GSM-R通信系統(tǒng)應用與維護 課件 任務1-3 GSM-R通信系統(tǒng)概述、GSM-R網(wǎng)絡結(jié)構及接口、GSM-R網(wǎng)絡區(qū)域劃分

GSM-R通信系統(tǒng)應用與維護任務一 G

S

M

-

R

通信系統(tǒng)概述模 塊 一——概述目 錄01

移動通信系統(tǒng)概述（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史（二）移動通信系統(tǒng)的特點及分類02 鐵路移動通信概述（一）移動通信在鐵路中的應用（二）GSM-R通信系統(tǒng)簡介（三）GSM-R的發(fā)展歷程模 塊 一01移動通信系統(tǒng)概述（1）第一代移動通信系統(tǒng)（1G）指采用蜂窩技術組網(wǎng)，僅支持模擬語音通信的移動電話標準。這一標準制定于20世紀80年代，主要采用的是模擬技術和頻分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA）技術。（2）各標準彼此不能兼容，無法互通，不能支持移動通信的長途漫游，只是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史現(xiàn)代移動通信技術的發(fā)展始于20世紀20年代，歸納起來大致經(jīng)歷了5個階段：1.第一代移動通信系統(tǒng)?

定義： ?

特點：（1）模擬話音直接調(diào)頻。（2）多信道共用和FDMA接入方式。（3）頻率復用的蜂窩小區(qū)組網(wǎng)方式和越區(qū)切換。（4）無線信道的隨機變參特征使信號受多徑衰落和陰影衰落的影響。（5）環(huán)境噪聲與多類電磁干擾。（6）無法與固定電信網(wǎng)絡迅速向數(shù)字化推進相適應。（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史2.第二代移動通信系統(tǒng)定義（1）由于模擬移動通信系統(tǒng)本身的缺陷，如頻譜效率低、網(wǎng)絡容量有限、業(yè)務種類單一、保密性差等，已使得其無法滿足人們的需求。因此，人們于20世紀90年代初期開發(fā)了基于數(shù)字技術的移動通信系統(tǒng)——數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，即第二代移動通信系統(tǒng)（2

G）。（2）最具代表性的全球移動通信系統(tǒng)為GSM（GlobalSystemofMobile

communication）和CDMA系統(tǒng)，這兩大系統(tǒng)在目前世界移動通信市場占據(jù)著主要的份額。特點（1）有效利用頻譜。數(shù)字方式比模擬方式能更有效地利用有限的頻譜資源，隨著更好的語音信號壓縮算法的推出，每個信道所需的傳輸帶寬越來越窄。（2）高保密性。模擬系統(tǒng)使用調(diào)頻技術，很難進行加密；而數(shù)字調(diào)制是在信息本身編碼后再進行調(diào)制，故容易引入數(shù)字加密技術。（3）可靈活地進行信息變換及存儲。（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史3.第三代移動通信系統(tǒng)是在第二代移動通信技術基礎上進一步演進，以寬帶CDMA技術為主，并能同時提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務。注：中國使用國際電信聯(lián)盟確定的三個無線接口標準，分別是中國電信運營的CDMA

2000、中國聯(lián)通運營的WCDMA和中國移動運營的TD-SCDMA。制式WCDMACDMA2000TD-SCDMA繼承基礎GSM窄帶CDMAGSM同步方式異步同步同步碼片速率3.84

Mb/s1.2288

Mb/s1.28

Mb/s系統(tǒng)帶寬5

MHz1.25

MHz1.6

MHz核心網(wǎng)GSM

MAPANSI

41GSM

MAP語音編碼方式AMREVRCAMR【表1-1三種移動通信標準的對比】（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史4.

第四代移動通信系統(tǒng)定義第四代移動通信系統(tǒng)（4G）是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的高質(zhì)量視頻圖像的技術系統(tǒng)。特點（1）能夠以100

Mb/s的速度進行下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達到20

Mb/s，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。（2）4G與固定寬帶網(wǎng)絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務。（3）4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(qū)。4.

第四代移動通信系統(tǒng)（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史【圖1-14G商用無線通信技術發(fā)展和演進過程】低時延和大連接特點的新一代寬5

G

通信設施是實現(xiàn)人機物互聯(lián)（一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史5.

第五代移動通信系統(tǒng)5

G

，

是指第五代移動通信系統(tǒng)，是具有高速率、5

G

定義了三大類應用場景，即增

強

移

動

寬

帶帶移動通信技術，（eMBB）、超低時延高可靠通信（uRLLC）和的網(wǎng)絡基礎設施。海

量

機

器

通

信（mMTC）。主要面向移動互聯(lián)網(wǎng)流量爆炸式增長，為移動互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加極致的應用體驗，

5

G

的峰值速

率

可

以

達

到10～20

Gb/s。截至2021年底，我國已建

成142.5萬個5G基站，總量占全球6

0

%

以上，

5

G用戶數(shù)達到3.55億戶，移動網(wǎng)絡已邁入5

G

引領時代。（一）移動通信系統(tǒng)特點及分類1.移動通信的特點1）信道特性差2）干擾復雜3）頻譜資源有限4）用戶終端設備（移動臺）要求高5）要求有效的管理和控制2.移動通信的分類（1）按使用對象可分為民用設備和軍用設備。（2）按使用環(huán)境可分為陸地通信、海上通信和空中通信。（3）按多址方式可分為頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）。（4）按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。（5）按業(yè)務類型可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務網(wǎng)。（6）按工作方式可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工和半雙工。（7）按服務范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)。（8）按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。模 塊 一02鐵路移動通信概述（一）移動通信在鐵路中的應用1.

調(diào)度指揮與安全生產(chǎn)（1）鐵路移動通信系統(tǒng)作為列車調(diào)度無線電通信系統(tǒng)的更新和換代，旨在支持各種移動語音通信，如區(qū)段業(yè)務移動、緊急救援、調(diào)車編組操作、車站無線通信等。（2）對移動和固定無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，如無線電列車號碼傳輸、列車后端氣壓、機車狀態(tài)信息、列車車軸溫度檢測、橋梁和隧道監(jiān)控、鐵路電源狀態(tài)交叉保護與監(jiān)測等，都需要在鐵路無線通信中得到解決。2.

列車運行控制安全防護（1）鐵路移動通信在CTCS-3級列車運行控制系統(tǒng)中提供列車到基礎設施的安全數(shù)據(jù)傳輸，

為列車控制系統(tǒng)提供實時透明的雙工傳輸通道，確保列車高速安全運行。（2）鐵路移動通信系統(tǒng)還能夠進行機車同步運行控制的安全數(shù)據(jù)傳輸，保證重載鐵路多機車同步運行，提高運營效率。（一）移動通信在鐵路中的應用3.鐵路信息化乘客被視為移動信息服務系統(tǒng)的主體，需要車載票務服務、移動電子商務和客運移動增值服務等。機車、車輛、集裝箱等鐵路網(wǎng)絡中的移動體需要實時動態(tài)跟蹤信息傳輸，為實時在線信息查詢和各種管理信息系統(tǒng)提供移動傳輸通道。鐵路信息化是必然選擇?！咀ⅲ?鐵路信息化圖示在下頁】服務等。4.

