3/6/2022 4网络子系统设计网络子系统设计 GSM-R 网络设计限制- 对GSM-R网络的业务量设计中，核心网网元(如 MSC, TRAU, BSC)规划不是设计的瓶颈。TRAUBSCINCBCVMSSMSHLR/AC/GRVLRM S CFix Net/PSTNGSM-

2、PublicRBCN M S Siemens * 3/6/2022 5网络子系统设计网络子系统设计 GSM-R 网络设计限制- 业务量的设计主要在于如何合理利用有限的频率资源（基站子系统设计相关）BTSBTSTRAUBSCINCBCVMSSMSHLR/AC/GRVLRM S CFix Net/PSTNGSM-PublicRBCN M S Siemens * 3/6/2022 6网络子系统设计网络子系统设计 设计原则设计原则- 通常，由于方案设计之初并不能完全准确地满足现状，同时为了适应未通常，由于方案设计之初并不能完全准确地满足现状，同时为了适应未来的发展，在对网络进行规划时要考虑适当冗余以及

3、留有增加业务的接来的发展，在对网络进行规划时要考虑适当冗余以及留有增加业务的接口等。口等。- BSC的放置地点尽量选择在业务繁忙地区，且传输网络容易铺设的地方的放置地点尽量选择在业务繁忙地区，且传输网络容易铺设的地方BSCBSCBSCBSCBSCHLR/AC/GRVLRM S C Siemens * 3/6/2022 7基站子系统设计基站子系统设计 基站子系统的重要参数依据：基站子系统的重要参数依据：- EIRENE / GSM-R 设计标准设计标准- 客户需求客户需求:- 要求信号电平要求信号电平 (和业务相关和业务相关, 如车厢中的话音通信、如车厢中的话音通信、ETCS通信等通信等)- 覆

4、盖区域和路轨的业务分类覆盖区域和路轨的业务分类- 特殊特殊 C/I 要求要求 (如如 GPRS)- 业务模型业务模型 (一般采用基于站场的业务一般采用基于站场的业务)- 网络的可用性网络的可用性/ 冗余概念冗余概念- 接收质量等级接收质量等级 (与业务相关与业务相关)- 将第三方的系统集成到基站网络中的需求将第三方的系统集成到基站网络中的需求 (如隧道通信、联合公网运营如隧道通信、联合公网运营) Siemens * 3/6/2022 8基站子系统设计基站子系统设计 还需考虑的基站功能单元：还需考虑的基站功能单元：- 核心板冗余核心板冗余 (COBA) - 外围设备告警外围设备告警 (ACTM)

5、 - 双直流电源双直流电源- 接收天线分集接收天线分集 - BCCH 自动冗余自动冗余 - 本地本地 RF 环环- 由由O&M 导致的切换导致的切换- TCH RF 功控功控 - 定向重试定向重试 - 由于由于BSS资源管理引起的切换资源管理引起的切换- 快速上行链路切换快速上行链路切换固定网络规划固定网络规划 Siemens * 3/6/2022 10固定网络规划固定网络规划BSC MSC/VLRTRAUBTS MSC/VLR/ HLR/AC/SSPPSTN SCPSMS/VMSOMC SGSNDMIS GGSNBack-boneBSCBTS Siemens * 3/6/2022 1

6、1网络设计和配置的任务网络设计和配置的任务q 客户需求分析和网络配置标准客户需求分析和网络配置标准q 定义业务内容定义业务内容, 话务模型和移动行为模型话务模型和移动行为模型q 全局性规划全局性规划: BSS网络结构网络结构q 全局性规划全局性规划: SSS网络结构网络结构 q 详细规划详细规划: BSS配置配置q 详细规划详细规划: SSS配置配置q 七号信令网规划七号信令网规划 Siemens * 3/6/2022 12客户需求分析和网络配置标准客户需求分析和网络配置标准 运营商对网络未来发展的目标运营商对网络未来发展的目标 对于网络和市场定位方面考虑提供的业务对于网络和市场定位方面考虑提

7、供的业务 运营商首选的网络结构模式和传输方式运营商首选的网络结构模式和传输方式 运营商对操作维护概念的理解运营商对操作维护概念的理解 对用户数量发展的预测对用户数量发展的预测 考虑经济效益的标准考虑经济效益的标准 网络开通的时间表网络开通的时间表 网络结构的要求网络结构的要求 Siemens * 3/6/2022 13使用业务使用业务, 话务模型话务模型, 移动模型移动模型 对现有业务定义和将来考虑对现有业务定义和将来考虑 对于不同业务和用户的话音对于不同业务和用户的话音/ 数据业务的容量数据业务的容量 用户分类用户分类 用户分布用户分布 用户的波动性用户的波动性 日日/夜夜, 工作日工作日/

