GSM-R铁路专用移动通信系统(全套课件)

移动通信MobileCommunication2GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/33一、蜂窝通信的历史与现状8.1概述2024/4/341981NMT北欧解决方案目前1800万用户450MHz和900MHzNORWAY,DENMARKFINLAND,SWEDEN,FRANCE(450MHz)英国1985TACS800和900MHz中国1990TACS/ETACS/AMPS800和900MHz1982AMPS800MHz目前2500万用户1985RADIOCOM2000FRANCE400MHz900MHz专用移动发展

Japan•NTTcellular(1979)•JTACS(1988)1986C.450GERMANY450MHz世界范围第一代模拟蜂窝系统(1980s-现在）2024/4/35世界范围第二代数字蜂窝系统(1990s-现在）IS-54:NorthAmericanStandard-TDMAIS-95:CDMA(Qualcomm)GSM:Pan-EuropeanDigitalCellularDECT:DigitalEuropeanCordlessTelephone2024/4/36世界范围第三代数字蜂窝系统(2000s-)WCDMACDMA2000TD-SCDMA/TD-CDMA2024/4/373G体制

WCDMA核心网络：基于MAP和GPRS无线传输技术：WCDMA－FDD/TDD

TD-SCDMA核心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA

cdma2000核心网络：基于ANSI41和MIP无线传输技术：cdma2000CDMA技术是3G的核心3G的核心-CDMA技术2024/4/38三种主要体制比较2024/4/39二、GSM-R与GSM2024/4/310名词缩写GSM:GLOBALSYSTEMFORMOBILE COMMUNICATIONS

全球移动通信系统GSM-R:GSMforRailways

全球铁路移动通信系统2024/4/3111.GSM与GSM-R的关系—六大关系GSM-R理论建立在GSM理论基础之上；GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；GSM-R工业以GSM工业为基础；GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础；GSM-R应用开发吸收GSM成功经验；GSM-R的市场铁路专用，GSM公众商用。2024/4/3121.GSM与GSM-R的关系--业务模型GSM基础设施eMLPPVBSVGCS电信业务-ASCI功能寻址与位置有关的寻址接入矩阵铁路运营特色

铁路应用功能号的表示安全综合移动信息服务自动列车控制(CTCS)远程遥控铁路紧急救援移动服务调车作业移动服务轨道维护移动服务铁路客站综合移动信息服务铁路货站综合移动信息服务机车综合移动信息服务(无线列调)旅客列车综合移动信息服务GSM电信业务2024/4/3132.GSM的过去与现状—起源GSM起源于1982年，由欧洲邮政与电信大会(CEPT)的“移动通信特别组”(GroupSpecialMobile)负责工作。1988年成立欧洲电信标准研究所(ETSI)，由ETSI的技术委员会特别移动组(SpecialMobileGroup)负责GSM的标准化工作。GSM是一种第二代数字蜂窝移动通信标准。世界上应用最广泛的第二代数字移动通信标准是GSM、IS-136和CDMA(IS95)。2024/4/3142.GSM的过去与现状—规范制定GSM经历了以下几个主要阶段：Draft(1991年)Phase1(1992年底冻结）Phase2（1994年底冻结）Phase2+R96Phase2+R98Phase2+R99R4(2000)R5(2002)R6(2003)ETSI3GPP2024/4/3152.GSM的过去与现状—标准组织机构SMG1业务SMG2无线接入SMG3网络SMG4数据