鐵路移動互聯(lián)網(wǎng)乘客被視為移動信息服務系統(tǒng)的主體，需要車載票務服務、移動電子商務和客運移動增值機車、車輛、集裝箱等鐵路網(wǎng)絡中的移動體需要實時動態(tài)跟蹤信息傳輸，為實時在線信息查詢和各種管理信息系統(tǒng)提供移動傳輸通道。鐵路信息化是必然選擇。（一）移動通信在鐵路中的應用【圖1-2鐵路信息化體系結(jié)構圖】圖右圖所示為鐵路信息化體系結(jié)構，各系統(tǒng)在信息化體系中處于不同的層次并相互作用、相互支撐，構成了緊密相連的有機整體（二）GSM-R通信系統(tǒng)簡介【圖1-3GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務模型層次結(jié)構】定義（GSM-R）是基于成熟、通用的公共移動無線通信系統(tǒng)GSM平臺，專門為滿足鐵路應用而開發(fā)的數(shù)字式移動無線通信技術，目的是建立一個全面的話音和數(shù)據(jù)移動通信平臺，并構建一個調(diào)度通信、列車控制、公共移動和信息傳輸?shù)木C合通信系統(tǒng)。（二）GSM-R通信系統(tǒng)簡介【圖1-3GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務模型層次結(jié)構】GSM-R業(yè)務=GSM業(yè)務+集群+鐵路特色功能GSM-R與GSM的關系主要體現(xiàn)在以下幾個方面：GSM-R理論建立在GSM理論基礎之上。GSM-R技術建立在GSM技術基礎之上。GSM-R工業(yè)以GSM工業(yè)為基礎。GSM-R工程建設以GSM工程經(jīng)驗為基礎。GSM-R應用開發(fā)吸收GSM成功經(jīng)驗。GSM-R的市場是鐵路專用，GSM的市場是公眾商用。2）實驗驗證階段1）標準制定階段 3）項目實施階段（三）GSM-R的發(fā)展歷程1992年，國際鐵路聯(lián)盟（UIC）認為GSM正在逐漸成為移動通信的適用標準，并發(fā)現(xiàn)GSM技術可以為新的鐵路移動數(shù)字通信系統(tǒng)提供一個理想的平臺。在此基礎上，UIC制定了相關標準和測試方法，建立了標準化的組織體系，制定了一系列鐵路需求規(guī)范，并設計了業(yè)務功能、服務質(zhì)量和電磁環(huán)境等指標。1.GSM-R在全球的發(fā)展為了驗證GSM-R系統(tǒng)的可靠性、移動性和兼容性，UIC成立了另一個專門的組織，包括鐵路運營商、設備制造商和研究機構，專注于GSM-R高速環(huán)境下的性能驗證。自1999年以來，歐洲一些國家開始了GSM-R網(wǎng)絡的運行測試和商業(yè)建設。瑞典、德國、意大利、法國、芬蘭、挪威、英國、比利時和西班牙陸續(xù)開展了全國范圍的GSM-R網(wǎng)絡建設。GSM-R三階段（三）GSM-R的發(fā)展歷程2.GSM-R在中國的發(fā)展我國GSM-R建設和發(fā)展服從《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》安排，分為三個階段：第一階段：青藏線、大秦線和膠濟線的建設與試驗該階段的建設為GSM-R在中國鐵路的全面推廣應用積累了豐富的經(jīng)驗并打下了堅實的基礎。第二階段：客運專線建設著重構建中國鐵路GSM-R核心網(wǎng)絡的中心節(jié)點，搭建網(wǎng)絡骨架結(jié)構，并且以客運專線為主干線，建設相關的無線接入網(wǎng)絡，為客運專線的各種鐵路應用提供完整的網(wǎng)絡服務第三。階段：全國鐵路GSM-R網(wǎng)絡的形成與完善階段逐漸構建相關的無線接入網(wǎng)絡，最終形成覆蓋全國鐵路的GSM-R網(wǎng)絡。1）安全性有待提升一組對立概念在未來，有必要進一步提升GSM-R技術的安全性，有效克服各種自然環(huán)境對通信帶來的損害。統(tǒng)一設備生產(chǎn)管理的規(guī)范，保障設備間的兼容性，是未來發(fā)展的趨勢。（三）GSM-R的發(fā)展歷程3.

未來鐵路移動通信的發(fā)展目前，稍微嚴重的自然災害都會給鐵路沿線的通信設備帶來重大的打擊，中斷GSM-R無線通信的信息交互，從而給鐵路運輸造成嚴重影響。2）設備的規(guī)格和標準有待統(tǒng)一我國GSM-R設備生產(chǎn)的規(guī)格沒有實現(xiàn)統(tǒng)一，不同廠商出于對市場需求的不同考量以及對市場的預期有所差異，所生產(chǎn)出來的GSM-R設備暫未實現(xiàn)完全的統(tǒng)一模 塊 一GSM-R通信系統(tǒng)應用與維護任務一 G

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通信系統(tǒng)概述T

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S——概述GSM-R通信系統(tǒng)應用與維護任務二 GSM-R網(wǎng)絡結(jié)構及接口模 塊 二——GSM-R系統(tǒng)結(jié)構目 錄GSM-R網(wǎng)絡結(jié)構（一）移動終端設備（二）基站子系統(tǒng)（BSS）（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）（四）通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）（五）智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）GSM-R系統(tǒng)接口（一）Um接口（二）基站子系統(tǒng)內(nèi)部接口（三）網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口（四）GPRS子系統(tǒng)內(nèi)部接口模 塊 二01G

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網(wǎng)絡結(jié)構一、GSM-R網(wǎng)絡結(jié)構GSM-R網(wǎng)絡主要由六個子系統(tǒng)組成：移動臺（MS）接入GSM-R網(wǎng)絡的用戶設備，包括有線終端和無線終端設備。基站子系統(tǒng)（BSS）由一個基站控制器（BSC）和若干個基站收發(fā)信機（BTS）組成。移動交換子系統(tǒng)（SSS）建立在移動交換中心（MSC）上，負責端到端的呼叫、用戶數(shù)據(jù)管理、移動性管理和與固定網(wǎng)絡的連接。通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）完成車地之間各種數(shù)據(jù)信息的安全傳輸，實現(xiàn)行車調(diào)度、機車IP地址更新與查詢等功能。智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）實現(xiàn)GSM-R網(wǎng)絡中的功能尋址、接入矩陣、位置尋址、位置呼叫限制、調(diào)度命令的傳送、短消息業(yè)務等功能。操作維護子系統(tǒng)（OSS）相對獨立的子系統(tǒng)，為GSM-R網(wǎng)絡提供管理和維護功能。（一）移動終端設備提供的主要功能（1）接口單元。連接設備內(nèi)部有關單元，并為數(shù)據(jù)、話音應用業(yè)務提供接入接口。（2）GSM-R數(shù)據(jù)單元。在主控單元的控制下完成數(shù)據(jù)的收發(fā)（支持GPRS方式）。（3）GSM-R語音單元。在主控單元的控制下完成語音的收發(fā)。【注：GSM-R終端設備類型及使用范圍表在下頁】輔助作用與組成（1）輔助作用：記錄單元具有對話音、承載業(yè)務信息及操作過程等記錄和話音回放的功能；MMI實現(xiàn)人機信息的交互。（2）組成：GSM-R系統(tǒng)終端設備包括移動臺和無線固定臺，除了調(diào)度終端、車站終端和有線電話外，其他終端設備均屬于移動終端。（一）移動終端設備【表2-1GSM-R終端設備類型及使用范圍】終端設備類型用戶類型及范圍作業(yè)手持臺（OPH）用于列車上，以及車站、編組站、沿線區(qū)間及其他鐵路作業(yè)區(qū)的各工種工作人員的話音和數(shù)據(jù)通信通用手持臺（GPH）用于鐵路公務人員與鐵路業(yè)務相關人員的話音和數(shù)據(jù)通信調(diào)車手持臺（OPS）用于編組場調(diào)車作業(yè)的話音和數(shù)據(jù)通信固定無線臺用于區(qū)間、站場各類信息點、業(yè)務點的通用數(shù)據(jù)傳輸或話音通信機車綜合通信設備用于運營機車、救援機車、維修檢測機車、編組場調(diào)車機車、軌道車等機車司機的話音通信和通用數(shù)據(jù)傳輸列控機車臺用于運營機車、救援機車、維修檢測機車、編組場調(diào)車機車、軌道車等機車司機與地面控制中心之間的安全信息傳輸機車同步操作機車臺用于分布動力重載列車本務機車和補機車之間的同步操作數(shù)據(jù)傳輸汽車車載臺用于各工種維護維修用車輛的話音和數(shù)據(jù)通信列尾通信設備用于列車尾部風壓及控制信息的傳輸調(diào)度終端用于各工種調(diào)度員、值班室值班員的話音和數(shù)據(jù)通信車站終端用于車站（場）值班員、其他工種值班員的話音和數(shù)據(jù)通信有線電話需要納入GSM-R網(wǎng)絡的固定電話用戶組成部分移動終端由終端設備和SIM（SubscriberIdentity

Module）卡組成，終端設備可以完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息的發(fā)送與接收。SIM卡稱為用戶識別模塊，它包含所有與用戶相關的信息。使用GSM-R網(wǎng)絡的移動臺都需要插入SIM卡，只有當處理異常的緊急呼叫時，可以在不用SIM卡的情況下操作移動臺。包括車載臺（如機車臺、汽車臺）、手持臺（如通用手持臺、運營手持臺），以及其他列控數(shù)據(jù)傳輸設備、列尾信息傳輸設備等（一）移動終端設備【圖2-2移動終端的組成】【圖2-3CIR設備】（一）移動終端設備1.機車綜合無線通信設備（CIR）CIR設備放置在機車駕駛室中，供機車司機通信使用，CIR是對無線列調(diào)機車電臺、GSM-R車載綜合平臺、800

MHz安全預警機車設備、450

MHz調(diào)度命令無線傳送機車裝置、列車尾部風壓傳送設備等進行統(tǒng)一規(guī)劃和綜合使用的設備。CIR由主機、操作顯示終端（MMI）、揚聲器、打印終端、連接電纜、天線、射頻饋線等組成。（一）移動終端設備2.