8、周末周末, 季节季节Mean throughputmErl per Subs.IN-BHCAHO per BHBusiness-Subscriber% MTCE-commerceRouting Area update per BHWWW-applicationsHot Spots Siemens * 3/6/2022 14全局性规划全局性规划: BSS网络结构网络结构基于总体的投资选择最优的基于总体的投资选择最优的BSC数量数量评价不同的评价不同的 BTS-BSC 的连接方式的连接方式评价采用不同传输方式的影响及当地条件的限制（地形、地貌）评价采用不同传输方式的影响及当地条件的限制（地形、地貌

9、）BSCBSCBTSBTSoptimumnumber of BSCcosts Siemens * 3/6/2022 15n 占地面积小，低功耗，正常的室内温度，可以使得西门子BSC能够与基站同址进行分散式的设置。n 分离式的TRAU与MSC同址设置, 提供16 kbit/s 语音编码，节省TRAU-BSC的连接n 早期可以采用话务量集中的方式，这样可以相应减少传输成本。优化设计的优化设计的 BSCBSC的容量是不是越打越好？的容量是不是越打越好？最优最优总成本成本成本BSC设备成本 BSC-MSC传输成本 BTS-BSC传输成本大集中 BSC很多小分散 BSCs节省成本 Siemens * 3

10、/6/2022 16全局性规划全局性规划: SSS网络结构网络结构 对每个网元进行负荷分析对每个网元进行负荷分析 到到PSTN, PLMN, 调度中心、铁路内部网连接调度中心、铁路内部网连接定义各节点功能定义各节点功能网络结构网络结构主要路由定义主要路由定义网络发展策略网络发展策略 MSC 100KMSC 160K(MSC/VLR/HLR/AC)MSC 110KBSSBSSBSSLoad A Siemens * 3/6/2022 17详细规划详细规划: BSS配置（配置（1）计算最佳的 BSC数量对不同BTS-BSC进行逻辑和位置分配 BSC的配置和 BSC-TRAU 分配TRAU 配置和TR

11、AU-MSC分配Abis-, Asub-, A-接口配置BTSBSCBTSBTSBTS Siemens * 3/6/2022 18详细规划详细规划: BSS配置（配置（2）Abis接口：接口：Abis接口用来连接BSC和BTS，支持124时隙的信令或语音。对于有1个或2个TRX的BTS，16 kbit/s的信令容量就可以满足；有3个或多个TRX的BTS，则需要64 kbit/s的信令容量。Asub接口：接口：支持从BSC到TRAU单元的业务负荷传输 A接口：接口：TRAU单元将16 kbit/s语音信号转换为64 kbit/s信号 :每PCM时隙数，默认值为30TS#30#TSCCS7TCHP

12、CM+=/4#TCH=ErlangB(总话务量，0.1%)#30#TSCCS7TCHPCM+= Siemens * 3/6/2022 19详细规划详细规划: SSS配置（配置（1）对不同业务制定相应的话务流向图定义路由标准 接口配置 硬件配置到调度中心配置与列车控制中心连接VMSHLRMSC 1PSTN 1BSSBSSMOC_MSC 3MOC_MSC 1MOC_MSC 2MTC_PSTN 1MTC_PSTN 2MTC+MOC+MMCMTC+MOC+MMCMTC+MOC+MMCMSC1,3_VMSMSC2_VMSPSTN 2MSC 2MSC 3PSTN 3BSS Siemens * 3/6/20

13、22 201. 每接口话务量A2. 所允许的阻塞率P基于TDM方式的接口规划总是遵从如下的基本方法和步骤：3. 信道数=ErlangB(P;A)4. 信令数5. PCM30数2GPSTNPLMN MSC VMSBSCRASEIRHLRSCPSMSSTPTDMPlain Signalling MSC VLR SSP详细规划详细规划: SSS配置（配置（2） Siemens * 3/6/2022 21:每PCM时隙数，默认值为30TS利用率UR*7#30#TSURCCSTCHPCM+=这些接口需要CCS7信令。CCS7数量针对接口和网络结构而不同。详细规划详细规划: SSS配置（配置（3） Sie

