GSM-R通信系統(tǒng)及鐵路應(yīng)用

名詞縮寫GSM:GLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATIONS

全球移動通信系統(tǒng)GSM-R:GSMforRailways

全球鐵路移動通信系統(tǒng)什么是GSM－RGSM－R是專門針對鐵路對移動通信的需求而推出的專用系統(tǒng)，它基于GSM并在其功能上有所超越，是一種成熟的技術(shù)。是通過無線通信方式實現(xiàn)移動話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術(shù)體制。內(nèi)容一、GSM-R概況二、GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能三、GSM-R呼叫處理過程四、GSM-R鐵路應(yīng)用一、GSM-R概況蜂窩通信的歷史與現(xiàn)狀GSM-R與GSM為什么需要建設(shè)GSM-R中國的列車控制系統(tǒng)介紹GSM-R根底知識簡介GSM之前移動里程碑電話(GrahamBell)第1次無線傳輸(Marconi)?

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第1個模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)189710101010

數(shù)字技術(shù)(第1臺數(shù)字交換機(jī))第一臺公眾移動電話18761946197019781992第1個GSM通信(數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò))10101010

我國移動通信的開展軍用→民用；低頻→高頻；窄帶→寬帶；單一業(yè)務(wù)→多業(yè)務(wù)1G→2G→(2.5G)→3G→4G、5G我國移動通信的開展1989年：TACS1994年：GSM2001年：模擬網(wǎng)關(guān)閉GPRS〔移動〕、IS-95CDMA〔聯(lián)通〕2008年：3G商用建設(shè)階段2014年：4G商用建設(shè)階段1981NMT北歐解決方案目前1800萬用戶450MHz和900MHzNORWAY,DENMARKFINLAND,SWEDEN,FRANCE(450MHz)英國1985TACS800和900MHz中國1990TACS/ETACS/AMPS800和900MHz1982AMPS800MHz目前2500萬用戶1985RADIOCOM2000FRANCE400MHz900MHz專用移動開展

Japan?NTTcellular(1979)?JTACS(1988)1986C.450GERMANY450MHz第一代模擬蜂窩系統(tǒng)(1978年底〕移動通信的開展特點：僅提供模擬語音業(yè)務(wù)代表：1978年底美國貝爾實驗室研制成功AMPS〔高級移動系統(tǒng)〕和英國的TACS缺點：1.設(shè)備價格高、體積大、待機(jī)短2.體制混雜、不能實現(xiàn)國際漫游3.頻譜利用率低4.不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)5.容量受限〔同一時刻最多只能供13個用戶使用〕6.保密性差第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)GSM〔80年代中期〕特點：主要提供語音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)代表：我國GSM和IS-95CDMA優(yōu)點：克服1G缺點，能在省內(nèi)、省際及局部國家實現(xiàn)漫游缺點：1.體制不同，不能實現(xiàn)全球漫游2.系統(tǒng)帶寬有限，無法實現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù)如多媒體業(yè)務(wù)GPRS是在GSMPhase2+階段引入的通用分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)采用基于分組交換的IP傳輸技術(shù)，傳送不同速率的數(shù)據(jù)及信令。GPRS是對GSM的升級，應(yīng)用于GSM，不會替代GSM；是2.5G的過渡技術(shù)。GPRS的特點

--分組交換、IP傳輸新的無線信道，分配方式靈活多用戶共享一個信道一個用戶享有多個信道中高速數(shù)據(jù)速率CS-1：9.05kbit/sCS-2：13.4kbit/sCS-3：15.6kbit/sCS-4：21.4kbit/s實際速率根據(jù)預(yù)留的信道數(shù)確定最高理論速率：21.4×8=171.2kbit/s

接入快，與IP、X.25網(wǎng)互通多業(yè)務(wù)種類與GSM相同的平安措施基于數(shù)據(jù)流量、效勞等級的QoS計費功能可瀏覽普通網(wǎng)頁“永遠(yuǎn)在線”----邏輯連接終端需要有GPRS功能，但不需換SIM卡A類：可同時使用B類：同時接入，但不能同時使用C類：需切換，或支持GPRS局限性可靠性較差小區(qū)總?cè)萘坑邢迣嶋H傳輸速率與理論值間存在較大差值需一個載頻的8個時隙同時提供給同一用戶，

且不能采用任何形式的糾錯措施，

并需對現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)作較大的改動終端得不到保證調(diào)制方式有待改進(jìn)傳輸時延大GPRS的開展(EGPRS)GPRS的開展的第二個階段是EGPRS〔增強型GPRS〕，采用EDGE技術(shù)EDGE〔改進(jìn)數(shù)據(jù)率GSM效勞〕數(shù)據(jù)傳輸速率384kbit/sEGPRS支持GMSK、8PSK兩種調(diào)制技術(shù)，支持每時隙最高速率可達(dá)473kbit/sGPRS的結(jié)構(gòu)基于GSM的GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第三代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(2000s-)特點：全球采用統(tǒng)一的制式，統(tǒng)一的頻段，能實現(xiàn)全球漫游，并能提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)：TD-SCDMA〔大唐〕,WCDMA〔歐洲〕,cdma2000〔北美美國高通〕

最早由ITU1985年提出，命名為IMT-2000(2000年左右投入商用；工作頻段2000MHZ；最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)2000kb/s)4G是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像且圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能到達(dá)20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線效勞的要求。此外，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(kuò)展到整個地區(qū)。很明顯，4G有著不可比較的優(yōu)越性。根本特征：多種業(yè)務(wù)完整融合、移動中的高速切換、高度智能化GSM的過去與現(xiàn)狀據(jù)1999年9月統(tǒng)計全球共有129個國家或地區(qū)的350個運營者采用GSM標(biāo)準(zhǔn)。全球所有的移動用戶中有64%的用戶使用GSM標(biāo)準(zhǔn)。一、GSM-R概況蜂窩通信的歷史與現(xiàn)狀GSM-R與GSM為什么需要建設(shè)GSM-R中國的列車控制系統(tǒng)介紹GSM-R根底知識簡介GSM與GSM-R的關(guān)系—六大關(guān)系GSM-R理論建立在GSM理論根底之上；GSM-R技術(shù)建立在GSM技術(shù)根底之上；GSM-R工業(yè)以GSM工業(yè)為根底；GSM-R工程建設(shè)以GSM工程經(jīng)驗為根底；GSM-R應(yīng)用開發(fā)吸收GSM成功經(jīng)驗；GSM-R的市場鐵路專用，GSM公眾商用。GSM與GSM-R的關(guān)系--業(yè)務(wù)模型GSM基礎(chǔ)設(shè)施eMLPPVBSVGCS電信業(yè)務(wù)-ASCI功能尋址與位置有關(guān)的尋址接入矩陣鐵路運營特色