SMG6管理与维护SMG7移动设备测试SMG9IC卡SMG10安全SMG11语音SMG12基础设施2024/4/3162.GSM的过去与现状—

国际工作频段GSM450频段450.4–

457.6MHz

460.4–467.6MHz

GSM480频段478.8–

486MHz488.8--496

MHzGSM850频段824--849

MHz

869--894MHz

P-GSM，标准GSM900频带

890-915MHz935-960MHzE-GSM，扩展GSM900频段

880-915MHz925-960MHzR-GSM，铁路GSM900频段

876-915MHz921-960MHzDCS1800频段

1710-1785MHz1805-1880MHzPCS1900频带1850--1910MHz1930--1990MHz

2024/4/3175.GSM工作原理--网络结构EIRAUCHLRBTSMSCBSCBSCVLRMSCTSCMS互联网络(IXC)本地交换网络汇接局交换中心AT&TMCISprint中国移动中国联通...2024/4/3185.GSM工作原理—向GPRS网络演进2024/4/319MS3//ARFCN01123FDMBTS0TDMAsTS7nn-1n+1MS2MS1timeGSM/GSM-R工作原理2024/4/320三、欧洲选择GSM-R及其进展2024/4/321(一)、UIC推出欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)在欧洲，铁道和机车车辆的现代化要求引入通用信号系统，即欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)，ERTMS属于欧洲委员会(EC)管理的项目。在高新技术驱动之下，协调和统一各国的运输管理系统模式，特别是通信信号方式，消除语言文化障碍、实现高速不停车跨国界铁路交通，达到提高铁路运输业的市场竞争优势。ERTMS给欧洲铁路带来新的发展动力，其效益体现为：较低的铁路运营与维护费用、优质服务质量、极高安全可靠性、高能量利用率实现环保形交通，以及人文的工作环境。ERTMS包括：ETCS（欧洲铁路控制系统）和GSM-R（铁路综合数字移动通信系统）。2024/4/3221、从LZB、FZB、ASTREE发展到ETCSLZB利用轨道电缆环线传输列控系统行车指令和速度指示式机车信号，取消地面闭塞信号机，保留闭塞分区，列车按固定闭塞分区间隔运行。ASTREE实时追踪控制系统法国国铁1986年开始开发的系统，为AutomaticSuiridesTrainsenLempsREEL简称，其目的是：提高功能，降低成本，采用新技术。系统停止开发，加入ETCS。FZB基于无线的列控系统德铁80年代末开发的新一代列控系统，为FunkZugBeeinflussung--Radiobasedcontinuetraincontrolsystem简称，其目的是：实现低成本、高性能的列控系统。系统已加入ETCSETCS欧洲列车控制系统欧共体支持的统一的列车控制系统，采用GSM-R作为传输系统。其开发目标：在欧洲铁路网运行互操作性(国际)，实施标准化，降低成本，提高模块化和灵活性。2024/4/3232.现代列车控制技术的演进ATCSAATCCBATCCBTC北美/地铁CARAT日本FZBASTREEETCS欧洲/国铁LZB2024/4/3243.列车控制系统的传输通道CBTC基于通信/传输的列车控制漏泄波导轨道电缆环线GSM-R扩频无线…等等基于近场感应的列车控制轨道电路应答器…等等2024/4/3254.基于无线的列车控制系统原理图2024/4/3265.基于无线的列控方式制动曲线2024/4/327(三)、起源于欧洲的GSM-R系统2024/4/3281.欧洲GSM-R官方机构定义新的铁路公用通信系统标准的需求铁路通信标准机构，定义GSM-R网络功能特征和互操作性根据EIRENE规范，开发和测试GSM-R系统UICEIRENEMORANEETSIETSI-SMG工业界合作伙伴2024/4/3292.GSM-R时间进度表

研究UIC开始考察铁路通信采用数字无线系统的可行性UIC决定采用GSM-R19921993199419951996199719981999规范制定阶段ETSI确定在GSM标准中引入ASCI功能GSM-R特殊功能规范试验测试阶段97年7月签署EIRENEMoUMORANE建立测试线路，证明以下概念：GSM标准的演进(Phase2)第一套产品的有效性2024/4/3303.GSM-R在欧洲试验项目--MORANE三个测试试验基地2024/4/331InrealisationSupplierselectedInnegotiation

Planning/StudyTesttrials SBBDSBSJBVCFRDBAGWCMLCDTAVMAVJBVNSBNSPKPRENFESNCBSNCFSZFSVRTrackRHKÖBBRailtrackCTRLGIF4.欧洲GSM-R项目与状态2024/4/332在信号、列车控制和通信领域的UIC项目TMCCTC联锁InterlockingInterlockingInterlockingInterlocking欧洲联锁ETCS

ETCS(低价格)GSM-R联锁(四)、UIC推进通信信号一体化2024/4/3331.ETCS与GSM-R之间的横向关系闭锁及其它路轨功能ETCS地面应用(RBC/RID)EURORADIO子系统固定网GSM-RPLMNGSM-R移动台EURORADIO子系统ETCS车载应用(RBC/RID)司机司机地面ETCS通信系统System车载ETCS

ETCS2024/4/334(五)、通信信号一体化的效益和优势2024/4/335经济效益和社会效益

发展基于无线的列车控制系统，可以克服许多技术障碍，从而在以下方面提高运输效率，改善服务质量：减少列车追踪间隔；实时追踪列车位置，提高运输调度效率；列车晚点以后,自动调整运行计划；以运行列车为中心的周边告警和前方预警系统；移动在线办公，提高对旅客的服务质量；适合于从低速至高速各种速度列车，各种运输线路；……等等。2024/4/336铁路信息化的重要通道

--发展综合数字移动通信网络轨道电路无线列调公务移动GSM-R无线数据通话柱增值2024/4/337什么是GSM-R?以GSM技术为基础,与公众移动通信网共同发展GSM-R=GSM+集群(融合发展)+铁路特色功能GSM-R

=移动通信+轨道电路GSM-R可以连接GSM,PSTN,PDN,IP,卫星,…综合,数字,移动,多媒体,……….2024/4/338四、GSM-R与铁路信息化2024/4/3391.中国铁路需要综合数字移动通信网络满足以旅客为主体的移动信息服务系统的需要，包括车上订票服务、电子移动商务、旅客移动增值服务等；满足铁路路网移动体(机车、车辆、集装箱等)实时动态跟踪信息传输的需要，为开展实时网上信息查询和各种管理信息息统提供移动传输通道；作为无线列调的更新换代产品，同时能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、站场无线等移动话音通信的需要；满足DMIS无线车次号传输、列车尾部风压、机车状态信息、车辆轴温监测、线桥隧道监护、铁路供电状态监视、道口防护等移动和固定无线数据传输的需要；TMIS的源点信息采集和传输；满足以移动列车为主体的安全信息分发与预告警系统的需要，确保沿铁路线的施工、轨道养护、平交道口与车辆、车站等人员和设备的安全，减少事故；2024/4/340青藏铁路需要建设基于无线的列车控制系统；铁路提速、高速和客运专线网络化、智能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综合移动通信系统，以及透明、双向、大容量的车/地信息传输通道；技术发展的需要中国铁路移动通信从无到有，从模拟到数字，从单一业务到多业务再到综合业务，这一方面是铁路运输发展的需要，也是技术进步的趋势；IT业在过去20年突飞猛进，其技术进步必将推动铁路综合数字移动通信网络的发展；数字移动通信(GSM、CDMA)在全世界广泛采用,得到广泛验证；铁路专用通信是历史发展必然，无线移动通信在全世界普遍受欢迎，铁道部经过12年(1990年开始)的探索与跟踪，欧洲GSM-R是符合铁路需要的。1.中国铁路需要综合数字移动通信网络2024/4/3412.中国铁路既有无线通信的不足模拟无线列调单信道制式严重制约铁路应用，枢纽地区同频干扰严重、信道接入困难已经开始妨碍使用；铁路移动数据通信业务日益增多，无线车次号传输、尾部风压无线传输等等都叠加在无线列调之上，造成本已紧张的无线列调信道更是不堪重负；铁路工种繁多，各部门无线移动通信自成体系，不能互联互通；模拟无线列调不能满足新一代基于通信的列车控制系统(CBTC)对车/地传输通道的要求；单信道无线列调不能满足客运专线和高速铁路等现代铁路运输的信息化和旅客服务对车-地间传输提出的更高要求。

