毕业论文gms-r系统在铁路无线通信系统中的应用与发展

吉林铁道职业技术学院毕业设计(论文)中文题目:GMS?R系统在铁路无线通信系统中的应用与发展学生姓名李建专业班级铁道信号3101所在院系铁道运输系指导教师邵玉华职称副教授起讫日期摘要随着我国铁路建设新一轮高潮的到来,今后新建的客运专线,城际铁路,高速铁路,均采用GSM?R系统作为其综合无线通信系统,因此我国未来铁路无线通信系统平台必将建立在GSM?R的系统平台上。本文为此具体探讨了GSM?R网络的系统结构,在铁路运输系统中的作用,主要业务功能,未来发展方向和业务应用。关键词:铁路无线通信;GSM?R;技术规范目录第一章绪论11.3GSM-R的技术规范和标准32.1GSM-R在铁路系统中的作用72.2实现运输指挥调度系统的语音及数据传送..112.3为现代信号控制技术提供强有力的通信支持12第三章GSM?R网络的系统结构及功能..133.1GSM?R系统的主要业务功能..133.2BSS143.3NSS..153.4OSS263.6网络互连24第四章GSM-R系统技术发展方向及新业务应用.274.1GSM-R系统技术发展方向..274.2GSM-R系统新业务应用.28结束语..30参考文献31第一章绪论随着我国铁路建设新一轮高潮的到来,今后新建的客运专线,城际铁路,高速铁路,均采用GSM? R系统作为其综合无线通信系统,因此我国未来铁路无线通信系统平台必将建立在GSM?R的系统平台上,本文为此具体深讨了GSM?R网络的系统结构,在铁路运输系统中的作用,主要业务功能,未来发展方向和业务应用。1.1GSM-R系统内涵传统铁路无线通信方式的不足传统的传统通信方式有:①站场有线广播、“小”(接在转辙机上的有线);②传统的对讲机方式。随着铁路系统的多次提速,对信息的时实性有了更高的要求。依托固定的通信的网络不能满足铁路移动的车、移动的客户、移动的工作人员、移动的货物等移动通信需求。近年来随着人工智能技术,计算机及其相关技术的飞速发展,世界各国都开始了用高新技术改造传统铁路运输模式的研究,目的在于提高铁路运输效率,增强铁路运营安全,提高服务质量,减少环境污染。如作为欧洲21世纪干线铁路总统解决方案的欧洲铁路运输管理系统ERTMS,法国铁路的连续实时追踪自动化系统ASTREE,日本新干线的列车运营管理系统COMTRAC和COSMOS,北美的先进列车控制系统ATCS,列车间隔控制系统PTS和PTC,美国旧金山港湾铁路的先进列车控制系统AATC,日本的新一代列车控制系统ATACS及计算机和无线电辅助列车控制系统CARAT等。其中代表世界先进水平的高速铁路列控系统的如德国LZB系统:采用轨道环线电缆传送列控信息;日本DS-ATC系统:采用有绝缘的数字轨道电路传送列控信息;法国UM2000+TVM430系统:采用无绝缘数字轨道电路传送列控信息(分级控制);但以上三种高速列控系统均采用大量专有技术,相互间不兼容,技术平台不开放。欧洲ETCS系统:为实现欧洲铁路互联互通,欧盟组织确定了适用于高速铁路列控的标准体系,技术平台开放;基于GSM-R无线传输方式的ETCS2系统,技术先进,并已投入商业运营;欧洲正在建设和规划的高速铁路均采用ETCS列控系统,是未来高速列车控制系统的发展方向。我国铁路地域广大、列车种类繁多、提速以后线路允许速度不统一,同为绿灯却有多种速度含义。另外,我国铁路行车主要特点是客货混跑、高低速列车共线运行,这样必然要求客货列车均需装备ATP,从而使得我国发展ATP的难度明显大于国外。我国铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式,对列车运行实行开环控制,依靠司机严守信号保证行车安全。因此,习惯于现有机车信号+监控装置的控车模式。目前,机车普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平。机车信号基于轨道电路和站内电码化,但轨道电路制式繁多,有的根本不能满足“主体化”的要求,将面临淘汰。