GSM-R手持臺CIR設備放置在機車駕駛室中，供機車司機通信使用，CIR是對無線列調(diào)機車電臺、GSM-R車載綜合平臺、800

MHz安全預警機車設備、450

MHz調(diào)度命令無線傳送機車裝置、列車尾部（a）OPH （b）GPH風壓傳送設備等進行統(tǒng)一規(guī)劃和綜合使用的設備。CIR由主機、操作顯示終端（MMI）、揚聲器、打印終端、連接電纜、天線、射頻饋線等組成。（a）OPH （b）【圖2-4 手持臺】GPH（一）移動終端設備OPH主要用于列車、車站、編組場、沿線區(qū)間及其他鐵路作業(yè)區(qū)各工種的工作人員進行話音和數(shù)據(jù)通信。GPH主要用于各類管理人員、鐵路業(yè)務相關人員進行話音和數(shù)據(jù)通信。兩種手持臺的業(yè)務功能要求見表2-2：種類電信業(yè)務通用手持臺（GPH）作業(yè)手持臺（OPH）語音傳輸語音呼叫必選必選公眾緊急呼叫必選必選短消息業(yè)務短消息MT/PP必選必選短消息MO/PP必選必選短消息小區(qū)廣播必選必選傳真?zhèn)鬏數(shù)谌悅髡婧驼Z音交替可選可選自動第三類傳真可選可選語音組業(yè)務語音組呼業(yè)務（VGCS）必選必選語音廣播業(yè)務（VBS）必選必選【表2-2GPH與OPH手持臺業(yè)務功能要求】在隧道等弱場區(qū)，為了提高無線信號強度，還需要配置直放站設備，如近端機、遠端機、漏纜和天線等。BSS是GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡中最基本的組成部分。它有兩種基本組成設備，分別是基站收發(fā)信機（BTS）和基站控制器（BSC）?；咀酉到y(tǒng)包含了GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)中無線通信部分的所有基礎設施，它通過空中無線接口直接與移動臺實現(xiàn)通信連接，同時又連到網(wǎng)絡端的交換機，為移動臺和交換子系統(tǒng)提供傳輸通路↓BSS可以看作移動臺與交換機之間的橋梁。（二）基站子系統(tǒng)（BSS）【圖2-5BSS系統(tǒng)總體結(jié)構】（二）基站子系統(tǒng)（BSS）從功能上看，BSS通過無線接口直接與移動臺相連，負責無線發(fā)送接收和無線資源管理；通過A接口與NSS相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)用戶之間的通信連接，并且傳送系統(tǒng)信令和用戶信息等。一組對立概念為了保持BTS盡可能簡單，BTS往往只包含那些靠近無線接口所必需的功能。（二）基站子系統(tǒng)（BSS）1.

基站收發(fā)信機（BTS）BTS由天線、耦合系統(tǒng)、收發(fā)信機（TRX）及基站公共功能（BCF）組成BTS在網(wǎng)絡的固定部分和無線部分之間提供中繼，移動用戶通過空中接口（Um口）與BTS相連，BTS通過內(nèi)部Abis接口與BSC連接。【圖2-6BTS的結(jié)構及功能】（二）基站子系統(tǒng)（BSS）2.

基站控制器（BSC）定義BSC通過BTS和移動臺的遠端命令管理所有的無線接口，主要進行無線信道的分配、釋放及越區(qū)信道切換的管理等，起著BSS系統(tǒng)中交換設備的作用?；竟δ埽?）無線呼叫處理：建立與釋放無線鏈路和進行MSC和BTS之間的信道交換。（2）無線資源管理：無線接入處理，無線信道分配（業(yè)務和信令），無線信道監(jiān)控。（3）業(yè)務集中管理：可以減少傳送費用。2.

基站控制器（BSC）（二）基站子系統(tǒng)（BSS）基本功能（4）短消息業(yè)務（小區(qū)廣播管理）：向OMC-R所規(guī)定的目標小區(qū)廣播短消息。BSC（基站控制器）的主要操作維護功能包括：OSS接口管理，BTS和TRAU管理。簡單總結(jié)BSC的功能為：具有對一個或多個BTS進行控制的功能，主要負責無線網(wǎng)絡資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個很強的業(yè)務控制點。【圖2-7基站控制器BSC的地位與作用】【圖2-8TRAU的結(jié)構】3.TRAU結(jié)構及功能TRAU由編譯碼器、控制器和外部PCM接口組成。值得注意的是，TRAU可以嵌入基站子系統(tǒng)BSS內(nèi)，和BSC合成在一個物理實體中，也可以進行遠置，放在MSC側(cè)。（二）基站子系統(tǒng)（BSS）SSS系統(tǒng)（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）我國GSM-R建設和發(fā)展服從《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》安排，分為三個階段：系統(tǒng)功能：SSS主要完成GSM-R系統(tǒng)的基本交換功能、呼叫接續(xù)功能，以及用戶數(shù)據(jù)管理和移動性管理。提供基本話音呼叫業(yè)務和電路域數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。主要作用：移動交換子系統(tǒng)（SSS）包括實現(xiàn)GSM-R的主要交換功能的交換中心，以及管理用戶數(shù)據(jù)和移動性所需的數(shù)據(jù)庫。它的主要作用是管理GSM-R用戶和其他網(wǎng)絡用戶之間的通信。構成方式：移動交換子系統(tǒng)由移動交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（HLR）、拜訪位置寄存器（VLR）、鑒權中心（AuC）、設備識別寄存器（EIR）、互聯(lián)功能單元（IWF）、組呼寄存器（GCR）、短消息服務中心（SMSC）等功能實體構成。1.

移動交換中心（MSC）?

定義：（1）MSC是SSS子系統(tǒng)的核心，SSS主要完成GSM-R系統(tǒng)的基本交換功能、呼叫接續(xù)功能，以及用戶數(shù)據(jù)管理和移動性管理。提供面向系統(tǒng)其他功能實體的接口、到其他網(wǎng)絡的接口，以及與其他MSC互聯(lián)的接口。（2）實現(xiàn)對本MSC所屬無線網(wǎng)絡范圍內(nèi)的移動用戶進行移動性管理、業(yè)務控制管理、連接管理、呼叫控制、話務轉(zhuǎn)接等。一）移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡史?

主要功能：（1）處理用戶呼叫的交換功能。（2）協(xié)調(diào)自己所轄區(qū)域的呼叫，特別是尋呼移動臺的功能。（3）與BSS協(xié)作動態(tài)分配接入資源。（4）監(jiān)督BSS與MS之間的無線連接。（5）進行呼叫的統(tǒng)計。（6）作為短消息網(wǎng)關，連接用戶與短消息服務中心。（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）2.

歸屬位置寄存器（HLR）HLR是系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，

存放與用戶有關的所有信息，

包括用戶的MSISDN、用戶類別、漫游權限、IMSI、Ki、基本業(yè)務、補充業(yè)務及當前位置信息等，

從而為MSC提供建立呼叫所需的路由信息。一個G

S

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-

R

網(wǎng)絡中可以有不止一個HLR，它的數(shù)量取決于用戶的數(shù)量、設備的容量和網(wǎng)絡的組織結(jié)構。（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）【圖2-9HLR任務與用戶數(shù)據(jù)存儲】3.

拜訪位置寄存器（VLR）定義VLR是一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫，負責存儲進入該控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶的相關信息，為移動用戶提供呼叫接續(xù)的必要數(shù)據(jù)。主要功能負責存儲屬于本MSC網(wǎng)絡下的移動用戶數(shù)據(jù)，類似MSC的內(nèi)存。由于VLR與MSC之間有大量的數(shù)據(jù)需要存取，為了提高移動管理和呼叫建立的速度，VLR總是與MSC實現(xiàn)功能綜合，采用內(nèi)部接口直接集成?！緢D2-10VLR的功能及數(shù)據(jù)存儲】（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）【圖2-11AuC功能】（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）4.