2024/4/3423.中国铁路选择GSM-R专门为铁路服务是GSM-R明确的发展目标，其标准、技术、设备、在铁路上的应用得到欧洲许多国家的验证，符合高速铁路、普通铁路运输的要求，在德国、瑞典等国家也开始商业运营。GSM成熟的标准、技术和良好的工业是GSM-R发展的基础。GSM被100多个国家200多个电信运营商采纳，其网络设施和移动终端在世界上各种地形地物环境、各种气候条件下得到了广泛的验证，在网络规划、建设、运营维护等方面积累了非常丰富的成功经验。GSM-R可以在GSM基础上实现可持续发展，走GSM-R/GPRS/WCDMA发展的道路，与整个通信产业保持一致，能够持续稳步地朝着移动分组数据、宽带多媒体、基于IP的核心网络方向融合发展。2024/4/343根据国情路情实际出发，CTCS共划分为五级。CTCS0级：既有线的控车模式，区间轨道电路+站内电码化+通用机车信号+列车运行监控装置。CTCS1级：基于既有设备改造的固定闭塞系统，即主体化机车信号＋点式设备＋安全型监控装置。CTCS2级：基于轨道电路信息的固定闭塞系统，地面车载一体化系统设计。CTCS3级：基于轨道电路和无线通信（GSM-R）的固定闭塞系统。CTCS4级：完全基于无线通信（GSM-R）的移动闭塞系统。4.中国列车控制系统(CTCS)2024/4/3445.GSM-R在铁路上的应用无线列调；无线机车信号；CTCS3/CTCS4；调度指令传输；尾部风压检测传输通道；车次号传递与列车跟踪；编组站综合移动信息系统；机车调度数据传输综合通道；旅客列车移动信息服务通道。2024/4/345补充：TETRA

陆上集群无线电

TerrestrialTrunkedRadio移动通信MobileCommunication47GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/3488.2铁路数字移动通信原理49一、面状覆盖；二、线状覆盖；三、蜂窝系统的主要评价指标；四、无线信道的特性；

五、传输技术；六、信息处理技术；七、无线工程设计。内容提要50一、面状覆盖小区形状；频率复用；干扰限制和防护；信道分配策略；话务量和呼损率；提高系统容量的方法；位置理论。511、小区形状123456RRR522、频率复用53频率复用方式小区半径R/小区簇小区簇内的小区数N同频复用距离D同频复用比Q54频率组A1频率组A1其他频率其他频率复用距离DR有用信号干扰信号R频率复用距离55小区簇的实际举例563、干扰限制和防护57干扰信号有用信号功率功率频率频率合成信号功率频率f1f1f1两个信号叠加同频干扰58同频干扰的计算59C(0dB)Ic(-9dB)Ia1(+9dB)Ia2(+41dB)F1+200

kHz+400

kHz邻信道干扰604、信道分配策略6130405060708090100120140160180200240300MHz34567891012141618202430GHz0.30.40.50.60.70.80.91.01.21.41.61.82.02.4AM

MarineShortWave-InternationalBroadcast-Amateur 34567891012141618202430MHzCB2628VHFLOWBandFMVHFVHFTV7-130.30.40.50.60.70.80.91.01.21.41.61.82.02.43.0GHzUHFUHFTV14-69GPSCellularGSM1800,GSM1900广播陆地移动航空移动通信陆地微波卫星无线频谱62800MHz频段的分配状态l

798-806MHz，800MHz接力通信l

806-821MHz/851-866MHz，集群移动通信l

821-825MHz/866-870MHz，无线数据通信l

825-835MHz/870-880MHz，联通CDMAl

835-839MHz/880-884MHz，军队(AMPS)l

839-843MHz，无绳电话l

843-851MHz，800MHz接力通信63900MHz频段的分配状态880-884MHz/925-929MHz，中国联通GSM885-889MHz/930-934MHz，GSM-R

889-909MHz/934-954MHz，中国移动GSM909-915MHz/954-960MHz，中国联通GSM915-917MHz，无中心通信917-925MHz，广播立体声(98年公布)64信道分配方法固定信道分配：每个小区分给一组信道，该小区的用户只能使用这一组信道，如果出现信道全部被占用情况，新的呼叫就会被拒绝，只有存在空闲信道时，才能再发起呼叫。

动态信道分配：每个小区不是固定使用一定的信道，而是多个小区可以使用相同的信道，每个小区的信道数是不固定的。当业务量大时，分配给该小区的信道数就多，业务量减小时还可以再把这些信道分配给其他小区使用。小区的信道分配由移动交换中心来管理和执行分配。