信号基础装备薄弱,影响了是我国ATP的发展。GSM-R移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台,技术上有明显优势,产品得到多家厂商的支持,这在欧盟已得到证明。我国GSM-R网络建设还在起步阶段,影响了基于GSM-R的CTCS的实施。我国铁路第六次大面积提速调图推出了一系列重大技术创新成果,铁道部经过深入研究和科学论证,立足于我国技术和设备,参照国际相关标准和经验,提出了符合我国技术政策和铁路运输需要的中国列车运行控制系统CTCS技术体系和总体规划,在我国大力发展CTCS系统以保证列车安全运行,并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。第六次大提速200km/h区段装备列车运行控制系统,CTCS-2级区段延展里程5500余公里,TVM430区段延展里程760余公里,共计延展里程6260公里,涉及十个铁路局的7条干线,包括16个区段,250余个车站。1.2传统铁路无线通信方式的不足传统的传统通信方式有:(1)站场有线广播、“小”(接在转辙机上的有线);(2)传统的对讲机方式。随着铁路系统的多次提速,对信息的时实性有了更高的要求。依托固定的通信的网络不能满足铁路移动的车、移动的客户、移动的工作人员、移动的货物等移动通信需求。1.3GSM-R的技术规范和标准GSM-R是在公网GSM标准基础上,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系。GSM-R技术标准与规范,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。根据我国铁路和业务实际应用情况,目前我国GSM-R技术规范体系包含综合类、系统类、工程类、设备类、应用业务类、设备测试类、接口技术要求及测试类共计7大类,40项。该体系总体上与欧洲FRS和SRS相对应,40项规范中除了根据我国实际情况制定了系统类和应用业务类,其余各项技术规范基本上与欧洲规范的各个章节相对应,并根据我国实际情况做出了相应的规定。第二章GSM-R系统在铁路运输系统中的业务功能及作用2.1GSM-R在铁路系统中的作用GSM?R系统的网络结构GSM?R系统一般由网络子系统(NSS),基站子系统(BSS)、运行与维护子系统(OMC)等组成。根据我国铁路行车密度高、运输组织复杂等特点,为了解决大量的非列控数据传输,经过反复论证,引进了通用分组无线业务子系统(GPRS),与既有有线调度通信系统相结合,实现了有线与无线调度的两网有机结合。2GSM?R系统在铁路运输系统中的作用。GSM-R以GSM平台为基础,因此除了GSM所具有的越区切换、漫游等特性外,GSM-R还具有如下专有的特性:功能寻址FunctionalAddressing,FA:便于固定移动用户拨号呼叫列车上移动用户的一种方式。基于位置的寻址LocationDependentAddressing,LDA:便于列车上移动用户如火车司机呼叫固定用户调度员的一种方式。例如当火车司机呼叫固定用户调度员时,系统依据移动用户火车司机的当前位置所在控制区/小区对固定用户调度员进行寻址,自动地将呼叫转接到列车当前所在控制区的调度员。语音广播服务VoiceBroadcastService,VBS:VBS可用来在指定区域可跨多个小区内广播消息或发布紧急呼叫一点对多点的呼叫,主呼者讲话而众多的被呼方只能收听。区域的定义和选择可动态设定,从而具有极大的灵活性。语音组呼服务VoiceGroupCallService,VGCS:移动或固定用户拨打组呼ID号,可与指定区域内的小组成员建立呼叫。该组内所有成员均可通过同一业务信道进行接听;该小组的成员也可通过按键讲话PTT方式发出通话请求,系统依据“先请求先服务”的原则建立一个上行链路来提供通话服务。