鐵路應(yīng)用功能號的表示調(diào)度通信自動列車控制(CTCS)遠(yuǎn)程控制鐵路緊急救援移動服務(wù)平面調(diào)車軌道維護(hù)移動服務(wù)高速數(shù)字通信尾部風(fēng)壓檢測區(qū)間移動通信旅客列車綜合移動信息服務(wù)GSM電信業(yè)務(wù)GSM-R與GSM的關(guān)系-業(yè)務(wù)模型GSM-R以GSM平臺為根底，因此除了GSM所具有的越區(qū)切換、漫游等特性外，GSM-R還具有如下專有的特性：功能尋址：是指通過用戶分配的功能號而不是他們所使用的終端設(shè)備的號碼來尋址，便于固定(移動)用戶撥號呼叫列車上移動用戶的一種方式。GSM-R與GSM區(qū)別基于位置的尋址：便于列車上移動用戶(如火車司機(jī))呼叫固定用戶(調(diào)度員)的一種方式。例如當(dāng)火車司機(jī)呼叫固定用戶(調(diào)度員)時，系統(tǒng)依據(jù)移動用戶(火車司機(jī))的當(dāng)前位置(所在控制區(qū)/小區(qū))對固定用戶(調(diào)度員)進(jìn)行尋址，自動地將呼叫轉(zhuǎn)接到列車當(dāng)前所在控制區(qū)的調(diào)度員。語音播送效勞：VBS可用來在指定區(qū)域(可跨多個小區(qū))內(nèi)播送消息或發(fā)布緊急呼叫(一點對多點的呼叫，主呼者講話而眾多的被呼方只能收聽)。區(qū)域的定義和選擇可動態(tài)設(shè)定，從而具有極大的靈活性。GSM-R與GSM區(qū)別GSM-R與GSM區(qū)別語音組呼效勞：移動或固定用戶撥打組呼ID號，可與指定區(qū)域內(nèi)的小組成員建立呼叫。該組內(nèi)所有成員均可通過同一業(yè)務(wù)信道進(jìn)行接聽；該小組的成員也可通過按鍵講話(PTT)方式發(fā)出通話請求，系統(tǒng)依據(jù)“先請求先效勞”的原那么建立一個上行鏈路來提供通話效勞。增強的多級優(yōu)先與強占權(quán)：鐵路緊急呼叫或列車自動控制等許多通信應(yīng)用，都要求網(wǎng)絡(luò)無論處于何種負(fù)載狀況下均能迅速建立呼叫。如果在一個無線電小區(qū)發(fā)生擁塞(所有無線電頻率和業(yè)務(wù)信道均被占用)，eMLPP可立即切斷低優(yōu)先權(quán)的呼叫而優(yōu)先建立高優(yōu)先權(quán)的呼叫。eMLPP業(yè)務(wù)eMLPP業(yè)務(wù)主要由三個元素構(gòu)成：優(yōu)先級、呼叫建立時間和資源搶占能力。優(yōu)先級是指在呼叫建立時給該呼叫指配一個優(yōu)先級別，并和該呼叫的建立時間類型一起參與網(wǎng)絡(luò)資源的競爭與調(diào)配在eMLPP中引入了7個通話優(yōu)先級〔2個網(wǎng)絡(luò)級，5個用戶級〕，對于一個移動用戶，可授予不同的優(yōu)先級。根據(jù)規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)1級用作鐵路應(yīng)急通話

eMLPP業(yè)務(wù)呼叫建立時間是指從用戶按下“發(fā)送”鍵開始，到被叫用戶能夠接收信息為止，不包含用戶反響時間。對于多方呼叫、VGCS或VBS，呼叫建立時間是指至少有一個被叫用戶能夠接收信息為止。eMLPP業(yè)務(wù)規(guī)定的呼叫建立時間有3個等級：1級，快速呼叫建立 1－2

s2級，正常呼叫建立 <5

s3級，慢速呼叫建立 <10

seMLPP業(yè)務(wù)資源搶占是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)沒有空閑資源可用時，具有較高優(yōu)先級的呼叫將搶占正在被較低優(yōu)先級呼叫占用的信道資源，還可以表現(xiàn)為被叫用戶斷開正在進(jìn)行的低優(yōu)先級呼叫而接聽高優(yōu)先級的呼入呼叫。資源搶占有兩種情況：網(wǎng)絡(luò)資源搶占：呼叫建立或切換時，沒有空閑網(wǎng)絡(luò)資源，那么終止低優(yōu)先級呼叫，將資源給高優(yōu)先級呼叫使用的過程。用戶接口資源搶占：具有較高優(yōu)先級的呼叫請求與正在進(jìn)行較低優(yōu)先級通話的用戶建立通信時，網(wǎng)絡(luò)終止被叫用戶的當(dāng)前呼叫，并將其接入高優(yōu)先級呼叫的過程。一、GSM-R概況蜂窩通信的歷史與現(xiàn)狀GSM-R與GSM為什么需要建設(shè)GSM-R中國的列車控制系統(tǒng)介紹GSM-R根底知識簡介為什么我們需要建設(shè)GSM－R？？？

什么是鐵路移動通信網(wǎng)我國鐵路無線移動通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀未來業(yè)務(wù)需求技術(shù)要求面臨的選擇