鑒權中心（AuC）AuC定義：AuC是存儲用戶鑒權算法、加密密鑰，以及產(chǎn)生鑒權信息的網(wǎng)元。AuC的主要功能：一是對用戶的身份進行鑒權；二是為移動臺和網(wǎng)絡之間在無線鏈路上的通信進行加密。5.

互聯(lián)功能單元（IWF）【圖2-12 IWF在GSM-R網(wǎng)絡中的作用】IWF負責在GSM-R網(wǎng)絡與固定網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)終端之間提供速率和協(xié)議的轉(zhuǎn)換，具體功能取決于互聯(lián)的網(wǎng)絡類型和互聯(lián)的業(yè)務。I（WaF）常O與PHMSC在同一（個b）物G理PH設備中實現(xiàn)，提供GSM-R網(wǎng)絡與其他固定網(wǎng)絡的互聯(lián)，通過不同的硬件板卡或軟件驅(qū)動實現(xiàn)。（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）6.

組呼寄存器（GCR）7.短消息服務中心（SMSC）↓組呼寄存器（GCR）用于存儲移動用戶的組ID、移動臺利用語音組呼（VGCS）和語音廣播（VBS）參考發(fā)起呼叫的小區(qū)信息，以及發(fā)起呼叫的MSC是否負責處理呼叫的指示。短消息服務中心（SMSC）負責從MSC接收、存儲用戶短消息信息，以及通過MSC向用戶轉(zhuǎn)發(fā)短消息信息，即向MSC傳送短消息信息?！鼳C是GSM-R網(wǎng)絡的特殊部件，負責記錄、存儲鐵路緊急呼叫相關信息。（三）移動交換子系統(tǒng)（SSS）短消息系統(tǒng)針對鐵路業(yè)務的可擴展業(yè)務包括：（1）鐵路信息查詢業(yè)務，如列車到發(fā)時刻、票務查詢。（2）鐵路政策、法規(guī)、業(yè)務等宣傳。（3）鐵路內(nèi)部信息發(fā)送。（4）提供與GPS系統(tǒng)的標準接口，支持GPS業(yè)務及Wap、Internet業(yè)務。（5）提供API接口，支持增值業(yè)務的二次開發(fā)。8.

確認中心（AC）（四）通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）GSM技術基礎上→端到端分組交換業(yè)務負責為無線用戶提供分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務，GPRS系統(tǒng)基于標準的開放接口，與已有的GSM-R電路交換系統(tǒng)有很多交互接口?！緢D2-13GSM-R網(wǎng)絡與GPRS網(wǎng)絡對比】GPRS與GSM-R是兩個不同的網(wǎng)絡，但具有相似性和對稱性，它們共用基站和HLR設備等（四）通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）鐵路GPRS與公眾GPRS的區(qū)別：在網(wǎng)絡結(jié)構、業(yè)務功能、參數(shù)設置上均有所不同。GPRS子系統(tǒng)主要組成：GPRS服務支持節(jié)點（SGSN）、網(wǎng)關支持節(jié)點（GGSN）、分組控制單元（PCU）、域名服務器（DNS）、認證服務器（RADIUS）、接口服務器（GRIS）、歸屬服務器（GROS）等節(jié)點。GPRS子系統(tǒng)↓GPRS網(wǎng)絡核心層由SGSN、GGSN、DNS、RADIUS等功能實體組成；GPRS無線接入層由PCU（分組控制單元）、基站、終端等組成。GPRS無線接入層組網(wǎng)應充分利用GSM-R系統(tǒng)的設備資源，保護投資，與GSM-R系統(tǒng)共用頻率資源。1.

服務支持節(jié)點（SGSN）SGSN是為移動臺MS服務的GPRS支持節(jié)點，SGSN主要負責移動臺當前位置信息的登記，負責完成移動臺和網(wǎng)絡之間移動分組數(shù)據(jù)的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。其功能如下：（1）移動性管理。（2）會話管理。（3）用戶數(shù)據(jù)管理。（4）安全性管理。（5）計費。2.

網(wǎng)關支持節(jié)點（GGSN）GGSN為GPRS網(wǎng)絡與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡提供互聯(lián)的網(wǎng)關，實現(xiàn)路由選擇、與外部網(wǎng)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能。其功能如下：（1）網(wǎng)絡接入控制功能。（2）維護路由表。（3）用戶數(shù)據(jù)管理。（4）移動性管理功能。（5）其他功能：具有為MS動態(tài)分配IP地址的功能，或配置DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）服務器來實現(xiàn)動態(tài)分配IP地址的功能；GGSN具有接入RADIUS（遠端撥入用戶驗證服務）服務器，實現(xiàn)用戶認證的功能。（四）通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）3.

分組控制單元（PCU）一組對PCU是在BSS側(cè)增加的一個處理單元，可以使BSS提供數(shù)據(jù)功能，控制無線接口使多個用戶使用相同的無線資源。PCU主要完成數(shù)據(jù)分組、無線信道的管理、錯誤發(fā)送檢測和自動重發(fā)等功能。

鐵路GPRS網(wǎng)絡的域名解析主要有4個用途：（1）在PDP上下文激活過程中，SGSN將APN提交給DNS進行解析，獲得用戶所使用的GGSN的IP地址。（2）在SGSN間路由區(qū)更新過程中，新的SGSN通過域名解析查找原SGSN的IP地址。（3）實現(xiàn)系統(tǒng)各網(wǎng)元之間通信時，網(wǎng)元域名至網(wǎng)元IP地址間的解析。（4）機車臺、列尾主機等車載GPRS設備的域名至其IP地址的解析。4.

域名服務器（DNS）DNS（Domain

Name

Server）就是進行域名解析的服務器，能夠?qū)⒕W(wǎng)元域名轉(zhuǎn)化成實際的IP地址。（四）通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）GPRS系統(tǒng)認證服務器（RADIUS）存儲用戶身份信息，對用戶認證請求進行確認，給用戶分配權限，完成用戶的認證和鑒權功能；存儲所有機車號、車次號與IP地址的映射表。接口服務器（GRIS）GRIS系統(tǒng)是GSM-R系統(tǒng)GPRS網(wǎng)絡的標準應用設備之一，提供了GPRS網(wǎng)絡與外部鐵路專用網(wǎng)絡間的接口，并對經(jīng)過本網(wǎng)元的所有信息進行記錄和存儲，具備統(tǒng)計功能。歸屬服務器（GROS）GROS系統(tǒng)是GPRS子系統(tǒng)網(wǎng)絡的重要應用網(wǎng)元。GROS的主要功能如下：（1）為機車提供當前歸屬GRIS的IP地址信息。（2）當CIR機車用戶跨界，進入非當前GRIS管轄范圍時，由GROS向CIR設備發(fā)送GRIS地址更新指令，更新當前歸屬GRIS地址信息。（四）通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）【圖2-14智能網(wǎng)在GSM-R網(wǎng)絡中的作用與地位】智能網(wǎng)的引入可以快速、經(jīng)濟、靈活和方便地提供鐵路應用的各種新業(yè)務，可減少對GSM-R網(wǎng)絡的改造。通過在交換子系統(tǒng)中引入的智能網(wǎng)功能實體，實現(xiàn)對呼叫的智能控制，主要目的是實現(xiàn)操作的便捷和智能。（五）智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）1.智能網(wǎng)中各主要節(jié)點的功能1）GSM業(yè)務交換點（gsmSSP）具有業(yè)務交換功能，可檢測出GSM-R智能業(yè)務的請求。2）GPRS業(yè)務交換點（gprsSSP）具有業(yè)務交換功能，可檢測出GPRS智能業(yè)務的請求。3）業(yè)務控制點（SCP）SCP具有業(yè)務控制功能，對智能網(wǎng)業(yè)務接續(xù)和計費的控制，以實現(xiàn)部分鐵路特定的業(yè)務。（五）智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）4）智能外設（IP）IP在SCP的控制下提供業(yè)務邏輯程序所指定的各種專用資源5）業(yè)務管理點（SMP）SMP能配置和提供GSM-R智能網(wǎng)業(yè)務。6）業(yè)務管理接入點（SMAP）相對獨立的子系統(tǒng)，為GSM-R網(wǎng)絡提供管理和維護功能。7）業(yè)務生成環(huán)境點（SCEP）SCEP用于開發(fā)、生成GSM-R智能網(wǎng)業(yè)務。【圖2-15智能網(wǎng)子系統(tǒng)的構成】（五）智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）2.智能網(wǎng)提供的業(yè)務（1）基本業(yè)務：功能號注冊、注銷與管理，功能尋址，位置尋址，精確位置尋址、基于MSISDN呼叫限制。（2）擴展業(yè)務：基于位置的呼叫限制、基于號碼的呼叫限制、短信智能業(yè)務、自動獲取調(diào)度中心IP地址。定義【圖2-16 OSS各分類子系統(tǒng)及主要功能】OSS是操作人員與系統(tǒng)設備之間的中介，它實現(xiàn)了系統(tǒng)的集中操作與維護，完成了包括移動用戶管理、移動設備管理及網(wǎng)絡操作維護等功能。OSS主要包括網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。（六）操作維護子系統(tǒng)（OSS）模 塊 二02G