增强的多级优先与强占权EnhancedMulti-LevelPrecedenceandPre-emption,eMLPP:铁路紧急呼叫或列车自动控制等许多通信应用,都要求网络无论处于何种负载状况下均能迅速建立呼叫。如果在一个无线电小区发生拥塞所有无线电频率和业务信道均被占用,eMLPP可立即切断低优先权的呼叫而优先建立高优先权的呼叫。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。2.2实现运输指挥调度系统的语音及数据传送实现运输指挥调度系统的语音及数据传送GSM?R系统具有功能号呼叫、语音广播和组呼业务、基于列车位置寻址等高级语音呼叫功能,不仅可以替代目前各种无线通信系统,实现列车调度、区间维修、工程施工、应急抢险等移动通信功能,还可以取代传统的电缆加通话柱的区间通信方式,能够给铁路运输指挥提供更多的先进通信功能。为现代信号控制技术提供强有力的通信支持传统的功能单一、控制分散、独立运行的信号控制技术,正向数字化、智能化、网络化和综合化方向发展。以新一代分散自律调度集中(CTC)和列车控制系统fCTCS)为代表的现代化信号控制技术,是中国铁路提高装备水平、确保行车安全和实现铁路跨越式发展的重要内容。这些技术都将基于移动通信技术平台实现。GSM?R系统承担地面控制中心和移动机车之间车次号、列车位置及完整性信息、列车速度信息等控车信息的传输任务。3GSM?R系统的主要业务功能GSM-R系统具有功能号呼叫、语音广播和组呼业务、基于列车位置寻址等高级语音呼叫功能,不仅可以替代目前各种无线通信系统,实现列车调度、区间维修、工程施工、应急抢险等移动通信功能,还可以取代传统的电缆加通话柱的区间通信方式,能够给铁路运输指挥提供更多的先进通信功能。2.3为现代信号控制技术提供强有力的通信支持传统的功能单一、控制分散、独立运行的信号控制技术,正向数字化、智能化、网络化和综合化方向发展。以新一代分散自律调度集中(CTC)和列车控制系统(CTCS)为代表的现代化信号控制技术,是中国铁路提高装备水平、确保行车安全和实现铁路跨越式发展的重要内容。这些技术都将基于移动通信技术平台实现。GSM-R系统承担地面控制中心和移动机车之间车次号、列车位置及完整性信息、列车速度信息等控车信息的传输任务。欧洲GSM?R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,需要解决三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。基于此上,必须制定适合我国铁路应用的GSM-R技术规范,用于指导、规范全网的发展和建设。此外,还需组织制定其他相关技术规范,建立健全适合我国铁路应用的GSM-R技术规范体系,满足我国铁路发展的需要。发展GSM-R将为铁路运输带来更大效益第三章GSM?R网络的系统结构及功能3.1GSM?R系统的主要业务功语音组呼业务为适应专用移动通信网的要求,在GSM?R中引入了组呼业务,允许一种由多方参加(GSM?R移动台或固定),一人讲话、多方聆听的语音通信方式,工作于半双工模式下。语音组呼业务突破了GSM网络点对点通信的局限性,能够以简捷的方式建立组呼叫,实现调度指挥、紧急通信等特定功能,尤其适用于铁路的行车指挥调度部门,用以完成点对多点的组呼业务和群呼业务。3.2.1BTS结构和功能BTS是网络中固定部分与无线部分之间的中继,移动用户通过空中接口与BTS连接。BTS由天线、耦合系统、收发信机(TRX)及基站公共功能(BCF)组成。可以把它看成一个复杂的无线调制解调器。耦合系统是天线与每个小区的收发信机之间的接口。TRX是BTS中最主要的设备。一台TRX管理着一个TDMA帧,也就是说管理8个物理信道。TRX的功能有:进行编码、加密、调制,然后将射频信号馈送给天线;将信号解密、均衡、然后解调;移动呼叫检测;上行链路信道测量;定时提前量的测量;跳频。BCF通过Abis接口与BSC相连,它的功能是将语音和用户数据信道合成以后发送给BSC和将信令信道合成以后发送给BSC。此外,BCF还具有以下功能:Abis接口管理,时隙分配,外部警报等。