什么是鐵路移動通信網(wǎng)鐵路移動通信網(wǎng)是為鐵路公務(wù)、應(yīng)急搶險、行車維修等人員和旅客提供及時可靠的通信，以提高效勞等級和運輸效率，保證列出的平安，到達(dá)高效運營而建立的。它是一種集列車公務(wù)通信和區(qū)間移動作業(yè)通信為一體的列車移動通信系統(tǒng)。隨著我國鐵路列車向高速化與準(zhǔn)高速化方向的邁進(jìn)，為保證行車平安，實現(xiàn)有效的人機(jī)控制和提高運輸效率，要求建立一個功能更加完善的，技術(shù)構(gòu)成更加先進(jìn)的鐵路無線移動通信網(wǎng)。我國鐵路無線移動通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀由于鐵路列車具有高速運動的特點，因而無線移動通信在鐵路通信網(wǎng)中占有相當(dāng)大的比重。我國鐵路移動通信主要包括以下幾種系統(tǒng)：列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)站場無線調(diào)度系統(tǒng)站務(wù)人員無線移動通信系統(tǒng)區(qū)間無線移動通信及公務(wù)移動通信系統(tǒng)我國鐵路無線移動通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀目前鐵路部門存在上述無線移動通信系統(tǒng)，有其歷史和體制的原因。但是隨著鐵路的進(jìn)一步開展和對鐵路通信信息技術(shù)要求的進(jìn)一步提高，這種多種體制并存的狀況其弊端也越來越明顯。1、各種體制根本上都采用模擬體制，技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國鐵路通信未來開展的需要；我國鐵路無線移動通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀鐵路專網(wǎng)體制：1.無線列調(diào)2.模擬集群：SMRATZONE〔廣深試驗〕，MPT1327〔北京局、柳南〕，UNTDEN〔北京、成都、上海等〕3.數(shù)字集群：TETRA〔秦沈〕，GT800〔重慶〕，GOTA〔長春〕我國鐵路無線移動通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀2、這些系統(tǒng)是為了滿足鐵路各部門的不同的需要同時設(shè)置的，分別采用單獨頻段和各自的通信協(xié)議，各個系統(tǒng)各自獨立，彼此不兼容，應(yīng)用有限；3、無線頻率、線路等資源被各個系統(tǒng)單獨占用，造成資源浪費；4、無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)是無線移動通信技術(shù)開展的主要方向，目前各個鐵路無線移動通信系統(tǒng)僅局限于利用常規(guī)的模擬信道進(jìn)行話音通信，不利于開展無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。未來業(yè)務(wù)需求鐵路無線移動通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)主要包括兩個大的方面，即鐵路內(nèi)部業(yè)務(wù)和旅客通信的需要。鐵路內(nèi)部業(yè)務(wù)：有平安要求的業(yè)務(wù)無平安要求的業(yè)務(wù)旅客通信：通信業(yè)務(wù)信息效勞技術(shù)要求未來鐵路無線移動通信系統(tǒng)必須要適應(yīng)鐵路高速化的要求。在技術(shù)和功能方面，未來鐵路對無線移動通信系統(tǒng)的要求主要包括：1、無線移動通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備、軟件算法方面都要適應(yīng)列車最高時速到達(dá)300km/h～500km/h時的情況。2、無線移動通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無線列控方式。此種方式為基于通信的信號和列車控制方式，在高速列車的地面調(diào)度中心之間進(jìn)行大量的雙向信息傳輸。3、高速鐵路無線移動通信網(wǎng)沿著高速鐵路建設(shè)，無線基站設(shè)置為鏈狀結(jié)構(gòu)；由于列車的高速行駛，頻繁跨越小區(qū)，無線移動通信系統(tǒng)必須具有快速越區(qū)切換的功能。技術(shù)要求4、系統(tǒng)應(yīng)該滿足雙線雙向運行要求和功能尋址的要求。5、具有可靠的保密措施。6、能夠適應(yīng)不同的地形環(huán)境(平原、丘陵、山區(qū)、橋梁、隧道、城市)。7、模塊式結(jié)構(gòu)、公共標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)簡單。8、系統(tǒng)滿足故障平安原那么，與現(xiàn)有列控系統(tǒng)比較具有相同或更高的平安可靠性。9、充分利用頻譜資源，具有較強的通用性，適應(yīng)各種鐵路運輸?shù)男枰?/p>

面臨的選擇綜合以上分析，我國鐵路新一代的無線移動通信解決方案的選擇必須從以下幾個方面考慮：1、能夠提供一個綜合的移動通信系統(tǒng)平臺，可以根據(jù)鐵路各個部門的需求提供虛擬的獨立的專用移動通信系統(tǒng)；2、滿足我國鐵路未來的無線移動通信業(yè)務(wù)需求，保證鐵路運行的平安高效；3、適應(yīng)我國鐵路向高速化開展對無線移動通信系統(tǒng)的技術(shù)需求；4、能夠有效地利用無線頻率資源；5、采用先進(jìn)成熟的現(xiàn)代通信技術(shù)，并且技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能與興旺國家接軌；6、能夠便于向更先進(jìn)的通信系統(tǒng)過渡，以便滿足鐵路開展的新的需求。面臨的選擇

目前，欲進(jìn)入我國市場的具有調(diào)度功能的數(shù)字移動通信系統(tǒng)有歐洲的GSM-R系統(tǒng)、歐洲的TETRA系統(tǒng)、MOTOROLA的iDEN系統(tǒng)、以色列的FNMA系統(tǒng)，它們都是基于TDMA多址方式系統(tǒng)。我國鐵路數(shù)字無線移動通信采用何種通信系統(tǒng)，現(xiàn)在爭論的焦點主要在GSM-R系統(tǒng)和TETRA系統(tǒng)之間。究竟采用那一種通信系統(tǒng)，不同的專家之間存在著較大的分歧。

歐洲GSM-R官方機(jī)構(gòu)定義新的鐵路公用通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的需求鐵路通信標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，定義GSM-R網(wǎng)絡(luò)功能特征和互操作性根據(jù)EIRENE規(guī)范，開發(fā)和測試GSM-R系統(tǒng)UICEIRENEMORANEETSIETSI-SMG工業(yè)界合作伙伴UICUnionInternationaledesCheminsdeFer國際鐵路聯(lián)盟EIRENEEuropeanIntegratedRailwayRadioEnhancedNetworkproject歐洲鐵路無線通訊增強集成網(wǎng)工程MORANEMobileRadioforrailwayNetworksinEuropeproject歐洲移動無線通訊網(wǎng)工程ETSIEuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織GSM-R時間進(jìn)度表

研究UIC開始考察鐵路通信采用數(shù)字無線系統(tǒng)的可行性UIC決定采用GSM-R19921993199419951996199719981999規(guī)范制定階段ETSI確定在GSM標(biāo)準(zhǔn)中引入ASCI功能GSM-R特殊功能規(guī)范試驗測試階段97年7月簽署EIRENEMoUMORANE建立測試線路，證明以下概念：GSM標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)(Phase2)第一套產(chǎn)品的有效性歐洲選擇GSM-R的原因取代落后的模擬設(shè)備，提升系統(tǒng)性能的需要歐洲鐵路互通性的需要新業(yè)務(wù)的需要〔歐洲列車控制系統(tǒng)在2級以上〕GSM-R在歐洲的開展?fàn)顩rGSM-R目前在歐洲13個國家開始廣泛實施，具體包括：德國、英國、法國、意大利、斯洛伐克、荷蘭、瑞典、瑞士、西班牙、捷克、芬蘭、挪威、比利時。其中，瑞典、德國、意大利、瑞士、挪威、西班牙、荷蘭等7個國家開通了商用GSM-R網(wǎng)絡(luò)。最早開始建設(shè)的國家：瑞典〔1998年〕在全國范圍內(nèi)普速干線建設(shè)的國家：意大利〔7500Km〕、荷蘭〔2800Km〕GSM-R覆蓋里程最長的國家：德國〔36000Km〕最早在高速線開通ETCS2的國家：意大利、羅馬-那不勒斯，2005年12月21日商用，運營時速347Km/h；米蘭-都靈2006年2月10日正式商用運行，設(shè)計時速350Km/h。我國選擇GSM-R的原因GSM-R的開展目標(biāo)是專門為鐵路效勞，其標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和設(shè)備在鐵路上的應(yīng)用得到歐洲許多國家的驗證，符合高速鐵路、普通鐵路運輸?shù)囊蟆SM成熟的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和良好的工業(yè)是GSM-R開展的根底。GSM被100多個國家200多個電信運營商采納，其網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和移動終端在世界上各種地形地物環(huán)境、各種氣候條件得到了廣泛的驗證，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、運營維護(hù)等方面積累了非常豐富的成功經(jīng)驗。GSM-R可以在GSM根底上實現(xiàn)可持續(xù)開展，走GSM-R/GPRS/WCDMA開展的道路，與整個通信產(chǎn)業(yè)保持一致，能夠持續(xù)穩(wěn)步的朝著移動分組數(shù)據(jù)、寬帶多媒體、基于IP的核心網(wǎng)絡(luò)方向融合開展。GSM-R在我國鐵路中的建設(shè)進(jìn)展