S

M

-

R

系統(tǒng)接口用于移動臺與GSM系統(tǒng)固定部分之間的互通，其物理鏈接通過無線鏈路實現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括無線資源管理、移動性管理和接續(xù)管理等。數(shù)字移動通信網(wǎng)與模擬移動通信網(wǎng)主要區(qū)別之一是無線接口不同。定義為移動臺與基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口Um是完全標準化的接口，也稱開放式接口，來自不同廠商所生產(chǎn)的MS和BTS之間都可以通過標準化的Um接口連接。（一）Um接口1.

Abis接口【圖2-17 Abis接口特性】Abis接口定義為基站子系統(tǒng)（BSS）中的兩個功能實體基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口，用于B（TSa與）BOSPCH之間的互聯(lián)（，b）物G理PH鏈接通過采用標準的2.048

Mb/s或64

kb/s

PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。（二）基站子系統(tǒng)內(nèi)部接口【圖2-18Ater接口的基本特性及功能】2.Ater接口Ater接口位于BSC和TRAU之間，用于處理BSC和TRAU之間的消息，同時支持16

kb/s的語音與數(shù)據(jù)通道，根據(jù)CCITT

No.7（CCS7）保留有信令通道，并定義BSC與TRAU之間的信令鏈路為LAPD，同時通過MSC到OMC-R可實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理功能。（二）基站子系統(tǒng)內(nèi)部接口【圖2-19網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口】網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口如下圖所示：（三）網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口A接口定義為網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）與

基

站

子

系

統(tǒng)（BSS）之間的通信接口。此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續(xù)管理等。1.

A接口B接口是MSC與當移動臺在相應的MSC控制區(qū)域內(nèi)

進

行

漫

游

時VLR起定位和管理數(shù)據(jù)庫功能。C

接

口

是

M

S

C（

G

M

S

C

）

與VLR之間的接口。

HLR之間的接口。它主要用于傳遞管理與路由選擇信息。D接口是HLR與VLR之間的接口，用于移動臺位置和用戶管理的信息交換。（三）網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口2.

B接口3.

C接口4.

D接口E接口是移動交換中心之間的接口，在兩個MSC（GMSC）之間交換有關越區(qū)切換等信息。F接口是MSC與EIR之間的接口，用于在MSC與EIR之間交換有關移動設備的管理信息。G接口是VLR之間的接口，當某個移動臺使用臨時移動臺號碼（TMSI）在新的VLR中登記時，通過G接口在VLR之間交換有關信息。H接口H接口是HLR與AuC之間的接口，通過此接口，對移動臺發(fā)來的IMSI進行鑒權和身份認證。I接口I接口是MSC與GCR之間的接口，主要用于發(fā)起VGCS和VBS呼叫時，通過GCR來確定相關的主呼屬性。PSTN/ISDN/PSDN接口PSTN/ISDN/PSDN接口是MSC與公共交換電話網(wǎng)絡（PSTN）、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)絡（ISDN）和分組交換公共的數(shù)字網(wǎng)絡（PSDN）之間的接口。（三）網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口GPRS內(nèi)部接口GPRS子系統(tǒng)內(nèi)部接口主要包括Gn、Gi、Gb等接口：1.Gn接口支持用戶數(shù)據(jù)和有關信令的傳輸，支持移動性管理MM，采用TCP/IP協(xié)議。Gi接口在Gi接口上需要進行協(xié)議的封裝/解封裝、地址轉(zhuǎn)換（如私有網(wǎng)IP地址轉(zhuǎn)換為共有網(wǎng)IP地址）、用戶接入時的鑒權和認證等操作。Gb接口Gb接口是SGSN和BSS間的接口。通過該接口，SGSN完成與BSS系統(tǒng)、MS之間的通信，以完成分組數(shù)據(jù)傳送、移動性管理、會話管理方面的功能。該接口是GPRS組網(wǎng)的必選接口。（四）GPRS子系統(tǒng)內(nèi)部接口典型案例一、案例背景在GSM-R網(wǎng)絡中，GRIS接口服務器提供了GPRS網(wǎng)絡與鐵路調(diào)度集中系統(tǒng)CTC業(yè)務專用網(wǎng)絡之間的接口服務，負責CTC與CIR業(yè)務數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。GRIS對經(jīng)過它的所有信息進行記錄和存儲，同時具備數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計功能。某日，GRIS接口服務器上報告警信息，GRIS監(jiān)控管理終端顯示整個GRIS接口服務器指示燈變?yōu)榛疑珳鐮顟B(tài)，CTC與CIR業(yè)務數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)出現(xiàn)故障，如圖2-20所示?！緢D2-20GRIS系統(tǒng)指示燈】典型案例二、案例分析GRIS接口服務器和監(jiān)控管理終端軟件界面包含4個業(yè)務狀態(tài)指示燈，分別是GRIS與CIR、GRIS與CTC、GRIS與GROS、GRIS與DNS的連接狀態(tài)指示燈。每當任意兩者之間產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互時指示燈顯示綠燈閃爍，而當任意兩者之間產(chǎn)生故障或訪問超時時指示燈顯示紅燈閃爍，GRIS接口服務器自身故障時指示燈顯示灰色，同時產(chǎn)生聲音告警。例如，如果GRIS與CTC指示燈顯示紅燈閃爍，表示GRIS與其相連的某個或多個CTC通信服務器之間的鏈路檢測數(shù)據(jù)包超時，此時需檢查兩者之間的數(shù)據(jù)網(wǎng)連接是否正常，CTC通信服務器工作是否正常。如果GRIS與GROS指示燈顯示紅燈閃爍，表示GRIS與全路兩套GROS之間的數(shù)據(jù)交互超時，需要確認GRIS與GROS之間的數(shù)據(jù)網(wǎng)路由是否出現(xiàn)問題。如果GRIS與DNS指示燈閃紅，表示GRIS在向DNS查詢CIR車載終端IP地址時出現(xiàn)錯誤，需要確認GRIS與DNS之間的路由是否出現(xiàn)問題，CIR車載終端機車號是否正確，DNS中相應機車號數(shù)據(jù)是否錯誤，等等。典型案例三、故障處理GRIS接口服務器故障期間，4個業(yè)務狀態(tài)指示燈均顯示灰色，并且產(chǎn)生聲音告警，GSM-R維護人員遠程登錄GRIS接口服務器，發(fā)現(xiàn)GRIS接口服務器轉(zhuǎn)發(fā)軟件“GRIS監(jiān)控管理終端”顯示軟件界面卡死。此時，GRIS接口服務器無法正常工作，某局管內(nèi)所有基于GSM-R的列車調(diào)度業(yè)務受到影響，列車調(diào)度命令和列車接車進路預告信息等業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，立刻重啟GRIS接口服務器軟件后業(yè)務恢復正常。模 塊 二GSM-R通信系統(tǒng)應用與維護任務二 GSM-R網(wǎng)絡結(jié)構及接口T

H

A

N

K

S——GSM-R系統(tǒng)結(jié)構GSM-R通信系統(tǒng)應用與維護任務三 G

S

M

-

R

網(wǎng)絡區(qū)域劃分模 塊 二——GSM-R系統(tǒng)結(jié)構1.

GSM服務區(qū)GSM服務區(qū)是指移動用戶可以通過GSM終端獲得通信服務的所有區(qū)域，可由若干個PLMN服務區(qū)組成。2.