3.2.2BSC结构和功能BSC的结构主要包括:一个处理单元,一个交换矩阵单元和中继控制单元(PCM和X.25)。BSC一面与移动交换中心(MSC)连接,另一面与BTS连接。BSC与OMC-R的连接有两种途径。一种是通过X.25数据网络与OMC-R相连。另一种是BSC先与TRAU相连,然后通过MSC再与OMC-R连接。BSC通过处理单元和X.25控制器从运营管理与维(O&M)中心下载新的软件并释放。反过来,在周期性询问或传送时,BSC将所有关于O&M的数据缓冲并转送到O&M中心。图3-3BSC的结构BSC的基本功能包括:无线呼叫处理:建立与释放无线链路和进行MSC和BTS之间的信道交换;无线资源管理:无线接入处理,无线信道分配(业务和信令),无线信道监控;业务集中管理:可以减少传送费用;短消息业务(小区广播管理):向OMC-R所规定的目标小区广播短消息。BSC的主要O&M功能包括:OSS接口管理:与OMC-R的链路管理,提供OMC-R所需求的业务,存储BSS配置数据(软件存储和在BSS各种实体中的分配);BTS和TCU管理:初始化,分配与再分配,软件下载,监控和观测。BSC自我防御:主要通过冗余和重起机制来实现。3.2.3TRAU结构及功能TRAU由编译码器,控制器和外部PCM接口组成。它通过Ater接口与BSC相连,通过A接口与MSC相连。TRAU的结构如图3-4所示:图3-4TRAU的结构TRAU能够将13kbit/s话音(或数据)复用成两路传输,即转换成标准的64kbit/s数据。在BTS中,13kbit/s话音(或数据)通过插入附加同步数据,使其和较低速率数据不同,插入数据后的速率变为16kbit/s。TRAU将13kbit/s语音转化成64kbit/s的T1μ律PCM时隙或者E1A律PCM时隙。接下来,TRAU将用户数据流路由到一种适合的设备上,这种设备是指具有互连互通功能的接收方调制解调器。值得注意的是,TRAU 在Ater接口上,有四个业务信道是在64kbit/sPCM电路上复用,一个T1中继线携带多达92个用户和控制信道,一个E1中继线携带多达120个用户和控制信道。3.3NSSGSM-R系统的网络子系统(NSS)提供了处理建立、维持和清除呼叫的所有信令协议的功能,以及为移动环境下通信提供的特定功能。NSS提供的主要功能如下:为用户移动特征提供的特定功能,如寻呼呼叫过程中对无线资源的管理管理与BSS之间的信令协议位置登记,即VLR之间的互连切换过程查询HLR获得MS的漫游号码与其他的移动功能实体交换信令信息管理语音组呼、语音广播、增强多优先级与强拆的呼叫建立用户的鉴权基本的NSS由六个功能实体组成,分别是:移动交换中心(MSC),归属位置寄存器(HLR),拜访位置寄存器(VLR),设备识别寄存器(EIR)和互连功能单元(IWF)。另外,NSS中还可以有实现语音组呼和语音广播的实体(GCR),用于短消息业务的短消息服务中心(SMS-SC)和统计服务器,这些功能实体可以根据具体的需要进行选择。移动交换中心(MSC)移动交换中心(MSC)是NSS的核心,它包含了MSC区的所有交换功能。MSC考虑了用户的移动性,管理一些特殊的过程,如位置登记和更新,越区切换,它还负责对无线资源进行管理,这些是它与固定网络交换机的主要差别。MSC用于建立业务信道和在MSC之间或与其他网络之间交换信令信息。MSC的主要功能归类如下:处理用户呼叫的交换功能;协调自己所辖区域的呼叫,特别是寻呼移动台的功能;与BSS协作动态分配接入资源;监督BSS与MS之间的无线连接;进行呼叫的统计;将来自VLR的无线接口的加密信息传送给BSS;作为短消息网关,连接用户与短消息服务中心。通常把移动用户进行初始注册的MSC称为归属MSC(HMSC),其它的MSC称作拜访MSC(VMSC)。如果GSM-R网络收到的一个呼叫不能查询HLR,这时将此呼叫路由到一个特定的MSC,由此MSC在相应的HLR中进行查询,找到被叫移动台所在的位置。