《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》確定了擴(kuò)大規(guī)模、完善結(jié)構(gòu)、提高質(zhì)量、擴(kuò)充運輸能力、提高裝備水平的鐵路網(wǎng)開展目標(biāo)。規(guī)劃至2020年，全國鐵路營業(yè)里程到達(dá)10萬Km〔客運專線1.2萬Km，復(fù)線線路5萬Km，電氣化鐵路5萬Km〕，運輸能力滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會開展需要，主要技術(shù)裝備到達(dá)或接近國際先進(jìn)水平。GSM-R在我國鐵路中的建設(shè)進(jìn)展GSM-R的建設(shè)規(guī)劃為：完成客運專線的GSM-R無線覆蓋；圍繞中東部鐵路網(wǎng)完善，在主要干線及重要線路上積極推廣采用GSM-R系統(tǒng)，建設(shè)和完善GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋；圍繞西部鐵路骨架網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，積極推廣采用GSM-R系統(tǒng)。我國已經(jīng)采用GSM-R系統(tǒng)的線路青藏鐵路大秦重載鐵路膠濟(jì)線合寧客運專線合武客運專線武廣客運專線目前已建成的GSM-R鐵路還有京滬、石太、甬溫、昌九等線，正在建設(shè)的有新廣深、京九、武九等線路。一、GSM-R概況蜂窩通信的歷史與現(xiàn)狀GSM-R與GSM

為什么需要建設(shè)GSM-R中國的列車控制系統(tǒng)介紹GSM-R根底知識簡介中國的列車控制系統(tǒng)介紹ChineseTrainControlSystem(CTCS)CTCS為中國列車運行控制系統(tǒng)的縮寫，是為了保證列車平安運行，并以分級形式滿足不同線路運輸需求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。中國的列車控制系統(tǒng)介紹CTCS:ChineseTrainControlSystem中國列車運行控制系統(tǒng)ETCS歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS1級基于查詢應(yīng)答器和軌道電路的固定閉塞系統(tǒng)(繁忙干線)基于無線GSM-R的固定閉塞系統(tǒng)(高速及繁忙干線)?；跓o線GSM-R的移動閉塞系統(tǒng)(高速及繁忙干線)基于無線的移動或固定閉塞系統(tǒng)(非繁忙干線)ETCS2級ETCS3級ETCS4級裝備ETCS設(shè)備的列車在無ETCS設(shè)備的既有線上運行裝備ETCS設(shè)備的列車通過STM在既有線上運行ETCS0級ETCSSTM級一、GSM-R概況蜂窩通信的歷史與現(xiàn)狀GSM-R與GSM歐洲選擇GSM-R及其進(jìn)展中國的列車控制系統(tǒng)介紹GSM-R基礎(chǔ)知識簡介GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)EIRAUCHLRBTSMSCBSCBSCVLRMSCTSCMS互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(IXC)本地交換網(wǎng)絡(luò)匯接局交換中心中國移動中國聯(lián)通...GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)頻道間隔：200KHZ雙工間隔：45MHZ小區(qū)半徑：MIN：0.5公里MAX：35公里接續(xù)方式：FDMA+TDMA調(diào)制方式：GMSK編碼方式：RPE---LTPGSM主要參數(shù)GSM頻段GSM-R工作頻段及頻率分配和規(guī)劃原那么頻道序號和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為：

fL(n)=890.000MHz+(n-1024)×0.2MHz〔移動臺發(fā)，基站收〕fH(n)=fL(n)+45MHz〔基站發(fā)，移動臺收〕n=999～1019頻率分配原那么頻道分配應(yīng)考慮同頻道干擾、鄰頻道干擾和互調(diào)干擾等因素，并使載干比滿足以下要求：同頻道載干比：控制信道及列控業(yè)務(wù)信道C/I≥12dB，其他業(yè)務(wù)信道所在頻率的C/I≥9dB。鄰頻道載干比：C/I≥-6dB。偏離載波400kHz時的干擾保護(hù)比：C/I≥-38dB。900MHz頻段的分配狀態(tài)880-884MHz/925-929MHz，中國聯(lián)通GSM885-889MHz/930-934MHz，GSM-R890-909MHz/935-954MHz，中國移動GSM909-915MHz/954-960MHz，中國聯(lián)通GSM915-917MHz，無中心通信917-925MHz，播送立體聲(98年公布)頻分多址(FDMA)---按頻道劃分用戶，頻帶獨享，時間共享時分多址(TDMA)---按時隙劃分用戶，時隙獨享，頻率共享碼分多址(CDMA)---按碼型劃分用戶，時隙/頻率共享多址技術(shù)RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC101234567RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC201234567RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC301234567RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC1RFC174RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC174RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC2RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC3RFC1UplinkDownlinkFDMAFDMAftTDMATDMAFDD頻率復(fù)用頻率復(fù)用：處在不同位置(不同小區(qū))上的用戶可以同時使用相同頻率的信道可以極大地提高頻譜利用率如果系統(tǒng)設(shè)計得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾AAAAAAA干擾信號有用信號功率功率頻率頻率合成信號功率頻率f1f1f1兩個信號疊加同頻干擾C(0dB)Ic(-9dB)Ia1(+9dB)Ia2(+41dB)F1+200

