高速鐵路概論課件：GSM-R無線通信技術(shù)

GSM-R無線通信技術(shù)

本章內(nèi)容：GSM-R背景系統(tǒng)構(gòu)成通信過程系統(tǒng)需求及方案設(shè)計1.GSM-R背景GSM-R是國際鐵路聯(lián)盟(UIC)推薦的歐洲鐵路專用移動通信系統(tǒng)。它是在GSM蜂窩系統(tǒng)上增加調(diào)度通信功能的一個綜合專用移動通信系統(tǒng)，能滿足國際鐵路聯(lián)盟(UIC)提出的鐵路專用調(diào)度通信的要求。2.GSM-R的組成

GSM-R由三大部分組成：GSM-R陸地移動網(wǎng)絡(luò)、FAS固定網(wǎng)絡(luò)、移動終端和固定終端，如圖所示。其中FAS固定網(wǎng)絡(luò)實際上是一個以專用交換機及（PBX）為平臺的有線調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)。

按調(diào)度通信業(yè)務(wù)流程，可歸納為四類通信過程，即點對點個別呼叫、組呼、會議呼（臨時組呼）、廣播呼叫。3.通信過程

(1)點對點個別呼叫

固定終端呼叫移動終端可以采用以下兩種方式:按MSISDN號碼呼叫

FAS收到MSISDN號碼，進行號碼分析后，判斷是移動終端MSISDN號碼，把呼叫路由到GSM-R網(wǎng)絡(luò)，并把MSISDN號碼發(fā)給GSM-R網(wǎng)絡(luò)；GSM-R網(wǎng)絡(luò)根據(jù)MSISDN號碼呼叫移動終端，雙方建立通信；通話完畢，任意一方掛機，呼叫清除。

基于功能尋址呼叫移動終端

如下圖所示。固定終端以車次功能號碼呼叫移動終端調(diào)度臺72710002912720101樞紐FAS被叫號碼：200755901主叫號碼：72710002主叫功能號碼：912720101被叫為移動終端MSCMSISDN號碼為82710002的用戶對應(yīng)的車次功能號碼為200755901機車臺82710002200755901K59向MSC注冊為K59次車的機車臺200755901(車次功能號碼)82710002(MSISDN號碼)BSS被叫號碼：200755901主叫號碼：72710002主叫功能號碼：912720101被叫號碼：82710002主叫號碼：72710002主叫功能號碼：912720101移動終端呼叫固定終端可以采用以下兩種方式：按ISDN號碼呼叫

GSM-R網(wǎng)絡(luò)收到ISDN號碼，進行號碼分析后，把呼叫路由到相應(yīng)的FAS，并向FAS發(fā)送被叫固定終端ISDN號碼；FAS根據(jù)ISDN號碼呼叫固定終端，雙方建立通信；通話完畢，任意一方掛機，呼叫清除。

基于位置尋址呼叫固定終端如下圖所示。移動終端基于位置尋址呼叫固定終端調(diào)度臺72710002912720101被叫為固定終端樞紐FAS根據(jù)機車臺所在小區(qū)的位置判斷機車臺所在的調(diào)度區(qū)域，此區(qū)域的調(diào)度臺72710002MSCBSS將機車臺所在小區(qū)的位置信息及主叫號碼送到MSC撥1200機車臺82710002200755901被叫號碼：72710002主叫號碼：82710002主叫功能號碼：200755901被叫號碼：72710002主叫號碼：82710002主叫功能號碼：200755901移動終端發(fā)起組呼（見圖）固定終端發(fā)起組呼（見圖）GSM-R廣播呼叫（VBS）

GSM-R廣播呼叫（VBS）與VGCS雷同，只是呼叫類型CT不同，GSM-R組呼CT=50，GSM-R廣播CT=51，另外所不同的只是組呼成員中只能聽，不能講話。