这种具有路由功能的MSC就称作网关MSC(GMSC),它通常还作为固定网络和移动网络之间的一个接入单元,提供业务和功能的接入。网络可以在全部MSC中选出一些MSC做为GMSC。如果一个GMSC与短消息服务中心连接,负责向移动台传送短消息,那么这个MSC就成为短消息网关MSC。可见,MSC根据在网络中的不同位置实现不同性质的交换功能。MSC的内部结构如图3-6所示,MSC的核心是交换功能,除此之外,MSC要提供与NO.7信令网、其他固定网络、BSS和一些外部设备的连接。MSC与其他网络互连时可以采用E1中继线,提供31路用户信道,或采用T1中继线,提供24路用户信道。在MSC中为了克服回波干扰,采用回波消除器。回波干扰是指当有用信号的反射信号有一定的时延和足够的强度时,就能产生一种与有用信号相区别的有害干扰。回波消除器用来消除或减少回波对有用信号的干扰。GSM-R的回波消除器插接在MSC/VLR与固定网络(PSTN)之间的E1口数据流中,对数字信道进行操作而不改变传输信号的质量。图3-6MSC的内部结构归属位置寄存器(HLR)归属位置寄存器(HLR)是NSS四个重要的数据库之一,实现对移动用户的管理。一个GSM-R网络中可以有不只一个HLR,它的数量决定于用户的数量、设备的容量和网络的组织结构。HLR中存储的是在网络中永久注册的移动用户的静态数据信息和一些临时动态数据信息。HLR中存储的信息通常有以下几类:用户信息;位置信息:在移动台登记的区域内,这些位置信息可以提供统计数字和寻找MSC的路由(如MS的漫游号,VLR号,MSC号和MS位置识别号);移动用户的IMSI号和MSISDN号:常作为移动用户接入数据库的信息。承载业务和终端业务的定制信息;业务限制信息:如漫游限制;语音组呼(VGCS)和语音广播(VBS)用户的组ID;补充业务信息;与AuC之间的信息交换。拜访位置寄存器(VLR)拜访位置寄存器(VLR)管理在一个MSC区(非归属MSC区)漫游移动用户的动态数据信息。当一个MS进入新的位置区时首先要进行位置登记,这一区域的MSC注意到这一登记的信息后,就把MS所在位置区的识别信息传送给VLR。如果MS没有进行登记,漫游区的VLR就会从MS的HLR获取信息以使呼叫能够处理。当用户离开当前VLR控制区后,用户的临时数据信息将从VLR中清除。一个VLR可以管理一个或多个MSC。由于VLR于MSC之间有大量的数据需要存取,为了提高移动管理和呼叫建立的速度,VLR总是于MSC实现功能综合,作为NSS的一个物理实体。VLR中包含的是关于处理登记后MS呼叫建立和接收的信息,它包含以下内容:移动用户的IMSI号和MSISDN号;移动用户的漫游号(MSRN);移动用户的临时身份识别号(TMSI);移动用户的位置识别号(LMSI);移动台登记的位置区;MS的前一时刻位置和初始位置;来自于移动用户HLR的补充业务参数;从HLR向BSS传递AUC的加密密钥;支持寻呼功能;跟踪移动台在本区域的状态。鉴权中心(AuC)鉴权中心(AuC)有两个功能:一是对用户的IMSI号进行鉴权;二是为移动台和网络之间在无线路径上的通信进行加密。设备识别寄存器(EIR)设备识别寄存器(EIR)是NSS中的一个逻辑实体,它包含一个或几个数据库,用来存储移动设备识别号(IMEI)。这些IMEI号被分为三类:白名单、黑名单和灰名单。有效的IMEI号在“白名单”上,异常的IMEI号在“灰名单”上,被禁止使用的IMEI号在“黑名单”上。互连功能(IWF)是与MSC有关的一个功能实体,提供GSM-R网络与其他固定网络的互连。IWF的具体功能决定于互连的业务和网络类型,它能够提供不同网络与GSM-R网络之间的协议转换,如图3-7所示。针对移动用户所在的不同网络,IWF又分为归属IWF和拜访IWF,在互连时,IWF还提供速率适配的功能。在GSM-R网络和固定网络的数据终端(DTE)之间,IWF能够提供数据速率和协议的转换。对于V系列的终端,IWF还可以提供调制解调器的选择功能。IWF常与MSC在同一物理设备中实现。