14、mens * 3/6/2022 22七号信令网规划七号信令网规划定义七号信令网结构信令链路负荷的配置硬件配置和预测负荷估测新业务对信令业务的影响MTC-Signaling-flow:HLRMSC BISUPISUPBSSAPMAPMAPPSTNMSC A Siemens * 3/6/2022 23SCPSSP七号信令规划（七号信令规划（1）计算所需参数:l BHCA for each service for all subscribers (BHCAservice-I) and IN Trafficl Distribution MOC, MTC and MMCl Number of trans

15、action per call (TPC)l Average MSU-length per transaction on SCP-SSP interface (MSU_Length)计算 SSP SCP 接口数量sloadlinkcapacitylinkCCSlengthMSUTPCBHCAlinksCCSiserviceiserviceiserviceni3600*_*_7_*7#_1= Siemens * 3/6/2022 24SCPSSP七号信令规划（七号信令规划（2）假设: Average MSU length (USSD):140 bytes (max 189 bytes) Aver

16、age number of transactions per call: 2 MOC = 25%, MTC = 35%; MMC = 40% Functional Addressing (FA): BHCAFA per MS: 2Number of active MS: 10000IN penetration: 100% Location Dependent Addressing (LDA): BHCALDA per MS: 3Number of active MS: 10000IN penetration: 20%结果：2 5 .143.097.036002 .080001402%30100

17、00336002 .080001402%1001000027#=+=+=CCS Siemens * 3/6/2022 25Asub接口七号信令规划（接口七号信令规划（1）Parameterdescriptiondefault value, to be adapted according to the customers requirementMOCMobile Originating Call per subscriber in the BH0,78MTCMobile Terminating Call per subscriber in the BH0,52SMSShort Message S

18、ervice per subscriber in the BH0,2LUPLocation Update per subscriber in the BH2,0HOHand Over per subscriber in the BH0,5LTCHTraffic Channel Load Erl/TCH0,8TmcMedium Conversation Time sec./call90Lc7C7-Link load Erl/TCH0,2计算所需参数：Mobile activityDownlinkUplink# messagestotal # bytes#messagestotal # bytes

19、MOC1022110208MTC1127110206SMS12201220LUP61456139HO3145597total1002870 Siemens * 3/6/2022 26Asub接口七号信令规划（接口七号信令规划（2）1）计算每用户忙时总百特数2）计算每用户每次呼叫百特数3）计算一个七号信令忙时能支持多少次呼叫4）计算一个TCH忙时能支持多少次呼叫5）计算每个七号信令能支持多少TCH145145220271221+=HOLUPSMSMTCMOCNNDownlinktottot)/MTCMOCNNtotcallbytes+= =3600864000/77/callbytesCCcal

20、lsNLNmcTCHTCHcallsTLN=3600/TCHcallsCcallsCTCHNNN/7/7/=Ntot720 Nbytes/call 554Ncalls/C710397Ncalls/TCH32NTCH/C7325 Siemens * 3/6/2022 27网络结构示意图网络结构示意图 AMSC/VLR/EIR/SSP/GCRMSC/VLR/EIR/SSP/GCR TRAU A BSC ABSC ABTS1APBX xGSNMONITORING CENTER INBTS2ABTS3ABTS4ABTS55ABTS4ABTS56ABTS57ABTS58ABTS59ABTS LOOPIN

21、APINAPNUCNUCEDSSEDSS.1 .1BTS LOOPIPNUCIPNUCPSTNINAPPSTNINAPIP NetworksVMSSMSHLR/AC/GRGSM-R 业务模型业务模型 Siemens * 3/6/2022 29GSM-R 业务模型业务模型 GSM & GSM-R 使用相同的硬件平台同GSM相比, GSM-R网络的用户容量小很多 为什么不能完全沿用呢为什么不能完全沿用呢 ? GSM-R带宽有限 网元和接口需要重新规划 某类用户可能产生巨大业务量 本地业务量相对较多 了解相关用户组，确定其地理分布 Siemens * 3/6/2022 30 MSC/VLRH

22、LR/ACBTSBSCIWFRBCSGSNGGSNGSM-R 网络中的业务网络中的业务SSPSMSCVMSCINPSTN/PABXPLMNMobile to Mobile 业务量 (typical 50-60%)IN 渗透率渗透率 (typical 80-100%) Siemens * 3/6/2022 31 MSC/VLRHLR/ACBTSBSCIWFRBCSGSNGGSNGSM-R 网络中的业务网络中的业务SSPSMSCVMSCINPSTN/PABXPLMNMobile to fix 业务量 (typical 15-25%)IN penetration (typical 80-100%)