(2)組呼(VGCS)和廣播呼叫(VBS)移動終端發(fā)起組呼調(diào)度臺72710002912720101樞紐FAS判斷主叫權(quán)限及組內(nèi)成員，呼叫組成員判斷主叫權(quán)限及組內(nèi)成員，判別出組內(nèi)成員包含虛擬組呼號72700000MSC被叫號碼：5010001221主叫號碼：82710002主叫功能號碼：200755901主叫號碼：5010001221被叫號碼：82710012主叫號碼：5010001221被叫號碼：72700000主叫號碼：5010001221被叫號碼：72710002機車臺82710002200755901機車臺8271001227500006901車站FAS1主叫號碼：5010001221被叫號碼：72711002車站值班臺72711002車站值班臺72712002車站FAS2主叫號碼：5010001221被叫號碼：72712002固定終端發(fā)起組呼調(diào)度臺72710002912720101樞紐FAS被叫號碼：5010001202主叫號碼：72710002主叫功能號碼：912720101判斷主叫權(quán)限及組內(nèi)成員，判別出組內(nèi)成員包含虛擬組呼號72700000判斷主叫權(quán)限及組內(nèi)成員MSC車站FAS1主叫號碼：5010001202被叫號碼：72712002主叫號碼：5010001202被叫號碼：72711002主叫號碼：5010001202被叫號碼：82710002主叫號碼：5010001202被叫號碼：82710012主叫號碼：72700000被叫號碼：5010001202車站值班臺72711002車站值班臺72712002機車臺82710002200755901機車臺8271001227500006901車站FAS2(3)會議呼（臨時組呼）

會議呼是由一方發(fā)起多方參加的會議型的通信方式，在GSM-R網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供多方通信（MPTY）的補充業(yè)務(wù)，實現(xiàn)會議呼。系統(tǒng)需求

高速鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)質(zhì)量、可用性、冗余可靠、容災(zāi)等方面，比公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的要求嚴格的多，以實現(xiàn)在帶寬有限以及現(xiàn)有話務(wù)模型不準(zhǔn)確情況下，滿足高速條件下通話需求及列控需求。設(shè)計高速GSM-R網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)首先考慮滿足通用GSM-R系統(tǒng)以下需求:

網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求①－98dBm，95%時間區(qū)域（列調(diào)）；②－95dBm，95%時間區(qū)域（列控，速度<220km/h）；③－92dBm，95%時間區(qū)域（列控，速度>280km/h）。通話建立時間（95%的情況）①緊急組呼小于2s；②普通組呼小于5s；③低優(yōu)先級呼叫小于10s。高的越區(qū)切換成功率保證下列區(qū)域的高質(zhì)量無線覆蓋①車站；②隧道；③站場。高抗干擾能力5.方案設(shè)計

根據(jù)高速鐵路的具體特點（線路長度、沿線地貌、橋梁、隧道、干擾、投資等），可以有針對性地對其GSM-R系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)進行特殊設(shè)計，以滿足具體線路要求。根據(jù)國內(nèi)外GSM-R系統(tǒng)建設(shè)情況，主要有以下幾種方案：

單MSC，單層無線覆蓋。全線配置單套核心網(wǎng)設(shè)備（包括MSC，IN，SGSN等）和單套無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括BSC，BTS等），基站覆蓋重疊區(qū)域較少，基站采用環(huán)形連接。

單MSC，交織站址單層無線覆蓋。全線配置單套核心網(wǎng)設(shè)備（包括MSC，IN，SGSN等）和單套無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括BSC，BTS等），基站覆蓋重疊區(qū)域較深，有一定BTS冗余，基站采用環(huán)形連接。

單MSC，同站址雙層無線覆蓋。全線配置單套核心網(wǎng)設(shè)備（包括MSC，IN，SGSN等）和雙套無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括BSC，BTS等），兩層無線網(wǎng)絡(luò)的基站按同站址設(shè)置，基站采用環(huán)形連接。

單MSC，異站址交織雙層無線覆蓋。全線配置單套核心網(wǎng)設(shè)備（包括MSC，IN，SGSN等）和雙套無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括BSC，BTS等），兩層無線網(wǎng)絡(luò)基站按異站址交織設(shè)置，基站采用環(huán)形連接。

雙MSC，同站址雙層無線覆蓋。全線配置雙套核心網(wǎng)設(shè)備（包括MSC，IN，SGSN等）和雙套無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括BSC，BTS等），兩套基站采用同站址雙層網(wǎng)絡(luò)覆蓋，基站采用環(huán)形連接。

雙MSC，異站址交織雙層無線覆蓋。全線配置雙套核心網(wǎng)設(shè)備（包括MSC，IN，SGSN等）和雙套無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括BSC，BTS等），兩套基站采用異站址交織雙層網(wǎng)絡(luò)覆蓋，基站采用環(huán)形連接。

方案小節(jié)

以上6種方案，在