短消息服务中心(SMS-SC)短消息服务中心(SMS-SC)作为一个独立的实体存在于NSS中,它负责向MSC传送短消息信息。SMS-SC不包含在MSC设备中。SMS-SC与移动用户进行通信时,通过SMS-GMSC接入。组呼寄存器(GCR)组呼寄存器(GCR)用于存储移动用户的组ID、移动台利用语音组呼(VGCS)参考和语音广播(VBS)参考发起呼叫的小区信息、以及发起呼叫的MSC是否负责处理呼叫的指示。如果发起呼叫的MSC不负责处理呼叫,那么GCR将利用存储的路由信息寻找处理呼叫的MSC。一个GCR管理一个或多个MSC,当MSC处理语音组呼和语音广播时要利用语音组呼和语音广播呼叫参考从GCR中获取相应的属性。MSC从GCR获取的内容有:MSC区所有小区的列表;呼叫会被发送到的所有MSC列表;建立专用链路的调度识别列表;语音组呼/语音广播初始化和中止的调度识别列表;语音组呼结束之前检测未激活的时间长度;使用eMLPP补充业务时语音组呼和语音广播的缺省优先级。3.4OSSOSS可以分为两部分:对应BSS的操作与维护中心(OMC-R)和对应NSS的操作与维护中心(OMC-S)。OMC-R与BSC的连接有两种途径:一种是直接通过X.25数据网络与BSC相连;另一种是BSC先与TRAU相连,然后通过MSC再与OMC-R连接。OMC-S通过OMN接口与MSC相连。OSS是操作人员与系统设备之间的中介,它实现了系统的集中操作与维护,完成了包括移动用户管理、移动设备管理及网络操作维护等功能。它的一侧与设备相连(不包括BTS,对BTS的操作维护是经过BSC进行管理),另一侧是作为人机接口的计算机工作站。这些专门用于操作维护的设备被称为操作维护中心OMC。系统的每个组成部分都可以通过特有的网络连接至OMC,从而实现集中维护。3.5接口协议GSM-R系统是由多个功能单元通过接口互联构成的。接口就是各组成单元之间物理上和逻辑上遵守一定协议的连接。在GSM-R系统中主要的接口有:无线(Um)接口、Abis接口、Ater接口、A接口、PSTN/ISDN/PSDN接口。3.6网络互连3.6.1互连类型图3-13GSM-R网络的互连一个GSM-R网络可以与其他的GSM-R网络或固定网络进行互连,互连功能(包括物理层连接、电气状态和协议映射)由互连功能单元(IWF)来提供。GSM-R网络的互连如图3-13所示,终端网络可以是GSM-R网络或其他的固定网络,中间网络的类型也可以是各种固定网络,但通常情况下都采用ISDN网络。终端TE与GSM-R网络之间接入参考点可以是S或R(采用终端适配器时为R参考点)。各个网络之间的接口或参考点决定于网络的类型。互连有两种类型:网络互连和业务互连。网络互连指在GSM-R网络之间,GSM-R网络和非GSM-R网络之间建立端到端的连接。GSM-R网络支持以下连接:GSM-R网络与公共交换网(PSTN)的连接;GSM-R网络与电路交换公共数据网(CSPDN)的连接;GSM-R网络与ISDN的连接;GSM-R网络之间的连接。网络之间的互连要求对信令进行具体的定义,各种呼叫控制的信令都会存在,如:7号信令系统、ISDN用户部分(ISUP)以及用户部分(TUP)。当移动台在不同的GSM-R网络之间漫游时,信令系统还要支持移动应用部分(MAP)的消息传递。3.6.2互连方式本节以GSM-R网络与PSTN和ISDN的互连为例,说明网络互连的方式。1.与PSTN的互连图3-14GSM-R网络与PSTN的互连GSM-R网络与PSTN的互连方式如图3-14所示。当从GSM-R网络向PSTN发起呼叫时,IWF实体提供速率适配、调制解调器选择和信令格式转换的功能,通过3.1kHz的音频承载业务与PSTN进行互连。在呼叫建立的信息里要包含“调制解调器的类型”、“承载能力信息”等信息。这时针对呼叫失败或异常的各种带外提示音不能使用,只能使用带内铃音和提示。当从PSTN向GSM-R网络发起呼叫时,由于PSTN不具备ISDN的信令能力,不能提供承载能力的兼容性信息,因此将由HLR对其中存储的关于移动用户承载业务的数据信息进行检查来判断兼容性。