PLMN服務區(qū)PLMN（Public

LandMobile

Network，公共陸地移動網(wǎng)絡）服務區(qū)是由一個公用陸地移動通信網(wǎng)提供通信業(yè)務的地理區(qū)域。一個PLMN區(qū)可由一個或若干個MSC服務區(qū)組成。在該區(qū)域內(nèi)具有共同的編號制度和共同的路由計劃。如我國的中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等，均有各自的PLMN網(wǎng)絡及編號。【注：GSM-R網(wǎng)絡服務區(qū)是指所有GSM-R運營商提供的網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的總和?！?.

MSC服務區(qū)一個MSC服務區(qū)指由該MSC所覆蓋的服務區(qū)域和該MSC相連的所有BSC所控制的BTS的覆蓋區(qū)域的總和，

位于該區(qū)域的移動臺均在該服務區(qū)的拜訪寄存器（VLR）中進行登記。因此，在實際網(wǎng)絡中，MSC總是和VLR集成在一起，在網(wǎng)絡中形成一個節(jié)點。4.

位置區(qū)（LA）每個MSC/VLR服務區(qū)又被劃分為若干個位置區(qū)。在一個位置區(qū)內(nèi)，移動臺可以自由地移動，而不需要進行位置更新，因此一個位置區(qū)是廣播尋呼消息的尋呼區(qū)域。一個位置區(qū)只能屬于某一個MSC/VLR，即位置區(qū)的劃分不能跨越MSC/VLR。利用位置區(qū)識別碼（LAI），系統(tǒng)可以區(qū)別不同的位置區(qū)?！咀ⅲ篏SM-R網(wǎng)絡服務區(qū)是指所有GSM-R運營商提供的網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的總和?！?.

小區(qū)（CELL）一個位置區(qū)包括若干個小區(qū)，小區(qū)是指一個BTS所覆蓋的全部或部分區(qū)域，是最小的可尋址無線區(qū)域，有時也稱基站區(qū)。每個小區(qū)具有專門的識別碼（CGI），它表示網(wǎng)絡中一個基本的無線覆蓋區(qū)域。【圖2-21GSM網(wǎng)絡中各種覆蓋區(qū)域之間的關系】目 錄GSM-R網(wǎng)絡規(guī)劃（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述（二）核心網(wǎng)規(guī)劃（三）無限網(wǎng)規(guī)劃GSM–R系統(tǒng)編號（一）GSM公共編號（二）GSM-R專有編號（三）網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口（四）GPRS子系統(tǒng)內(nèi)部接口模 塊 二01G

S

M

-

R

網(wǎng)絡規(guī)劃1.

區(qū)域覆蓋方式1）大區(qū)制大區(qū)制是指采用一個基站覆蓋整個服務范圍，完成服務區(qū)內(nèi)移動通信的聯(lián)絡和控制。由于整個服務區(qū)域半徑較大（半徑為30～50

km），需要架設較高的天線（幾十米至上百米），右圖所示，增大信號發(fā)射功率，才能保證移動臺可以接收到基站的信號。這種覆蓋方式的優(yōu)點是網(wǎng)絡結(jié)構簡單、經(jīng)濟，一般不需要交換設備（控制方式簡單、設備成本低）。適用于用戶密度不大或通信容量較小的系統(tǒng)，一般用戶數(shù)只能有幾百個?！緢D2-22大區(qū)制基站】（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述1.

區(qū)域覆蓋方式1）大區(qū)制由于受到移動臺發(fā)射功率的限制，基站無法收到較遠處移動臺發(fā)來的信號。為解決這個問題，可以在服務區(qū)內(nèi)設若干分集接收點與基站相連，使移動臺發(fā)出的信號經(jīng)分集接收點轉(zhuǎn)發(fā)至基站。在大區(qū)制中，服務范圍仍然有限，頻率不能重復使用，用戶容量小，因此滿足不了用戶數(shù)日益增長的需要。如果用增大基站發(fā)射功率或增大其天線高度的辦法來擴大服務范圍，就有可能使電磁波輻射到不需要的地區(qū)，形成干擾并降低頻率的有效利用。【圖2-23大區(qū)制覆蓋方式示意圖】（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述一組對立概念建網(wǎng)成本和復雜性增加2）小區(qū)制為了加大服務面積，從經(jīng)濟、頻率有效利用的綜合觀點出發(fā)，將整個服務區(qū)劃分成半徑為2～10

km的許多小區(qū)域，在每一個小覆蓋區(qū)設置一個基站，這種方式稱為小區(qū)制。小區(qū)制中，大的小區(qū)被分成若干個小區(qū)后，相隔一定距離的兩個小區(qū)使用相同的頻率組以實現(xiàn)各自區(qū)域內(nèi)的通信聯(lián)系，一個頻率可以重復使用多次，從而增加了單位面積上可供使用的頻道數(shù)，提高了頻率利用率。【圖2-6BTS的結(jié)構及功能】（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述2.頻率分配1）GSM-R工作頻段我國GSM-R有2個4

MHz頻率帶寬：885～889

MHz（移動臺發(fā)，基站收），930～934

MHz（基站發(fā)，移動臺收）。雙工收發(fā)頻率間隔45

MHz，相鄰頻道間隔為200

kHz。按等間隔頻道配置的方法，共有21個載頻。自2009年底起，鐵路GSM-R頻段專用。2）頻率復用提高GSM-R網(wǎng)絡容量的途徑：一是小區(qū)分裂，通過增加基站密度，提高網(wǎng)絡容量；二是頻率復用技術。下面重點介紹頻率復用技術?！緢D2-25蜂窩小區(qū)中頻率復用示意圖】2）頻率復用即小區(qū)之間在間隔足夠遠的情況下，可使用相同的頻率，一般情況下把可用的N個頻道分成F組，依次把F組頻道分配給相鄰小區(qū)使用。如果采用全向型天線，通常在每個小區(qū)的中心位置設立一個基站，稱為O型站點；如果采用定向扇形天線，則通常在三個小區(qū)的交叉點上設立一個基站，稱為S型站點，該站點覆蓋相鄰的三個小區(qū)。在GSM系統(tǒng)中常采用4/12和3/9頻率復用方式。（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述【圖2-26按4/12方式復用的小區(qū)組成示意圖】4/12復用方式：把頻率分成12組，并輪流分配到4個站點（A、B、C、D），每個站點可用3個頻率組（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述3/9復用方式：把有限的頻率分成9組，并輪流分配到3個站點（A、B、C），每個站點可用到3個頻率組【圖2-27按3/9方式復用的小區(qū)組成示意圖】頻率規(guī)劃一個良好的頻率規(guī)劃可以在維持良好話音質(zhì)量的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡容量的提升。頻率規(guī)劃原則：（1）同基站內(nèi)不允許存在同頻、鄰頻頻點。（2）同一小區(qū)內(nèi)BCCH和TCH的頻率間隔最好在400

kHz以上。（3）沒有采用跳頻時，同一小區(qū)TCH間的頻率間隔最好在400

kHz以上。（4）直接鄰近的基站應避免同頻（即使其天線主瓣方向不同，旁瓣及背瓣的影響也會帶來較大的干擾）。（一）GSM-R組網(wǎng)技術概述（二）核心網(wǎng)規(guī)劃1.

移動交換子系統(tǒng)1）GSM-R核心網(wǎng)絡設置GSM-R核心網(wǎng)絡采用二級網(wǎng)絡結(jié)構，包括移動匯接網(wǎng)和移動本地網(wǎng)。【圖2-28交換網(wǎng)設置】（二）核心網(wǎng)規(guī)劃1.

移動交換子系統(tǒng)【表2-3節(jié)點分配】大區(qū)匯接中心TMSC（3個，兼作MSC和GMSC匯接的移動業(yè)務本地網(wǎng)端局MSC） （19個，設在18個鐵路局所在地及拉薩）北京北京、沈陽、太原、呼和浩特、哈爾濱、濟南武漢武漢、上海、南昌、廣州、鄭州、柳州西安西安、昆明、成都、拉薩、西寧、蘭州、烏魯木齊2）固定用戶接入交換系統(tǒng)設置↓固定用戶一般指調(diào)度員或者車站值班員，采用有線方式和FA

S

連接，F(xiàn)AS再與MSC相連實現(xiàn)無線和有線的互通。（二）核心網(wǎng)規(guī)劃1.