kHz+400

kHz鄰信道干擾干擾保護(hù)比

載波干擾比〔C/I〕是指接收到的希望信號電平與非希望信號電平的比值，此比值與MS的瞬時位置有關(guān)。這是由于地形不規(guī)那么性根本地散射體的形狀、類型及數(shù)量不同，以及其他一些因素如天線的類型、方向性及高度，站址的標(biāo)高及位置，當(dāng)?shù)氐母蓴_源數(shù)目等造成的。1、同頻干擾保護(hù)比：C/I≥9dB。所謂C/I，是指當(dāng)不同小區(qū)使用相同頻率時，另一小區(qū)對效勞小區(qū)產(chǎn)生的干擾，它們的比值即C/I，GSM標(biāo)準(zhǔn)中一般要求C/I>>9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I>12dB2、鄰頻干擾保護(hù)比：C/A≥-9dB。C/A是指在頻率復(fù)用模式下，鄰近頻道會對效勞小區(qū)使用的頻道進(jìn)行干擾，這兩個信號間的比值即C/A。GSM標(biāo)準(zhǔn)中一般要求C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A>-6dB直射、反射、散射、繞射〔多徑傳輸〕繞射波分集接收G1G2Gm切換邏輯或解調(diào)器12m天線可變增益調(diào)制與解調(diào)高斯低通濾波器頻率調(diào)制器數(shù)據(jù)序列GMSK已調(diào)信號2024/3/11GSM-R區(qū)域覆蓋移動通信網(wǎng)的效勞區(qū)域覆蓋方式可分為大區(qū)制和小區(qū)制兩種。1.大區(qū)制大區(qū)制是指只用一個基站覆蓋整個效勞區(qū)。為了增大單基站的效勞區(qū)域，天線架設(shè)要高，發(fā)射功率要大，但是這只能保證移動臺可以接收到基站的信號。反過來，當(dāng)移動臺發(fā)射時，由于受到移動臺發(fā)射功率的限制，因而無法保障通信。為解決這個問題，可以在效勞區(qū)內(nèi)設(shè)假設(shè)干分集接收點與基站相連，利用分集接收來保證上行鏈路的通信質(zhì)量；也可以在基站采用全向輻射天線和定向接收天線，從而改善上行鏈路的通信條件。特點：■信號傳輸損耗，通信距離有限?！龈采w范圍30-50km，發(fā)射功率50-200W，天線很高(>30m)。■網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，頻道數(shù)目少，無需無線交換，直接與PSTN連。局限性■覆蓋范圍有限?！鲂诘挠脩羧萘坑邢??！鲂谛阅茌^差?！鲱l譜利用率低。2.小區(qū)制小區(qū)制就是把整個效勞區(qū)域劃分為假設(shè)干個無線小區(qū)，每個小區(qū)分別設(shè)置一個基站，負(fù)責(zé)本區(qū)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。同時，又可在MSC的統(tǒng)一控制下，實現(xiàn)小區(qū)之間移動用戶通信的轉(zhuǎn)接，以及移動用戶與市話用戶的聯(lián)系?；景l(fā)射功率一般為5～20W，每個小區(qū)半徑為2～20km〔小的也有的為1～3km〕。小區(qū)制的特點：■頻率的利用率高■組網(wǎng)靈活■能夠有效地解決頻道數(shù)量有限和用戶數(shù)增大的矛盾3.效勞區(qū)域的劃分方法根據(jù)移動通信網(wǎng)區(qū)域覆蓋方式的不同，可將小區(qū)制移動通信網(wǎng)劃分為帶狀效勞區(qū)和面狀效勞區(qū)?！惨弧硯钚趨^(qū)指用戶分布呈條狀，如鐵路、公路、河流特點：由于覆蓋區(qū)狹長，帶狀效勞區(qū)采用定向天線，使每個小區(qū)呈橢圓狀。注：為了防止同頻干擾，相鄰接的小區(qū)不可使用同一組信道進(jìn)行工作。無線覆蓋-覆蓋指標(biāo)無線覆蓋-小區(qū)重疊距離〔二〕面狀效勞區(qū)蜂窩小區(qū)的形狀GSM-R可以構(gòu)成既含有面狀覆蓋又含有鏈狀覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，既可用于地區(qū)性的覆蓋也可用于全國性的覆蓋。例如，沿鐵路線采用鏈狀覆蓋，車站及樞紐地區(qū)采用面狀覆蓋。為了滿足鐵路對傳輸?shù)母呖煽啃?，鏈狀覆蓋一般采用雙重冗余的重疊小區(qū)結(jié)構(gòu)，每2個基站(BTS)重疊覆蓋一個小區(qū)(cell)；面狀覆蓋采用多小區(qū)(或多扇區(qū))蜂窩結(jié)構(gòu)，每個基站覆蓋一個小區(qū)，當(dāng)然也可以采用重疊覆蓋小區(qū)結(jié)構(gòu)。普通單網(wǎng)BSCMSC設(shè)計電平－92/-95/-98dBm〔1〕BSS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4、GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃交織單網(wǎng)BSCMSC設(shè)計電平－92/-95dBm〔2〕全路GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃同址雙網(wǎng)BSC1BSC2MSC〔2〕全路GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃〔2〕全路GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

單小區(qū)雙方向-基站天饋連接基站天饋合路系統(tǒng)配置二、GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)OSS管理子系統(tǒng)NSS網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)BTSCell1Cell2Cell3BTSBSS基站子系統(tǒng)公眾交換網(wǎng)絡(luò)(PSTN)ISDN,PSDNMSUm(無線接口)OMN接口TCP/IPBSSHLR-AUC信令系統(tǒng)

No.7SS7OMC-SOMC-RBSCEIRTRAUGMSCVLRA-接口Abis接口MSCVLRGCRBSCBaseStationController基站控制器BTSBaseTransceiverStation基站收發(fā)信機(jī)MSCMobileservicesSwitchingCenter移動交換中心OMCOperationandMaintenanceCenter操作維護(hù)中心AUCAuthenticationCentre鑒權(quán)中心EIREquipmentIdentificationRegister設(shè)備識別登記器HLRHomeLocationRegister歸屬位置登記器VLRVistorLocationRegister拜訪位置登記器GCRGroupCallRegister組呼存放器MSMobileStation移動臺ISDNIntergratedServiceDigitalNetwork綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)PSTNPublicSwitchingTelephoneNetwork公用交換網(wǎng)PSPDNPublicSwitchedDataNetwork公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)各局部名稱呼明1、終端終端是供GSM-R系統(tǒng)用戶直接操作、使用，用來接入GSM-R網(wǎng)的設(shè)備，包括移動終端和固定終端?！?〕移動終端包括〔機(jī)車、汽車〕車載臺，手持臺、列控數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、列尾信息傳輸設(shè)備和防災(zāi)檢測信息傳輸、車輛平安檢測信息傳輸終端等。移動臺由移動設(shè)備和SIM卡組成?！?〕固定終端包括調(diào)度終端、車站終端和用戶機(jī)等。BSS移動終端MSC無線接口A接口BSS通過無線接口直接與移動臺相接，負(fù)責(zé)無線信號發(fā)送、接收和無線資源管理；與MSC相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等，基站子系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：基站控制器〔BSC〕編譯碼和速率適配單元〔TRAU〕基站收發(fā)信機(jī)〔BTS〕弱場設(shè)備〔直放站、漏纜〕2、基站子系統(tǒng)(BSS)TRAUBSCOMC-RMSC無線接口A接口Ater接口Abis接口NSSBSSOMN接口公眾電話網(wǎng)MSMSBTS室內(nèi)BTS室外BTSSunStorEdgeA5000無線接口BSS基站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)射耦合器接收耦合器天線耦合系統(tǒng)BCF(基站公共功能)BSCTRX(收發(fā)信機(jī))Abis接口- 編碼,加密,調(diào)制,然后將射頻信號饋送給天線- 將信號解密,均衡,然后解調(diào)- 移動呼叫檢測- 上行鏈路信道測量- 定時提前量-將語音和用戶數(shù)據(jù)信道合成以后送給BSC-將信令信道合成以后送給BSC雙工器-天線與每個小區(qū)的收發(fā)信機(jī)之間的接口BTSBTS通用結(jié)構(gòu)和功能BTSAbis接口A接口- 對BTS無線資源管理- 小區(qū)之間越區(qū)切換- 通信信道安排- BTS之間的頻率重新分配- BTS時間和頻率同步-等等O&M至網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)PCM控制器PCM控制器處理單元交換矩陣BSCX.25控制器BSC通用結(jié)構(gòu)和功能速率適配單元(TRAU)結(jié)構(gòu)及功能外部