23、Siemens * 3/6/2022 32 MSC/VLRHLR/ACBTSBSCIWFRBCSGSNGGSNGSM-R 网络中的业务网络中的业务SSPSMSCVMSCINPSTN/PABXPLMNFix to mobile业务量 (typical 20-30%)IN 渗透率渗透率 (typical 80-100%) Siemens * 3/6/2022 33 MSC/VLRHLR/ACBTSBSCIWFRBCSGSNGGSNGSM-R 网络中的业务网络中的业务SSPSMSCVMSCINPSTN/PABXPLMNETCS TrafficIN 渗透率渗透率 (typical 0%) Siemen

24、s * 3/6/2022 34业务类型业务类型话音话音/数据数据 PtP 呼叫 标准计算方法 (MOC, MMC, MTC) 基于电路域的数据业务 (DCSS 业务) (ETCS应用) VGCS/VBCS ASCI 使用网络资源的方式会有所不同 GPRS 面向 GGSN/SGSN信令信令 USSD (功能号的注册和注销) SMS VMS (typical 0-15%) IN (typical 80-100% ，用于功能寻址和位置寻址) Siemens * 3/6/2022 35建立业务模型的步骤建立业务模型的步骤确定各种不同的用户组确定每个用户组产生的业务量 (有可能因地理区域的不同而不同)确

25、定业务组活动的业务区域确定每个业务区域中每个用户组的用户数量最后，统计出某一业务区域中所有用户组产生的业务量，并且 区分出各种业务类型，如 PtP 呼叫, VGCS/VBCS, ETCS (DCSS), USSD, SMS Siemens * 3/6/2022 36确定用户组和相应的业务量确定用户组和相应的业务量 用户组的分类依据 组织结构中充当的角色 所产生的业务类型 路网中的地理位置 铁路中的用户组分类 列车通信 (列车上的工作人员 + ETCS 通信) 编组场 轨道养护工 站场通信 (车站, 路轨清洁, 站场设备的清洁和维修, 邮政包裹业务, 保安等) Siemens * 3/6/202

26、2 37列车通信列车通信列车通信包含：列车通信包含： 司机叫调度 (PtP） 司机叫司机 (PtP) 司机叫车长 (PtP) 其他列车工作人员的通信 (PtP ) 紧急呼叫 (VBS) ETCS (DCSS) GPRS (订票业务、旅客信息、车辆控制等)说明：说明： 大多数通信都是基于路轨 (路轨/站场：80%/20%) ETCS通信发生在特殊位置区内 参考值： PtP 呼叫 (40-70 mErl, BHCA 2-6) ETCS (1 Erl) VGCS/VBCS (2-4 mErl, BHCA 0.5) GPRS ? Siemens * 3/6/2022 38编组场通信编组场通信编组场通信

27、包括：编组场通信包括：编组成员之间的通信 (VGCS) 调度通信 (VGCS)说明：说明： 编组场通信一般发生在特殊的编组区域中 调度员会集成到编组成员当中 参考值: 每个编组3 6 成员 150 500 mErl, BHCA 2-6 每个编组 编组场的总业务量计算公式：编组数量 x 每个编组的业务量 Siemens * 3/6/2022 39轨道养护通信轨道养护通信轨道养护和维修通信轨道养护和维修通信: 与调度员之间的通信 安全通信/ 小组通信 路轨督察通信 维修司机通信说明：说明： 这种业务类型通常不可预测何时何地发生 对整个网络进行统计分布 (站点的数量) 主要对核心网元的设计有影响 确

28、定站点的类型 (大、中、小型) 参考值 (mErl) Siemens * 3/6/2022 40站场通信站场通信站场通信包含：站场通信包含： 车站内的通信 (维护) 运转车辆的清洁 路轨清洁 保安 邮政包裹业务说明：说明： 不同站场通信组的呼叫类型根据地理位置的分布而有所不同 大多数通信基于站点 (95%/5%) 大多数属于 PtP 通信 (90%/10%) 参考值 平均每用户 PtP: 25 mErl, BHCA 2 平均每用户组 VGCS/VBCS: 25 mErl, BHCA 1 Siemens * 3/6/2022 41最小业务模型的需求最小业务模型的需求 区分基于站点或者轨道的通信区