移動交換子系統(tǒng)與MSC同址設置，初期由移動端

局MSC兼任，

當網(wǎng)絡規(guī)模和業(yè)務量達到一定程度時，

可考慮獨立設置。在北京、武漢分別設置1套SMSC，并互為備用。遠期可根據(jù)全

路GSM-R系統(tǒng)建設的情況進行擴容。在MSC所在地各設置1套AC記錄存儲設備，對緊急呼叫的相關信息進行記錄、儲存。MSC設置在18個鐵路局集團公司（以下簡稱鐵路局）所在地

及

拉

薩

設

置M

S

C

，

共計1

9個。網(wǎng)關局GMSC設置HLR設置全路在北京和武漢設置2個HLR，采用地理冗余成對配置，北京主用，武漢備用，成對的兩個HLR間實時數(shù)據(jù)復制。短消息服務中心SMSC設置緊急呼叫確認中心AC設置【圖2-29SCP異地容災備份】（二）核心網(wǎng)規(guī)劃2.智能網(wǎng)子系統(tǒng)1）業(yè)務控制點SCP的設置北京和武漢設置2個SCP節(jié)點，每個節(jié)點均采用硬件和軟件冗余備份，2個SCP節(jié)點間建立主備用關系，通過廣域網(wǎng)實現(xiàn)高速互聯(lián)，保證SCP數(shù)據(jù)實時同步。2）業(yè)務交換點SSP的設置SSP是受SCP指令控制起接續(xù)作用的部件，SSP與MSC合設。（a）OPH （b）GPH通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（GPRS）的業(yè)務承載網(wǎng)絡采用二級網(wǎng)絡結(jié)構，包括全國骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)和各路局本地數(shù)據(jù)網(wǎng)【圖2-30 GPRS子系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構示意圖】（二）核心網(wǎng)規(guī)劃3.

GPRS子系統(tǒng)3.GPRS子系統(tǒng)網(wǎng)絡采用MPLS

BGP

VPN各路局核心路由器與各路局骨干接入路由器建立EBGP鄰居關系，實現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。全國設置若干個GPRS本地網(wǎng)，本地網(wǎng)由SGSN、GGSN、DNS、RADIUS、BG、CG以及本地網(wǎng)絡接入設備等組成，通過鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的接入路由器接入骨干網(wǎng)，同時GPRS本地網(wǎng)絡接入設備進行冗余設置，保證安全性。4.GSM-R與外網(wǎng)的接口GSM-R與列控系統(tǒng)RBC的接口。GSM-R與同步操控系統(tǒng)地面應用節(jié)點的接口。GSM-R與鐵通PSTN專網(wǎng)交換機的接口。GSM-R與FAS系統(tǒng)的接口。GSM-R與TDCS及其他應用系統(tǒng)的接口。（二）核心網(wǎng)規(guī)劃1.

基站子系統(tǒng)組網(wǎng)方式（1）星型組網(wǎng)方式星型組網(wǎng)時每個站點上由BSC直接引入n條E1

PCM鏈路。每個站點上的BTS設備都是末端設備。（3）環(huán)型組網(wǎng)方式環(huán)型組網(wǎng)有兩套互為備用的鏈路。環(huán)中的每個節(jié)點都有兩個上級節(jié)點，提高了鏈路的可靠性。（2）鏈型組網(wǎng)方式鏈型組網(wǎng)適用于一個站點多臺BTS的情況，信號經(jīng)過的環(huán)節(jié)較多，線路可靠性較差。適用于呈帶狀分布的、用戶密度較小的地區(qū)，可以大量節(jié)省傳輸設備。（4）樹型組網(wǎng)方式樹型組網(wǎng)方式實際上是星型和鏈型混合組網(wǎng)方式。它適用于面積大，用戶密度較低的地區(qū)，其組網(wǎng)方式復雜，經(jīng)過環(huán)節(jié)多，線路可靠性高。（三）無線網(wǎng)規(guī)劃2.

單網(wǎng)交織冗余覆蓋定義單網(wǎng)交織冗余覆蓋，如右圖所示，是指鐵路沿線由一層無線網(wǎng)絡進行覆蓋，在系統(tǒng)設計時通過加密基站，使線路上的某個地點的基站出現(xiàn)故障時，該地點的場強仍然能夠通過相鄰基站得到保證，使得沿線業(yè)務應用不會因個別無線設備的故障而中斷?！緢D2-31單網(wǎng)交織冗余覆蓋】（二）核心網(wǎng)規(guī)劃（二）核心網(wǎng)規(guī)劃組號12345678頻率分組1000100210051006101010111014101510031004100710081012101310161018【表2-4 頻率分組表】頻率分配的秩序可以按1、3、5、7、2、4、6、8的秩序進行，每個基站四載頻，一個基站兩扇區(qū)，每個扇區(qū)兩個載頻。每個小區(qū)配置兩個載頻，可保證同一小區(qū)和鄰小區(qū)的頻點不相鄰。2.單網(wǎng)交織冗余覆蓋單網(wǎng)交織冗余覆蓋網(wǎng)絡所需的小區(qū)數(shù)在原有的單層網(wǎng)絡上增加了一倍，因此將GSM-R的19個頻點分為8組，由于實際應用中可能有一些特殊站型和特殊環(huán)境，預留了三個頻點1001、1009、1017號作為整個網(wǎng)絡調(diào)整使用。同站址無線雙層【圖2-32網(wǎng)絡】（二）核心網(wǎng)規(guī)劃3.同站址無線雙層覆蓋同站址無線雙層網(wǎng)絡是指兩個基站并列設在同一站點，形成了鐵路沿線的兩個無線網(wǎng)絡層組號頻率重組131000，10031005，1007571010，10121014，1016241002，10041006，1008681011，10131015，1018【表2-5頻率分組】4.

交織站址無線雙層網(wǎng)絡定義與同站址方式不同，交織站址無線雙層網(wǎng)絡中的第二層基站位于一層兩個連續(xù)的基站之間。其優(yōu)點是如果某地發(fā)生災害，只有其中一層失去覆蓋，另外一層的服務不受影響。但與此同時也帶來了小區(qū)規(guī)劃復雜，以及站址和安裝成本增加的問題?！緢D2-33交織站址無線雙層網(wǎng)絡】（二）核心網(wǎng)規(guī)劃模 塊 二02G

S

M

–

R

系統(tǒng)編號（一）GSM公共編號1.

移動用戶的ISDN號碼（MSISDN）MSISDN號碼是呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中某一用戶時，主叫用戶所撥的號碼。簡單地說，其實就是我們的手機號碼。手機號碼組成為：MSISDN=CC+

NDC+SN，【圖2-34MSISDN號碼組成】【圖2-35 SN號碼組成】CC

是國家碼，我國的國家號碼為86；NDC是國內(nèi)目的代碼，我國的GSM-R網(wǎng)絡國內(nèi)目的代碼為149。SN是用戶號碼，其中H0H1H2為HLR的識別碼，H0=CT=8，H1H2為地區(qū)號碼；ABCDE為移動用戶號碼，首位A或AB表示用戶類型，E表示號碼所屬站段。一組對MCC為移動國家號碼，由3位數(shù)字組成；MSIN為移動用戶識別號碼，是一個10位的等長號碼；IMSI用于GSM移動通信網(wǎng)所有信令中，存儲在HLR、VLR和SIM卡。2.

移動用戶漫游號碼（MSRNMSISDN是面向用戶的，而IMSI是面向網(wǎng)絡的，網(wǎng)絡通過IMSI號碼來識別用戶的身份。此號碼存儲于用戶端的SIM卡和網(wǎng)絡側(cè)，它由15位數(shù)字組成。（一）GSM公共編號【圖2-36 IMSI號碼組成】IMSI是在PLMN網(wǎng)中唯一識別一個移動用戶的號碼，它就像每一個用戶的身份證一樣。把MSISDN和IMSI對比起來看，MSISDN就像我們的名字，而IMSI就像我們的身份證號碼一樣。3.

移動用戶漫游號碼（MSRN）定義MSRN

是在每次呼叫移動用戶時，為了使網(wǎng)絡再次選擇路由，根據(jù)HLR

的請求，由用戶所處漫游地的VLR

臨時分配給移動用戶的一個號碼。該號碼在接續(xù)完成后即可釋放給其他用戶使用。它的結(jié)構與MSISDN一樣。（一）GSM公共編號4.