65爱尔兰B：式中A为系统提供的总话务量，C为系统的总信道数，Pr为呼叫损失的概率

爱尔兰C：5、话务量和呼损率666、提高系统容量的方法67小区分裂

127654327634568划分扇区

5555237614569B4A4B3C4B2B1A2C2C3A1C1A1A34*3=12小区复用模型

频率复用距离三扇区基站

A1C1B1A3A2C2B2C3B3A4A1C4B4C1B1A2B2C2A3A3C2B2C1B1A2C3B3A4C4B4C3B3A4B4C4A4B4A2B2A4B4A2B2C3C1C3C1707、位置理论小区：一个BTS所覆盖的全部或部分区域（扇区），是最小的可寻址无线区域。位置区：移动台可以任意移动但不需要进行位置更新的区域，一个位置区由一个或多个小区组成。当MSC寻找移动台时，只需在移动台所属的位置区进行呼叫，而不需要在整个MSC区内呼叫移动台。MSC区：一个MSC管辖下的所有覆盖区域，一个MSC区由一个或若干个位置区组成。服务区：移动用户可以获得服务的所有区域。

71二、线状覆盖72线状覆盖的频率复用

f1f2fnf1f2fn73线状覆盖的同频干扰

P…………ANCBaDf1f2f3fn3R-2a74757677• 对干扰高灵敏度• 需要“安全的”频率复用模型• 高的干扰隔离度• 少量频率就可以实现密集频率复用宏

-小区:天线安装于房顶上

--->宽覆盖(35km)微-小区:天线安装低于房顶--->小覆盖微微-小区:天线安装建筑物内部--->很小范围覆盖扩展-小区:宏小区,系统覆盖扩展到120km,用于沿海地区...同心圆

-小区:一个宏小区覆盖限定在另外一个宏小区的内部不同小区类型

78宏小区天线微小区天线伞状小区宏小区微小区快速车辆车辆改变方向以后,慢速行使步行µcell2µcell1小区分层2层模型79三、蜂窝系统的评价指标频率，每兆赫的信道数

地理，每平方公里的信道数

综合，每平方公里每兆赫的话务量强度（Erlang/km2/MHz）C每载波的信道数，B信道带宽，RA为避免邻道干扰必须跳过的信道数，分母除以2表示双工收发，N为每簇中的小区数，S为覆盖面积，TA为分配给蜂窝系统的总带宽，A为每个信道的话务量。

80四、无线信道无线电波传播81五、传输技术82调制与解调高斯低通滤波器频率调制器数据序列GMSK已调信号83GSM1800强场变化举例-100-90-80-70-60-50-40-30-20-100500100015002000250030003500400045005000距离(m)强场(dBm)测量自由空间短期衰落长期衰落±2m/2衰落84分集接收G1G2Gm切换逻辑或解调器12m天线可变增益85信道均衡86六、信息处理技术语音编译码技术，20ms一帧，规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)编码，13kbps；加密/解密技术，采用A5算法；信道编译码技术，采用分组编码、卷积编码；TDMA时分多址技术；等等。87七、无线工程设计88业务限定区域(10000

用户/km2)覆盖限定区域(小区边缘-75dBm)覆盖限定区域(小区边缘-70dBm)1.覆盖或业务分布892.小区扇区化三扇区单扇区双扇区903.全向基站天线914.两个与三个扇区基站天线925.小区覆盖计算(三扇区基站)93P12P’6.小区覆盖与干扰计算94参数频率

基站高度移动台高度环境1800MHz40.0m1,5m城市RXTX移动台天线增益-2dB电缆损耗

0dB输出功率灵敏度

-100dBm30dBm天线增益(65°)

接头损耗馈线损耗

灵敏度

-110dBm18dBi3dB选择项

接收分集增益:5dB重叠裕度:0dB穿透因子人体损耗3dB15dB室外最小场强95%:-80dBm覆盖范围95%:810m0.5dB基站最大发射输出功率RXmRXd

44.8dBm耦合系统发射损耗4.5dB7.链路预算移动通信MobileCommunication96GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/3978.3移动网络业务2024/4/398一、移动台的类型和业务接入机车综合通信设备国内机车台

国外机车台作业电台通用电台2024/4/399终端的构成原理33TE1TAMT2MT1MT1MT0TE2TE2123SRMSUm2024/4/3100二、电信业务的框架描述1、电信业务的定义和分类终端可能的传递网络终端GSM-R网络终端网络电信业务承载业务电信业务承载业务终端业务基本承载业务基本承载业务的补充业务基本终端业务基本终端业务的补充业务2024/4/3101三、承载业务GSM-R陆地网络互连功能传递网络互连功能终端网络互连特性一般特性信息传输和接入特性2024/4/3102四、终端业务三个特性：低层特性、高层特性、一般特性终端传递网络终端GSM-R网络终端网络高层特性低层特性(承载能力)2024/4/3103GSM网络messageBmessageBmessageBmessageBmessageAmessageAmessageAmessageA信息提供商B信息提供商A终端业务—短消息小区广播2024/4/3104终端业务—短消息业务SMS-MO/PPRadioPLMNSMS-MT/PPRadioPLMNSMS-SC2024/4/3105交替语音和传真:自动传真：终端业务--传真2024/4/3106电信终端业务语音电信终端业务传真G3,SMS承载数据电缆无线传输嵌入承载处理数据/传真kitadaptation终端业务--用户数据呼叫特性2024/4/3107VoicemessageserverPleaseleaveamessageafterthetoneGSMnetwork1BusyVoicemailboxForwardtovoicemailboxWarmingup...Youhave3voicesmessages...Retrievingthevoicemessages电信终端业务--语音消息2024/4/3108紧急情况，可以发起“299或599

”呼叫紧急299终端业务--紧急呼叫2024/4/3109五、补充业务2024/4/3110Callinglinntedlin/p>

CallingLineIdentification

presentation (CLIP) restriction (CLIR)ConnectedLineIdentification presentation (CoLP) restriction (CoLR)