PCM接口BSCMSC編譯碼器編譯碼器控制器Ater接口A接口E1中繼線120路用戶信道T1中繼線92路用戶和

控制信道將13kbpsGSM語音幀格式轉(zhuǎn)換成64kbpsT1PCMμ-律或

E1PCMA-律幀格式

E1中繼線=30路用戶信道T1中繼線=24用戶信道將用戶數(shù)據(jù)流路由至相應(yīng)的互聯(lián)功能TRAU直放站直放站屬于中繼器(REPEATER)的一種，是網(wǎng)絡(luò)物理層上面的連接設(shè)備。適用于完全相同的兩類網(wǎng)絡(luò)的互連，主要功能是通過對數(shù)據(jù)信號的重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，來擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x。直放站是對信號進(jìn)行再生和復(fù)原的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。NSS結(jié)構(gòu)2024/3/11MSC內(nèi)部結(jié)構(gòu)2024/3/11MSC：交換功能----核心功能

呼叫建立，路由選擇，控制、終止呼叫

交換區(qū)內(nèi)切換

業(yè)務(wù)提供，費用信息

信令及網(wǎng)絡(luò)接口類型：普通MSC

網(wǎng)關(guān)MSC〔GMSC〕----選路

匯接MSC〔TMSC〕----匯接移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)HLR存儲管理部門用于移動用戶管理的數(shù)據(jù)。每個移動用戶都應(yīng)在其歸屬位置存放器〔HLR〕注冊登記，它主要存儲兩類信息：一是有關(guān)移動用戶的參數(shù)，包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)；一是有關(guān)移動用戶目前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。歸屬位置存放器(HLR)認(rèn)證中心AUC加密A3,A8算法Ki5SRES,Kc,RANDRANDAUC提供加密參數(shù)IMSIHLR請求AUC屬于HLR的一個功能單元局部，專門用于GSM系統(tǒng)的平安性管理。鑒權(quán)中心產(chǎn)生鑒權(quán)三參數(shù)組〔隨機(jī)數(shù)RAND、符號響應(yīng)SRES、加密鍵Kc〕，用來鑒權(quán)用戶身份的合法性以及對無線接口上的話音、數(shù)據(jù)、信令信號進(jìn)行加密，防止無權(quán)用戶接入和保證移動用戶通信的平安。認(rèn)證中心

VLR永久紀(jì)錄- IMSI- 用戶注冊業(yè)務(wù)臨時紀(jì)錄- 加密參數(shù) (Kc,Sres,Rand)- LAI-TMSILA1LA4LA2LA3訪問位置存放器(VLR)VLR通常與MSC合設(shè)，其中存儲MSC所管轄區(qū)域中的移動臺〔稱拜訪客戶〕的相關(guān)用戶數(shù)據(jù)，包括：用戶號碼、移動臺的位置區(qū)信息、用戶狀態(tài)和用戶可獲得的效勞等參數(shù)。VLR是一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。VLR從移動用戶的歸屬位置存放器〔HLR〕處獲取并存貯必要的數(shù)據(jù)，一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，那么重新在另一個VLR登記，原VLR將取消該移動用戶的數(shù)據(jù)記錄。訪問位置存放器(VLR)