臨時移動用戶識別碼（TMSI）定義GSM系統(tǒng)提供了在空中接口傳遞TMSI代替IMSI的保密措施。TMSI

是由當前所屬VLR為來訪移動用戶在鑒權成功后分配的一個臨時用戶識別碼，TMSI是一個4

字節(jié)的BCD碼，僅限在本地使用，由各MSC/VLR自行分配。該號碼在呼叫完成后即可釋放給其他用戶使用。5.

國際移動設備識別碼（IMEI）?

定義：IMEI號碼用于唯一地識別一個移動臺設備，而與使用該手機的SIM卡用戶無關。在用戶不用SIM卡做緊急呼叫時，IMEI可被用作用戶標識號碼，這也是唯一將IMEI號碼用于呼叫的情況。（一）移?

組成部分：IMEI=TAC+FAC+SNR+CD/SDTAC

為型號批準碼，表示設備型號。FAC

為最后裝配碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地。SNR

為流水序列號，表示設備生產(chǎn)順序號。CD/SD為備用碼，其中CD為校驗位，SD為空閑位。（一）GSM公共編號【圖2-37IMEI號碼組成】6.

位置區(qū)識別碼（LAI）代表MSC

業(yè)務區(qū)的不同位置區(qū)，用于移動用戶的位置更新，號碼結(jié)構為：LAI=MCC+MNC+LAC。8.

基站識別色碼（BSIC）主要用于識別不同的基站或扇區(qū)，特別用于識別在不同國家和國內(nèi)不同網(wǎng)絡邊界地區(qū)的基站。7.

全球小區(qū)識別碼（CGI）是用來識別一個位置區(qū)的小區(qū)，它是在位置區(qū)識別碼（LAI）后加上一個小區(qū)識別碼（CI）。9.

移動用戶切換號碼（HON）同MSRN一樣屬于局數(shù)據(jù)范疇，HON號碼在全網(wǎng)范圍內(nèi)的每個MSC交換機上唯一分配，不可重復。（一）GSM公共編號GSM-R專有編號GSM

-

R專有編號按照《鐵路GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)編號計劃（V3.0）》（鐵運〔2013〕3號）執(zhí)行。我國鐵路GSM

-

R

網(wǎng)絡包括以下類型的號碼：（1）國內(nèi)GSM-

R網(wǎng)絡用戶號碼；（2）國際GSM-

R網(wǎng)絡用戶號碼；（3）短號碼：用于GSM-

R

網(wǎng)絡內(nèi)快速撥號；（4）引示號：用于GSM-

R網(wǎng)絡用戶呼叫其他網(wǎng)絡用戶的分隔碼；（5）移動用戶及固定用戶號碼；（6）特服號：用于特服業(yè)務呼叫。GSM-

R網(wǎng)絡設備編號：用于標識GSM-R網(wǎng)絡設備。IP地址：用于GPRS網(wǎng)絡設備、終端設備及網(wǎng)管設備的TCP/IP尋址。（9）信令點編碼：用于采用No.7信令方式的信令點尋址。（二）GSM-R專有編號GSM-R專有編號GSM

-

R專有編號按照《鐵路GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)編號計劃（V3.0）》（鐵運〔2013〕3號）執(zhí)行。編號原則：（1）號碼應在全網(wǎng)范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，應滿足互聯(lián)互通的要求。（2）編號方案應保證網(wǎng)絡之間的互操作性，有助于用戶身份的識別和權限限制，并保持穩(wěn)定。（3）編號方案應具有靈活性和可擴充性，采用不等位編號，最長不超過15位，并且由0到9的數(shù)字組成。（4）為方便用戶撥號，給特定用戶分配功能號碼，標識用戶的職能身份。（5）可以用字母，字母在終端被轉(zhuǎn)換成數(shù)字串，轉(zhuǎn)換關系應由鐵道部統(tǒng)一制定。（二）GSM-R專有編號功能號碼是GSM-R網(wǎng)絡應用的精華部分。調(diào)度員也可以通過功能號撥叫，在不知道列車上工作人員MSISDN號碼的情況下，準確地找到要找的司乘人員。GSM-R網(wǎng)絡的功能號大致分為4種：車次功能號TFN、機車功能號EFN、車號功能號、調(diào)度員功能號。功能號的總體編號規(guī)則↓FN（功能號）=CT（功能號類型）+UN（用戶號碼）+FC（功能碼）1.

功能號碼（二）GSM-R專有編號（二）GSM-R專有編號功能碼功能描述功能碼功能描述00告警保留40ETCS/CTCS使用01本務機司機（車載臺）41～49國際（ETCS/CTCS）預留02～05補機1～4司機（車載臺）50～53國內(nèi)（車載臺）預留06～08國內(nèi)預留54～59國際（車載臺）預留09國際預留60～62國內(nèi)（旅客服務）預留10列車長

163～69國際（旅客服務）預留11列車長

270～79國內(nèi)預留12～19國際（列車員）預留80國際預留20國內(nèi)（餐車人員、列車員）預留81本務機司機（手持終端）21～27國際（餐車人員、列車員）預留82～85補機1～4司機（手持終端）28～30國內(nèi)（乘檢、列檢人員）預留86運轉(zhuǎn)車長1/隨車機械師131乘警長187運轉(zhuǎn)車長2/隨車機械師232乘警長287～89保留國內(nèi)使用33～39國際（乘警）預留90～99保留國內(nèi)使用【表2-6功能碼FC

的編碼規(guī)則】【表2-7ASCII編碼表】1）車次功能號TFN（TrainFunctionNumber）編碼規(guī)則：TFN（功能號）=CT（功能號類型）+TN（車次號）+FC（功能碼）其中，CT=

2；TN=車次號字母部分+車次號數(shù)字部分（字母部分長度最大支持兩位字符，編碼符合ASCII

編碼表（二）GSM-R專有編號字母十進制數(shù)字字母十進制數(shù)字字母十進制數(shù)字A65J74S83B66K75T84C67L76U85D68M77V86E69N78W87F70O79X88G71P80Y89H72Q81Z90I73R82【表2-8車次功能號編碼規(guī)則】1）車次功能號TFN（TrainFunctionNumber）編碼規(guī)則：TFN（功能號）=CT（功能號類型）+TN（車次號）+FC（功能碼）其中，CT=

2；TN=車次號字母部分+車次號數(shù)字部分（字母部分長度最大支持兩位字符，編碼符合ASCII

編碼表（二）GSM-R專有編號車次功能號（TFN）備注2CCCC×××××

FF共

8～12

位數(shù)字。CCCC：車次號是0～2位字母轉(zhuǎn)換的

4

位數(shù)字，符合ASCII

碼轉(zhuǎn)換規(guī)則，當車次號中帶1位字母時，CCCC=00CC，車次號中不帶字母字母時，CCCC=0000；當車次號為0+1位字母+xxxx時，CCCC=48CC；當車次號為00+xxxx時，CCCC=4848?！痢痢痢痢粒很嚧翁栔械臄?shù)字位，1～5位可變長，分別為×、××、……、×××××。FF：2

位數(shù)字功能碼

FC2）機車功能號EFN（EngineFunctionNumber）編碼規(guī)則EFN（功能號）=CT（功能號類型）+EN（機車號）+FC（功能碼）↓其中：CT=3；EN=機車類型代碼+機車編號（機車類型代碼按規(guī)定編碼；固定3位；機車編號以實際機車的編號為準，固定5位）（二）GSM-R專有編號3）調(diào)度用戶功能號碼LN編碼規(guī)則FN（功能號）=CT（功能號類型）+LN（位置區(qū)）+FC（功能碼）↓其中，CT

=

91，LN

=

L1L2L3L4L5，用以確定被叫方的注冊位置，包括調(diào)度轄區(qū)、車站（場）、編組場（分場）位置號，由5位數(shù)字組成，在全路范圍內(nèi)統(tǒng)一分配。L1L2=H1H2，與MSISDN號碼的H1H2相同。（二）GSM-R專有編號【表2-9調(diào)度用戶功能碼FC】功能碼功能描述功能碼功能描述00通用調(diào)度員（用于不受基于位置呼叫限制的各類調(diào)度員）39預留01列車調(diào)度員40貨運調(diào)度員02列車助理調(diào)度員41～49預留03～04預留50牽引供電調(diào)度員05車站（場）、編組場（分場）值班員（主信號樓）51～79預留