CallingNamePresentation(CNAP)CallingPartyCoLPCLIRCalledPartyCLIPCoLR补充业务--线路识别2024/4/3111

unconditional (CFU)onbusy (CFB)onnoreply (CFNRy)onnotreachable (CFNRc)12补充业务--呼叫转移和呼叫前转2024/4/311212HOLD12WAIT12MultiParty:12最多=5个人Waiting/Hold:补充业务--等待/保持和多方2024/4/3113补充业务--呼叫限制

Outgoing(BAOC)Outgoinginternational(BOIC)OutgoinginternationalexcepthomePLMNcountry(BOIC-exHC)

Incoming(BAIC)Incomingwhenroamingoutside (BIC-Roam)2024/4/31142Speaking11HELLOUnabletoplaceacall.ReinitiatethecallSPEAKINGBUSY...SpeakingCallisestablished1ThiscallinstateIdleRing!Ring!NEW!补充业务--呼叫忙用户CCBS2024/4/3115informationonprogressofthecostofthecallCompletionofcallneedchargingInsertaSIMcreditCardAdviceofChargeInformation(AoCI)AdviceofChargeCharging(AoCC)补充业务--计费2024/4/3116北京东环调度台京秦西调度台唐山枢纽调度台京山三调度台京山四调度台司机1200呼叫调度基于位置的寻址T302120K212Y333L29222024/4/3117北京东环调度台京秦西调度台唐山枢纽调度台京山三调度台京山四调度台调度呼叫司机T302120K212Y333L2922功能寻址(车次号)车站值班员呼叫司机2024/4/3118六、智能网业务--(IN和CAMEL)主要智能网业务:虚拟专用网(VPN)位置查询与地理区域有关的呼叫根据车次号/机车号呼叫车上人员根据列车位置呼叫相应的地面人员2024/4/3119智能网业务–

虚拟专用网*012ABC#*03DEF4GHI5JKL6MNO7PRS8TUV9WXY4446c123456789*o+c123456789*o+44465696419741975696XX北京广州Copyright©1996NorthernTelecom企业编号方案网内呼叫低收费闭合用户组有线接入快速拨号根据位置与时间的路由选择根据位置与时间的权限限制50c/min25c/min25c/min25c/min924632562024/4/3120DifferentratesappliedtocallsmadefromspecificlocationsHomeZoneOfficeZoneWideAreaCellularMultiplezonescanbedefinedNotificationofcurrentzonebeforecallset-up:

wheninhome/officezoneand/or

whenoutofzonesThiscallisbeingmadeoutsideofyourhomezone.Waittocompleteitorhang-upnow.智能网业务–

与地理区域有关的呼叫移动通信MobileCommunication122GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/31238.4网络结构、功能及协议2024/4/3124交换机至其他交换机服务区域至其他交换机服务区域交换机

服务区域PSTN至其他PSTN至其他PSTN蜂窝系统的基本组成2024/4/3125GSM-R系统的网络结构OSS管理子系统NSS网络交换子系统BTSCell1Cell2Cell3BTSBSS基站子系统公众交换电话网络(PSTN)ISDN,PSDNMSUm(无线接口)OMN接口(X.25)BSSHLR-AUC信令系统

No.7SS7OMC-SOMC-RBSCEIRTRAUGMSCVLRA-接口Abis接口MSCVLRGCR2024/4/3126TCUBSCOMC-RMSC无线接口A接口Ater接口Abis接口NSSBSSOMN接口公众电话网MSMSBTS室内BTS室外BTSSunStorEdgeA5000无线接口BSS基站子系统结构2024/4/3127发射耦合器接收耦合器天线耦合系统BCF(基站公共功能)BSCTRX(收发信机)Abis接口- 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-跳频-将语音和用户数据信道合成以后送给BSC-将信令信道合成以后送给BSC双工器-天线与每个小区的收发信机之间的接口BTSBTS通用结构和功能2024/4/3128多载波BTS2024/4/3129BTSAbis接口A接口- 对BTS无线资源管理- 小区之间越区切换- 通信信道安排- BTS之间的频率重新分配- BTS时间和频率同步- 控制频率跳变-等等O&M至网络子系统PCM控制器PCM控制器处理单元交换矩阵BSCX.25控制器BSC通用结构和功能2024/4/3130速率适配单元(TRAU)结构及功能外部

PCM接口BSCMSC编译码器编译码器控制器Ater接口A接口E1中继线120路用户信道T1中继线92路用户和

控制信道将13kbpsGSM语音帧格式转换成64kbpsT1PCMµ-律或

E1PCMA-律帧格式

E1中继线=31路用户信道T1中继线=24用户信道将用户数据流路由至相应的互联功能TRAU2024/4/3131NSS结构2024/4/3132MSC内部结构2024/4/3133归属位置寄存器(HLR)

用户管理中心HLR永久纪录-MSISDN-IMSI-用户业务临时纪录- VLR地址- 加密参数

(Kc,Sres,Rand)2024/4/3134认证中心AUC加密A3,A8算法Ki5SRES,Kc,RANDRANDAUC提供加密参数IMSIHLR请求2024/4/3135

VLR永久纪录- IMSI- 用户注册业务临时纪录- 加密参数 (Kc,Sres,Rand)- LAI-TMSILA1LA4LA2LA3访问位置寄存器(VLR)2024/4/3136