29、分基于站点或者轨道的通信 列车通信 (80% 路轨, 20% 站点) 站场通信 (95% 站点) 编组场通信 (100% 站点) 轨道养护和维修 (全网范围内，基于公里数) 不使用不使用ETCS的列车数的列车数 列车通信业务量：50 mErl 使用使用ETCS 的列车数的列车数 列车通信业务量：50 mErl + 1 Erl ETCS 站场通信的用户数站场通信的用户数 站场通信业务量: 10 mErl + 5 mErl 组呼 编组场的用户数编组场的用户数 组呼业务量：300 mErl 将基于站点的通信根据用户数和列车数进行分类，然后统计总业务量将基于站点的通信根据用户数和列车数进行分类，然后统

30、计总业务量 将基于路轨的通信根据路轨数和列车经过频率进行分类，然后统计总业务量将基于路轨的通信根据路轨数和列车经过频率进行分类，然后统计总业务量 Siemens * 3/6/2022 42基于路轨区间的业务模型基于路轨区间的业务模型 列车通信列车通信 是否使用ETCS? 是 增加ETCS 规划 如何确定列车数量? 保守算法: 基于闭塞区长度bl (1000-1500m) 通常算法 : 基于速度范围和占用率 n = 并行路轨数量 Ltrack = 闭塞区长度 m Speedtrack = 路轨速度范围 m/s Ttrain = 相邻两辆列车时间间隔 s 路轨养护和维修通信路轨养护和维修通信 根据

31、维修范围、维修长度和整个网络的维修数量进行统计分布blLnTraintracktrack=traintracktracktrackTSpeedLnTrain= Siemens * 3/6/2022 43基于站点的业务模型基于站点的业务模型 基于站点的列车通信基于站点的列车通信 通常业务量较小，占整个列车通信的20% 左右 如何确定列车的数量 保守算法: 根据站台数 通常算法: 根据站台的占用率 确定列车的到达率tincom (针对每个方向) 到达率 = 离开率 平均逗留时间= tsoj s 这个结果总是要小于总站台数 (典型的占用率为50-80%)nodenodePlatformTrain=d

32、irincomsojournnodettTrain Siemens * 3/6/2022 44基于站点的业务模型基于站点的业务模型 确定不同的用户组和工作的业务区域确定不同的用户组和工作的业务区域 确定他们的工作性质每个用户组可能会被分配的特殊的功能组中，根据这一信息可以确定相应的呼叫类型 同一用户组可能具有多种工作职能 确定用户数量 确定用户穿越的站点确定用户穿越的站点 对于每一种业务类型，总结所有交叉区域中各个用户组的业务量对于每一种业务类型，总结所有交叉区域中各个用户组的业务量 最后还可以使用基站的覆盖图来核对计算出来的业务量最后还可以使用基站的覆盖图来核对计算出来的业务量 Siemen

33、s * 3/6/2022 45基于站点的业务模型基于站点的业务模型Shunting team 1-52.5 Erlang VGCSLocal comm Grp 1-5 (1 Erl VGCS, 0.5Erl PtP)Local comm Depot (1 Erlang PtP)Train commNode (0.5 Erlang)Shunting team 6-71 Erlang VGCS Siemens * 3/6/2022 46GPRS 由于缺少实际经验和应用实例，因此GPRS 业务量较难估计 对GPRS 的期望在逐年增长 不同应用类型 时延要求严格的类型 列控 / 行车安全 普通类型 订

34、票业务/旅客信息 目前仅可做大致估算 (基于用户范围、统计分布、时隙可用性验证) 一些应用受限于某一地理区域 (自动编组信息系统, 通道可用系统) 专用GPRS 时隙 一般不配置专用时隙 Siemens * 3/6/2022 47总结总结 确定出几个重要的数据 正在运行的列车数量 (是否受ETCS控制) 编组场的数量 站场通信中的用户数 路轨养护通信中的统计用户数 区分业务基于的是路轨的通信还是站点的通信 (小车站的通信可视为路轨通信) 核心网元和相应接口的规划基本不是问题 基站子系统的规划 需要精确的业务分布 GPRS ?高速解决方案高速解决方案 Siemens * 3/6/2022 49规划要求规划要求 列车最高时速达到 500 km/h 平均运行车速: 350km/h RXQUAL从 BTS 3A 到 BTS 5A 切换 (功率预算) 假设列车由南往北行驶，如果BTS 5A 宕机 - 紧急切换， 切换到 BTS 4B (PLNC=6)如果列车向南行驶-切换到 BTS 2B (PLNC=7)如果列车向南行驶, 但laye