对于PSTN发起的呼叫,GSM-R网络可能会采用“单一拨号方案”或“多拨号方案”两种方法来分配移动台的MSISDN号。对于透明传输,在呼叫建立和证实的消息里将包含调制解调器的选择信息和基于承载能力的速率信息,同时还要建立端到端的同步。透明传输还要求提供网络独立锁闭功能(NIC),以保证信息的透明传输。对于非透明传输,网络将对用户的信息进行一些处理,包括速率的变换、数据的重组、带内/带外信令的映射、数据的缓冲和压缩、业务级别的升降等。由于GSM-R网络可以看作是ISDN网络的一个扩展网络,因此两个网络之间本身就存在很多兼容性。当移动网络向ISDN网络发起呼叫时,移动用户的MSISDN号完全可以表述呼叫的地址信息。如果ISDN用户采用了多号码的编号方案,这时只有基本的MSISDN是有效的。在与ISDN的呼叫中,互连功能处理的内容主要集中在对“承载能力”、“低层一致性(LLC)”和“高层一致性(HLC)”这三类信息元中。在由移动网络发起的呼叫中,ISDN主要进行LLC的检查,根据呼叫的参数选择匹配的承载业务。如果定义了端到端的能力,还要进行进一步的兼容性检查(如HLC的检查)和用户对业务定制状态的检查。如果是ISDN网络发起的呼叫,GSM-R网络首先会由GMSC接收兼容性的参数,然后将这些参数映射到HLR中,做LLC的检查,并选择匹配的基本业务。与此同时,还要进行用户业务定制状态的检查。ISDN发起的呼叫一般不可能对移动用户提供具体的能力信息,如透明/非透明,全速率/半速率,这些参数由IWF选择一些默认的设置来匹配。在与PSTN和ISDN网络互连时,还有一个重要的问题就是帧同步,即要保证MSC/IWF与BSS之间链路和MSC/IWF与PSTN/ISDN之间链路上的帧同步。GSM-R网络与固定网络的接口基于ISDN与其它网络的交换。对于呼叫控制,与ISDN有同样的接口;对于信令,采用NO.7信令系统用户部分(TUP)和ISDN用户部分(ISUP)。GSM-R系统技术发展方向及新业务应用4.1GSM-R系统技术发展方向??(一)加快建成核心网GSM?R是一个基于交换技术的通信网络,与分散设置、直接对讲无线通信有很大区别。GSM?R网络的交换机、智能网等许多设备,不仅仅属于某一段专用,而是许多线路、甚至全网共用。因此,必须统筹合理安排核心网交换机的建设,统一规划,分层次、分阶段进行,进一步优化系统资源配置,降低工程总体造价。(二)管好用好无线电频率资源GSM-R频率带宽目前只有4MHz,相对于铁路需求而言,无线频率资源是非常紧张的。我们必须合理规划,严格高效地利用有限的频率资源,以保证GSM?R系统不受到干扰,保证通信的高安全性。无线电管理包括两个面:GSM?R系统内部无线电规划管理和GSM?R系统外部无线电干扰的监测和处理。而GSM?R系统外部干扰中最为突出的问题是与中国移动按地域复用频率资源的边界场强协调及干扰协调工作。4.2GSM-R系统新业务应用(一)智能网系统基于智能网实现业务具有快速、有效、经济、灵活等特点。GSM?R智能网主要用来实现铁路特定业务,同时,能够解决多厂家设备组网环境下业务互联互通的问题。根据互联互通需要,同时考虑今后业务的发展,我国GSM?R智能网基于CAMEL3技术标准。该规范应根据3GPP和国内相关行业规范,结合我国铁路实际需求,从系统构成、业务技术要求及信令流程、服务质量要求、管理和维护、软件要求、主要设备技术要求等方面做出具体的规定。(二)感应通信的特色从感应通信的传播过程来说,它既具有移动无线通信的灵活性,又具有有线传输的特性,通过选择适当的频率和耦合空间,减少耦合衰耗,经波导线的引导传输,解决了山区、隧道内、井下等弱电场现象,保证了在这些地区建立可靠的移动通信。感应通信虽然不是最先进的移动通信技术,但有它独特的优点。我国现采用接触网导线做波导线的铁路感应通信比漏泄电缆方式(LCX方式)和国外的感应通信方式(IR方式),更具有投资少、施工快、操作简单、维修方