EIR黑单(被禁ME)灰单(故障ME)白单(有效ME)移动台设备IMEI设备识别寄存器(EIR)2024/4/3137移动交换中心MSCIWFMSBSSPSTNDTE有线DTE速率适配DTE信令ModemModem数据+DTE信号网络互联功能(IWF)2024/4/3138NSSBSCBTSMSMMBSSAPSCCPMTP3MTP2TCAPMAPPCMCMMMMTP3MTP2SCCPPCME1/T1PCMSCCPMTP3MTP2DTAPRRO&MRSMLAPDRSMO&M无线无线RRISUP/TUPCMUm接口Abis接口A-接口BSSAPMTP1RRBSSMAPLAPDLAPDmLAPDmDTAPBSSMAP协议模型2024/4/3139连接管理CM移动性管理MM无线资源管理RRM合路RACHBCCHPCHAGCHSDCCHFACCHSACCHTC0TC11SACCHTC13TC24IDLE(举例)第3层第2层=LAPDm逻辑信道第1层物理信道无线接口(包含的协议)2024/4/3140语音1TS=4信道LAPD无线O&MPCMPCM数据300,1200,1200/75,2400,4800,9600,14400bit/sAbis接口2024/4/3141BTS侧RSMO&MRSLOMLRSMO&MO&M

第1层RSLOMLTRXBCF第3层LAPD第2层BSC侧RSL=无线信令链路OML=运营与维护链路RSM=无线子系统管理O&M=运营与维护Abis接口(协议)2024/4/3142FCS : FrameCheckSequenceF

:

FlagSAPI : Service

Access

Point

IdentifierTEI : Terminal

Equipment

Identifier0至260字节FCS控制地址FN(R)N(S)TEISAPI信息F0至21字节控制地址N(R)N(S)SAPI信息LAPDLAPDm帧起始帧结束LAPD和LAPDm帧2024/4/3143LAPDSS7语音1TS=4信道数据300,1200,1200/75,2400,4800,9600,14400bit/sO&MAter接口X.252024/4/3144Ater接口(业务信道和信令链路)Ater接口A接口LAPDTS1SS7TSX.25TS2*SS7TSX.25TS2*BSCPCM链路PCM链路*如果使用O&M语音TS语音TS编译码数据TS数据TS速率适配TCUMSCOMC2024/4/3145语音/数据1TS=1信道SS7BSSNSSX.25A接口2024/4/3146至SCCP和MTP的其他用户至BSS内其他处理器至空中接口传输设备物理层MTPBSSSCCPA-接口BSSMAPNSSMTPSCCP其他应用(例如:

呼叫控制)分配功能DTAPBSSMAPDTAPDTAP:DirectTransferApplicationPartBSSMAP:BSSManagementApplicationPartBSS:BaseStationSubsystemMSC:MobileservicesSwitchingCentreSCCP:SignalingConnectionControlPartMTP:MessageTransferPart分配功能A接口(协议)2024/4/3147ISUPTUPDUPMTPGMSC计费中心应用层消息传送物理层ISUPTUPDUPMTPPSTN/ISDN/PSDN接口2024/4/3148用户数据管理1、与移动台有关的数据(IMSI、MSISDN、TMSI、LMSI、IMEI)；2、加密和鉴权数据(三参数组RAND/SRES/Kc、加密密钥序列号)；3、与漫游有关的数据(MSRN、LAI、VLR、MSC、HLR)；4、禁止信息；5、与基本业务有关的数据；6、与补充业务有关的数据；7、全球小区识别码和业务域识别码；8、移动台状态数据(IMSI分离标志、复位标志)；9、与切换有关的数据(HON)；10、与短消息有关的数据；11、语音组呼和VBS数据。2024/4/3149无线资源管理无线资源管理是：建立、维护和释放RR连接，所谓RR连接就是允许网络和MS之间点到点的通话，包括小区选择/重选和切换过程、接收单向的BCCH和CCCH信道、接收语音组呼信道和语音广播信道、组接收模式下MS的自动小区重选、VGCS用户角色变化时抢占和释放语音组呼信道等功能。移动台的四种模式： 1、空闲模式； 2、专用模式； 3、组接收模式； 4、组发送模式。2024/4/3150移动性管理移动性管理（MM）的主要功能是支持用户终端的移动性，例如向网络通知它当前的位置和为用户提供身份验证。MM包括三个主要过程：位置更新，包括常规位置更新、周期性位置更新和IMSI附着；切换，将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MS转换到新的业务信道上的过程称为切换；漫游，是指在归属GSM-R网络外的其它GSM-R网络（拜访GSM-R网络）中使用移动业务。2024/4/3151连接管理连接管理功能（CM）是GSM-R协议模型中最高层的管理功能，CM功能主要提供对基本呼叫控制、补充业务的呼叫控制和短消息的连接管理功能。

2024/4/3152安全性管理与网络的业务和功能相关的安全性管理主要涉及三方面：用户身份的加密；用户身份的鉴权；信令信息的加密和物理连接上数据的加密。

用户身份加密的基本思想：利用临时身份识别号(TMSI)代替IMSI在无线路径上的直接传送。

用户身份的鉴权：2024/4/3153信令加密和用户信息加密密钥Kc的设置；加密和解密过程；A5算法。移动通信MobileCommunication155GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/3156