EIR黑單(被禁ME)灰單(故障ME)白單(有效ME)移動臺設(shè)備IMEI設(shè)備識別存放器(EIR)EIR存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。完成對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。EIR中存有三種名單：1〕白名單――存貯已分配給可參與運營的GSM各國的所有設(shè)備識別標(biāo)識IMEI。2〕黑名單――存貯所有應(yīng)被禁用的設(shè)備識別標(biāo)識IMEI。3〕灰名單――存貯有故障的以及未經(jīng)型號認(rèn)證的設(shè)備識別標(biāo)識IMEI，由網(wǎng)路運營者決定。設(shè)備識別存放器(EIR)移動交換中心MSCIWFMSBSSPSTNDTE有線DTE速率適配DTE信令ModemModem數(shù)據(jù)+DTE信號網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能(IWF)〔2〕智能網(wǎng)子系統(tǒng)：是在交換子系統(tǒng)中引入的智能網(wǎng)功能實體，根本思想是依靠NO.7信令網(wǎng)和大型集中數(shù)據(jù)庫的支持，將網(wǎng)絡(luò)交換功能和業(yè)務(wù)控制功能別離，實現(xiàn)對呼叫的智能控制，使GSM-R網(wǎng)絡(luò)能更靈活、方便的實現(xiàn)局部鐵路特定業(yè)務(wù)，在將來引入新業(yè)務(wù)時減少對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改造。主要由以下設(shè)備組成：業(yè)務(wù)控制點〔SCP〕GSM業(yè)務(wù)交換點〔gsmSSP〕GPRS業(yè)務(wù)交換點〔gprsSSP〕智能外設(shè)〔IP〕業(yè)務(wù)管理點〔SMP〕業(yè)務(wù)管理接入點〔SMAP〕GSM-R智能網(wǎng)業(yè)務(wù)主要是針對鐵路特殊應(yīng)用的，與傳統(tǒng)公眾移動智能網(wǎng)不同，其中分為根本業(yè)務(wù)和擴(kuò)展業(yè)務(wù)兩類。根本業(yè)務(wù)包括功能號注冊注銷與管理、功能尋址、位置尋址、基于外部精確定位信息的位置尋址等。擴(kuò)展業(yè)務(wù)主要有基于位置的呼叫限制、基于MSISDN號碼的呼叫限制、短信的智能業(yè)務(wù)、基于車次功能號的動態(tài)組呼〔可選〕、自動獲取調(diào)度中心IP地址〔可選〕等?！?〕GPRS子系統(tǒng)：負(fù)責(zé)為無線用戶提供分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS核心層：效勞GPRS支持節(jié)點〔SGSN〕：完成移動性管理和路由選擇功能。網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點〔GGSN〕：連接GSM-R網(wǎng)絡(luò)和外局部組交換網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，也稱作GPRS路由器。域名效勞器〔DNS〕：負(fù)責(zé)域名解析，將域名轉(zhuǎn)換為實際的IP地址。認(rèn)證效勞器〔RADIUS〕：負(fù)責(zé)存儲用戶身份信息，對用戶認(rèn)證請求進(jìn)行確認(rèn)，給用戶分配權(quán)限，完成用戶認(rèn)證和鑒權(quán)功能。一、GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備組成GPRS核心層：分組控制單元PCU：實現(xiàn)分組無線資源管理、分組呼叫控制、數(shù)據(jù)包在Pb和Gb接口上的傳輸〔格式轉(zhuǎn)換〕。說明：現(xiàn)不需要PCU，用GDPUP〔數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理板〕板代替。一、GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備組成4、運行和支持子系統(tǒng)網(wǎng)管交換、智能網(wǎng)、GPRS網(wǎng)管、基站網(wǎng)管、直放站網(wǎng)管等。SIM卡管理系統(tǒng)〔鐵道部管理中心、路局發(fā)卡中心兩級結(jié)構(gòu)〕計費、結(jié)算、營帳、客服子系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)管理1、與移動臺有關(guān)的數(shù)據(jù)(IMSI、MSISDN、TMSI、LMSI、IMEI)；2、加密和鑒權(quán)數(shù)據(jù)(三參數(shù)組RAND/SRES/Kc、加密密鑰序列號)；3、與漫游有關(guān)的數(shù)據(jù)(MSRN、LAI、VLR、MSC、HLR)；無線資源管理無線資源管理是：建立、維護(hù)和釋放RR連接，所謂RR連接就是允許網(wǎng)絡(luò)和MS之間點到點的通話，包括小區(qū)選擇/重選和切換過程、接收單向的BCCH和CCCH信道、接收語音組呼信道和語音播送信道、組接收模式下MS的自動小區(qū)重選、VGCS用戶角色變化時搶占和釋放語音組呼信道等功能。移動臺的四種模式： 1、空閑模式； 2、專用模式；3、組接收模式； 4、組發(fā)送模式。移動性管理移動性管理〔MM〕的主要功能是支持用戶終端的移動性，例如向網(wǎng)絡(luò)通知它當(dāng)前的位置和為用戶提供身份驗證。MM包括三個主要過程：位置更新，包括常規(guī)位置更新、周期性位置更新和IMSI附著；切換，將一個正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務(wù)信道上的過程稱為切換；3.漫游，是指在歸屬GSM-R網(wǎng)絡(luò)外的其它GSM-R網(wǎng)絡(luò)〔拜訪GSM-R網(wǎng)絡(luò)〕中使用移動業(yè)務(wù)。開放的接口開放的接口：A接口、Um接口。私有的接口：除了以上兩種播送信道〔BCH〕頻率校正信道〔FCCH〕：攜帶用于校正MS頻率的消息，下行信道，點對多點〔BTS對多個MS〕方式傳播。同步信道〔SCH〕：攜帶MS的幀同步〔TDMA幀號〕和BTS的識別碼〔BSIC〕的信息，下行信道，點對多點〔BTS對多個MS〕方式傳播。播送控制信道〔BCCH〕：播送每個BTS的通用信息〔小區(qū)特定信息〕，下行信道，點對多點〔BTS對多個MS〕方式傳播。公共控制信道〔CCCH〕尋呼信道〔PCH〕：用于尋呼〔搜索〕MS，下行信道，點對多點〔BTS對多個MS〕方式傳播。隨機(jī)接入信道〔RACH〕：MS通過此信道申請分配一個獨立專用控制信道〔SDCCH〕，可作為對尋呼的響應(yīng)或MS主叫/登記時的接入。上行信道，點對點方式傳播。允許接入信道〔AGCH〕：用于為MS分配一個獨立專用控制信道〔SDCCH〕，下行信道，點對點方式傳播。專用控制信道〔DCCH〕獨立專用控制信道〔SDCCH〕：用在分配TCH之前呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。例如登記和鑒權(quán)在此信道上進(jìn)行。上行和下行信道，點對點方式傳播。慢速隨路控制信道〔SACCH〕：它與一個TCH或一個SDCCH相關(guān)，是一個傳送連續(xù)信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信息，如傳送移動臺接收到的關(guān)于效勞及鄰近小區(qū)的信號強大的測試報告。這對實現(xiàn)移動臺剩余切換功能是必要的。它還用于MS的功率管理和時間調(diào)整。上行和下行信道，點對點方式傳播?？焖匐S路控制信道〔FACCH〕：它與一個TCH相關(guān)，工作于借用模式，即在話音傳輸過程中如果突然需要以比SACCH所能處理的高得多的速度傳送信令信息，那么借用20ms的話音〔數(shù)據(jù)〕來傳送。這一般在切換時發(fā)生。由于語音譯碼器會重復(fù)最后20ms的話音，因此這種終端不被用戶覺察。邏輯信道：業(yè)務(wù)信道、控制信道三、GSM-R呼叫處理過程132目錄1-GSM使用的號碼2-GSM的功能實體3–過程小區(qū)選擇立即安排認(rèn)證移動臺發(fā)起的呼叫移動臺終止的呼叫呼叫釋放越區(qū)SIM卡內(nèi)儲存的號碼MobileCountryCode3位數(shù)字MobileNetworkCode2位數(shù)字MobileSubscriberIdentificationNumber(MSIN)8位數(shù)字:H1H2H3XXXXXLocationAreaCodeLACTemporaryMobileSubscriberIdentity4個字節(jié)GSMGlobalGSMMobilityCardTheSmartCardtouseMCC

=208(法國)460(中國)MNC=00(中國移動)01(中國聯(lián)通)IMSI=最長15位數(shù)字NMSILAIMobileCountryCode1-3位數(shù)字MobileNetworkCode2-3位數(shù)字CountryCodeNationalDestinationCodeSubscriberNumber(SN)RoamingNumber(RN)HO-number用于發(fā)起至移動用戶的呼叫撥號與PSTN號碼類似,跟蹤在呼叫期間越區(qū)至別的MSC的移動臺

與PSTN號碼類似,用于尋找漫游移動臺CC=86(中國)NDC=139,138,137,136,135(中國移動)=133,131,130(中國聯(lián)通)M1M2M3XXXXXCountryCodeNationalDestinationCodeCountryCodeNationalDestinationCodeMS-ISDNMSRNSIM卡內(nèi)儲存的號碼MSISDN我國GSM-R網(wǎng)絡(luò)的接入號暫定為149，后8位結(jié)構(gòu)為H0H1H2+ABCDE。H0H1H2為HLR識別號，其中H0=8，H1H2為鐵路調(diào)度網(wǎng)長途區(qū)號，例如鐵道部為20，北京局為21。按調(diào)度我的編號規(guī)劃，為各工種分配移動用戶號ABCDE，00000為預(yù)留。小區(qū)選擇BTS-2BTS-1當(dāng)前小區(qū)BTS-3BTS-4BTS-511112345目的:在建立任何通信之前，獲得與GSM網(wǎng)絡(luò)同步

FCCHSCHBCCH1信道安排MSBSCMSCCM業(yè)務(wù)請求SDCCH或

TCH6信道請求RACH1BTS信道需求2信道激活3信道安排AGCH5信道安排命令5信道激活應(yīng)答4信道安排位置更新請求SDCCH或

TCH6或注冊:第一次位置更新LAIHLRIMSIVLRidTMSIIMSITMSI釋放VLRIMSITMSILAIMSCBTSBSSBSC2351261235643TMSI5VLR內(nèi)部位置更新VLRIMSITMSILAI11234新的TMSITMSI+先前LAI23423TMSI新TMSI新LAIMSCBTSBSSBSC不需要IMSI同一VLR內(nèi)的位置更新1〕移動臺漫游到新的位置區(qū)時，分析接收到的位置區(qū)號碼和存儲在SIM卡中的位置區(qū)號碼不一致，就向當(dāng)前的基站控制器〔BSC〕發(fā)一個位置更新請求。2〕BSC接收到MS的位置更新請求，就向MSC/VLR發(fā)一個位置更新請求。3〕VLR修改這個MS的數(shù)據(jù)，將位置區(qū)號碼改成當(dāng)前的位置區(qū)號碼，然后向BSC發(fā)一個應(yīng)答消息。4〕BSC向MS發(fā)一個應(yīng)答消息，MS將自己SIM卡中存儲的位置區(qū)號碼改成當(dāng)前的位置區(qū)號碼。這樣，一個同一VLR內(nèi)的位置更新過程就結(jié)束了。VLR之間的位置更新新LAI新TMSITMSI+先前