8.5GSM-R编号方案2024/4/3157一、移动用户识别码1、IMSI2、TMSI3、LMSI2024/4/31581、IMSI2024/4/31592、TMSI2024/4/31603、LMSI2024/4/3161二、移动台的编号方案1、编号方案需求2、MSISDN号的结构3、用于PSTN/ISDN路由的移动台漫游号码4、移动台国际用户数据号码的结构5、切换号码2024/4/31621、编号方案需求2024/4/31632、MSISDN号的结构2024/4/31643、用于PSTN/ISDN路由的移动台漫游号码2024/4/31654、移动台国际用户数据号码的结构2024/4/31665、切换号码2024/4/3167三、位置区识别码和基站识别码2024/4/31681、位置区识别码的组成2024/4/31692、基站识别码2024/4/31702、基站识别码2024/4/31713、漫游签约地区识别码2024/4/31724、位置号码2024/4/3173四、MSC识别码和位置寄存器识别码2024/4/3174五、移动台设备识别码和软件版本号2024/4/3175五、移动台设备识别码和软件版本号2024/4/3176六、语音组呼和语音广播呼叫实体的识别1、组身份2024/4/31772、组呼区域识别码2024/4/31783、语音组呼和语音广播呼叫的呼叫参考值2024/4/31794、地域化业务区识别码2024/4/3180

在GSM-R网络内包括以下类型的号码：国内GSM-R网络号码：用于在同一GSM-R网络内注册的用户之间的呼叫；国际GSM-R网络号码：用于不同国家GSM-R网络内注册的用户之间的呼叫；短号码：用于GSM-R网络内快速拨号。引示号：用于GSM-R网络用户呼叫其他网络用户的分隔码。移动用户及固定用户号码：用于GSM-R网络用户之间、其他通信网络的用户与GSM-R网络用户之间的呼叫。2024/4/3181特服号：用于特服业务呼叫。GSM-R网络设备编号：用于标识GSM-R网络设备。IP地址：用于GPRS网络设备、终端设备以及网管设备的TCP/IP寻址。信令点编码：用于采用NO.7信令方式的信令点寻址。2024/4/3182号码应在全网范围内统一分配，应满足互联互通的要求。编号方案应保证网络之间的互操作性，有助于用户身份的识别和权限限制，并保持稳定。编号方案应具有灵活性和可扩充性，采用不等位编号，并且由0到9的数字组成。为方便用户拨号，给特定用户分配功能号码，标识用户的职能身份。可以使用符号﹡和﹟，以实现特定的功能，不在本编号方案内规划。可以用字母，字母在终端被转换成数字串。字母与数字串的转换关系应在铁道部范围内统一制定。2024/4/3183国内GSM-R网络号码编号方案国际GSM-R网络号码的使用短号码的使用引示号2024/4/3184国内GSM-R网络号码结构呼叫类型（CT）用来区分GSM-R网络内不同类型的呼叫，提示网络如何解释所拨打的号码。2024/4/3185呼叫类型（CT）用于定义用户号码的类型，由1到3个数字组成。

呼叫类型CT用途1短号码2车次功能号3机车功能号4车号功能号50语音组呼51语音广播52～55保留国际使用56～59保留国内使用6维修、调车组成员2024/4/31867调度用户功能号码8移动用户号码MSISDN900接入国际GSM-R网络901接入铁路专用电话网902～909预留91FAS网络用户号码ISDN92～98预留99保留公众紧急呼叫0接入PSTN、PLMN2024/4/3187用户号码（UN）由用户识别号码（UIN）和功能码（FC）组成。用户识别号码（UIN）必须是以下号码之一：车次号（TRN）、机车号（EN）、车号（CN）、调车组位置号码（STLN）、维修组位置号码（MTLN）调度员和值班员位置号码（TCLN）、组位置号码（GLN）和移动用户号码（MSISDN）。

功能码（FC）是一种识别号，用来识别列车上或站场内的人员、设备，或者某给定区域内的特定编组。2024/4/3188在GSM-R网络中占用短号码部分资源，开通如下特服号码：障碍申告112

电话查号业务114

事故救援117

面向社会的公众紧急呼叫，包括110、119和999

2024/4/3189网络设备编号包括MSC/VLR/GCR/SSP、HLR/AuC、SCP、SMSC识别码、位置区识别码LAI、全球小区识别码CGI、基站识别码BSIC、漫游区域识别码RSZI、国际移动设备识别码IMEI。2024/4/31901、IMSI称为_____。A、国际移动用户识别码B、国家移动用户识别码C、移动用户识别码2、IMSI的长度不能超过_____位。A、12B、15C、183、TMSI称为_____。A、国际移动用户识别码B、临时身份识别号码C、位置区识别码4、移动用户的TMSI与IMSI是对应的，在呼叫建立和位置更新时，空中接口传输使用_____。A、TMSIB、IMSI2024/4/31915、GSM-R编号方案采用_____编号，并且由0到9的数字组成。A、等位B、不等位6、以下号码中_____不能作为用户识别号码(UIN)。A、车次号(TRN)B、移动用户号码(MSISDN)C、功能码(FC)7、切换号码可以看作是_____的一部分。A、移动台的漫游号(MSRN)B、移动台的ISDN号(MSISDN)8、GSM-R编号方案中的事故救援117属于_____。A、用户号码B、特服号码C、功能号码移动通信MobileCommunication193GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/31948.6eMLPP业务eMLPP业务2024/4/3195主要内容eMLPP概述eMLPP的实现eMLPP基本过程eMLPP业务2024/4/3196eMLPP概述eMLPP是enhancedMulti-LevelPrecedenceandPre-emptionservice的缩写，即增强多优先级与强拆，它是一种补充业务。eMLPP业务主要由三个元素构成：优先级、呼叫建立时间和资源抢占能力。eMLPP业务2024/4/3197eMLPP概述－优先级优先级是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级别，并和该呼叫的建立时间类型一起参与网络资源的竞争与调配。eMLPP业务定义了7个优先等级：