LAITMSI新TMSIMSCBSSBTSBSC112572572IMSI,TMSILAI新VLRIMSI,TMSI先前LAI先前VLRRAND,SRES,KcHLR新

VLRid用戶數(shù)據(jù)34665不需要IMSIRAND,SRES,Kc1〕移動用戶漫游到另一個MSC局時，移動臺〔MS〕發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的位置區(qū)號碼和SIM卡中存儲的位置區(qū)號碼不一致，就向BSC2發(fā)位置更新請求，BSC2向MSC2發(fā)一個位置更新請求。2〕MSC/VLR2接到位置更新請求，發(fā)現(xiàn)這個用戶是從另一個MSC中漫游過來的，就向用戶登記的HLR發(fā)一個位置更新請求。3〕HLR向MSC/VLR2發(fā)一個位置更新證實，并將此用戶的一些數(shù)據(jù)傳送MSC/VLR2。4〕MSC/VLR2通過BSC2給MS發(fā)一個位置更新證實消息，MS接到后，將SIM卡中位置區(qū)號碼改成當(dāng)前的位置區(qū)碼。5〕HLR負(fù)責(zé)向MSC/VLR1發(fā)消息，通知VLR1將該用戶的數(shù)據(jù)VLR之間的位置更新MSCBTSBSSBSC附著IMSIVLR345461信道請求2信道安排位置更新請求(附屬IMSI)35接受位置更新(LAC,TMSI)4認(rèn)證過程移動用戶一般是處于MS開機(jī)〔空閑狀態(tài)〕、MS關(guān)機(jī)和MS忙三種狀態(tài)之一，網(wǎng)絡(luò)對這三種狀態(tài)作如下處理：1)MS開機(jī)假設(shè)MS是第一次開機(jī)，網(wǎng)絡(luò)對它作“附著”標(biāo)記假設(shè)MS不是第一次開機(jī)，而是關(guān)機(jī)后再開機(jī)的，MS接受到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI不一致?！矁煞N情況〕MS再開機(jī)時，所接收到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI相一致。附著IMSIIMSI別離MSCBTSBSSBSCVLR1信道請求2信道分配IMSI分離指示34信道釋放IMSI分離指示32〕MS關(guān)機(jī)，從網(wǎng)絡(luò)中“別離”MS關(guān)機(jī)，MS向MSC發(fā)送別離處理請求，MSC通知VLR對該MS對應(yīng)的IMSI做“別離”標(biāo)志。但不通知“HLR”。當(dāng)用戶被尋呼，HLR向MSC/VLR要漫游號碼時，VLR通知HLR用戶關(guān)機(jī)。IMSI別離認(rèn)證原理=?NSSRAND=RANDomnumberSRES=SignedRESponseKc=CipheringKeyKi=IdentificationKeyRANDKc

RAND(128bits)SIMcardGSMGlobalGSMMobilityCardTheSmartCardtouseA8A3KiKiA3A8MSAUC

(A3和A8)(RAND,SRES,Kc)SRESSRESm

(32bits)SRESm加密模式Ki(128bits)Ki(128bits)A3A8A3A8BSSOK無線接口Kc認(rèn)證過程A3KiRANDSRESm目的: 避免記錄丟失,被盜,或偽造的SIM卡.5三個參數(shù)3AUC

(A3和

A8)(RAND,SRES,Kc)HLRMSCBTSBSSBSCRAND4SRESm611464RAND6SRESm7加密命令7加密模式32VLRSRESm=SRES?SRESm674RAND1、AUC收到HLR索取三參數(shù)組的請求后，根據(jù)用戶的IMSI號碼，在數(shù)據(jù)表中查找到該用戶的Ki，同時產(chǎn)生假設(shè)干組RAND，并計算出相應(yīng)的SRES和Kc。2、將三參數(shù)組送到HLR，當(dāng)VLR向HLR索取時，HLR一次傳送給VLR最多5組參數(shù)組。3、VLR發(fā)出鑒權(quán)操作，傳送一個隨機(jī)數(shù)RAND給。4、側(cè)根據(jù)Ki和RAND，通過同樣的A3算法得到響應(yīng)數(shù)SRES。5、將計算出的響應(yīng)數(shù)SRES傳送給VLR；6、在VLR中，將計算出的響應(yīng)數(shù)和AUC計算出來的響應(yīng)數(shù)進(jìn)行比較，如果相同，此用戶為合法用戶，否那么，拒絕接入。認(rèn)證過程加密過程BTSBSSBSCVLR(Rand,SRES,

Kc)A5KcTDMA#+A8KiRandKcMSCKcKc2已加密數(shù)據(jù)5設(shè)置加密模式(Kc)13加密模式命令4加密模式完成加密模式完成6目的:避免通信被非法錄音!azer?tcyui

p?sdr!f?j

sdf!?okgqh加密是指無線信道上的加密，是為了防止在BTS和MS之間交換用戶信息和用戶參數(shù)時被非法個人或團(tuán)體監(jiān)聽或竊取。MS側(cè)以A8算法得到Kc。根據(jù)MSC/VLR發(fā)送出的加密命令，BTS側(cè)和MS側(cè)同時使用Kc。在MS側(cè)，由Kc、TDMA幀號和加密命令M一起經(jīng)A5算法，對用戶信息數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密〔也叫擾碼〕，在無線路徑上傳送。在BTS側(cè)，把收到的數(shù)據(jù)流、TDMA幀號和Kc再經(jīng)A5算法解密后傳送給BSC和MSC加密移動臺發(fā)起呼叫〔MOC〕ACM=AddressCompleteMessageANM=ANswerMessageIAM=InitialAddressMessageMSBSSMSC信道請求1PSTNCM業(yè)務(wù)請求2CM業(yè)務(wù)請求2呼叫處理7呼叫處理7信道安排過程7IAM6信道分配2ACM8VLR鈴音ANM10提示9建立(基本)或緊急4建立4連接11連接應(yīng)答11認(rèn)證過程3加密過程35撥號振鈴?fù)ǖ酪呀⒄疋彴l(fā)送號碼2024/3/11移動臺接收呼叫(MTC)--尋呼原理BSC1BSC2BSC3PSTNLA1LA2BTS11BTS21BTS22BTS31BTS12BTS234351HLRMSC/VLRGMSC2566移動臺接收呼叫(MTC)--詳細(xì)尋呼過程歸屬

PLMNGMSCHLR路由信息(MSRN)6IAM : InitialAddressMessageMSISDN : Mobile