A（最高，网络内部使用）B（网络内部使用）0（预定）1（预定）2（预定）3（预定）4（最低，预定）eMLPP业务2024/4/3198eMLPP概述－呼叫建立时间呼叫建立时间是指从用户按下“发送”键开始，到被叫用户能够接收信息为止，不包含用户反应时间。对于多方呼叫、VGCS或VBS，呼叫建立时间是指至少有一个被叫用户能够接收信息为止。eMLPP业务规定的呼叫建立时间有3个等级：1级，快速呼叫建立 1－2

s2级，正常呼叫建立 <5

s3级，慢速呼叫建立 <10

seMLPP业务2024/4/3199eMLPP概述－资源抢占资源抢占是指当网络没有空闲资源可用时，具有较高优先级的呼叫将抢占正在被较低优先级呼叫占用的信道资源，还可以表现为被叫用户断开正在进行的低优先级呼叫而接听高优先级的呼入呼叫。资源抢占有两种情况：网络资源抢占：呼叫建立或切换时，没有空闲网络资源，则终止低优先级呼叫，将资源给高优先级呼叫使用的过程。用户接口资源抢占：具有较高优先级的呼叫请求与正在进行较低优先级通话的用户建立通信时，网络终止被叫用户的当前呼叫，并将其接入高优先级呼叫的过程。eMLPP业务2024/4/3200主要内容eMLPP概述eMLPP的实现eMLPP基本过程eMLPP业务2024/4/3201eMLPP的实现－优先级选择用户每次发起呼叫时，都可以选择一个呼叫优先级。对于一个呼叫的优先级，分以下情况讨论：移动台呼叫固网用户，取决于移动台选择的优先级。固网用户呼叫移动台，取决于主叫方。如果固网用户是ISDN的MLPP业务用户，则由接口网络对MLPP和eMLPP优先级进行映射；否则，由移动网指配一个缺省优先级。ISDNMLPP与GSM-ReMLPP优先级的对应关系如表1所示。移动台呼叫移动台，取决于主叫方选择的优先级。如果两个移动台处于不同的MSC区域，则eMLPP的A、B优先级需要映射为0优先级。eMLPP业务2024/4/3202eMLPP的实现－优先级选择eMLPP业务2024/4/3203eMLPP的实现－优先级处理和操作eMLPP用户可以自己定义对某些高优先级呼叫进行自动应答。如果被叫用户忙，则可能需要强拆当前的呼叫而接受较高优先级呼叫，即用户接口资源抢占:新的点对点呼叫，其优先级高于当前呼叫并具有资源抢占能力，被叫用户收到呼叫等待提示以及新呼叫的优先级信息，移动台自动退出当前呼叫而接入新的呼叫；如不具有资源抢占能力，由用户决定是否接受新的呼叫。新的VGCS或VBS的优先级高于当前VGCS或VBS的优先级，并具有资源抢占能力，移动台自动退出当前VGCS或VBS而加入新的呼叫。eMLPP业务2024/4/3204eMLPP的实现－网络和终端需求eMLPP业务的实现需要GSM-R网络的支持，对于每个用户，需要在HLR、VLR、GCR和MSC中存储相关的优先级信息。eMLPP业务的实现也需要移动台的支持，这类移动台称作兼容移动台，在SIM卡中存储优先级信息；相反，不支持eMLPP业务的移动台可称作非兼容移动台。如果用户没有签约eMLPP业务，则无论使用的是兼容移动台还是非兼容移动台，呼叫均采用网络定义的缺省优先级。eMLPP业务2024/4/3205主要内容eMLPP概述

eMLPP的实现eMLPP基本过程eMLPP业务2024/4/3206eMLPP基本过程签约：当用户在HLR中创建了用户记录时，用户就可以由自己来设置优先级，此优先级需要小于或等于最高授权优先级。业务提供商能在任何时候改变任何一个eMLPP用户的最高优先级，但用户不能通过移动台的人机界面改变最高优先级。eMLPP业务2024/4/3207eMLPP基本过程优先级呼叫：移动台发起呼叫的过程中可能会经历指出优先级、核对签约情况、鉴权和加密、将优先级指示发送给BSC、选择无线信道和将优先级指示发送给移动台六个过程。移动用户终止呼叫的过程中可能会经历指出优先级、将优先级指示发送给BSC、鉴权和加密、在空闲模式、专用模式或组接收模式下被叫用户终止呼叫四个过程。在语音组呼或语音广播呼叫的过程中可能会经历将优先级指示发送给相关的MSC、鉴权和加密、将优先级指示发送给移动台三个过程。eMLPP业务2024/4/3208eMLPP基本过程强拆：对于所有能够强拆的资源，MSC内的业务配置可以用来决定是否需要发生资源强拆以及哪一个通话需要被强拆掉。强拆后释放信道的消息要在强拆发生的地方传送给受影响的另一方。eMLPP业务2024/4/3209eMLPP基本过程越区切换：当正在进行的通话切换到一个满负荷的小区上时，如果有必要的话，BSC会根据从分配请求上接收到的优先级和强拆信息执行排队等待和强拆操作。对于BSS间的越区切换，优先级和强拆的信息包含在越区切换请求中。eMLPP业务2024/4/3210测试题1、增强多优先级与强拆(eMLPP)是一种_____。A、承载业务

B、终端业务

C、补充业务2、eMLPP业务主要由三个元素构成：_____、呼叫建立时间和_____能力。3、资源抢占有两种情况：_____资源抢占和_____资源抢占。4、支持eMLPP业务的移动台称为_____移动台。A、兼容

B、非兼容5、对于BSS间的越区切换，优先级和强拆的信息_____在越区切换请求中。A、包含

B、不包含

移动通信MobileCommunication212GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/4/32138.7VGCS业务VGCS业务主要内容

相关概念VGCS概述VGCS的会话过程

VGCS对系统的需求VGCS资源分配VG