GSM-R在中国铁路的应用

1GSM-R在中国铁路的应用2主要内容•一、中国铁路GSM-R数字移动通信系统构成•二、中国铁路GSM-R系统业务•三、中国铁路GSM-R网络规划•四、编号方案•五、中国铁路GSM-R系列标准•六、产品供应•七、建设规划3一、系统构成•GSM-R数字移动通信系统（简称GSM-R）是在GSM技术基础上增加了铁路特殊业务的专用通信技术。•系统主要组成部份:1.网络交换子系统NSS（NetworkandSwitchingSubsystem）2.基站子系统BSS(BaseStationSubsystem)3.移动智能网子系统IN(IntelligentNetwork)4.通用分组无线业务子系统GPRS(GeneralPacketRadioSersice)5.运行与维护子系统OMC(OperationMaintenanceCenter)6.终端41.网络交换子系统(NSS)：•移动交换中心(MSC)、网关移动交换中心(GMSC)、访问位置寄存器(VLR)、组呼寄存器(GCR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AuC)、短消息中心(SMSC)、确认中心(AC)、固定用户接入交换机(FAS)等设备。52.基站子系统(BSS)•基站收发信机(BTS)、基站控制器(BSC)以及编译码和速率适配单元(TRAU)和小区广播短消息中心(CBC)等设备。63.移动智能网子系统(IN)包括业务控制点(SCP)、业务交换点(SSP)、业务管理系统(SMS)等设备,HLR、MSC也是重要的智能网业务节点。73.移动智能网子系统(IN)—系统结构图例：表示话路表示No.7信令链路表示数据链路MAPCAPSCPSMPSMAPHLRMSC/VLR/gsmSSP/IPSGSN/gprsSSPSMSCSCEPFAS位置数据库CAPMAPMAP84.通用分组无线业务子系统(GPRS)包括网关业务支持节点（GGSN）、业务支持节点（SGSN）、分组控制单元（PCU）、DNS、RADIUS服务器等设备。95.运行与维护子系统(OMC)包括交换网络管理子系统(OMC-S)、无线网络管理子系统(OMC-R)、GPRS网络管理子系统(OMC-G)、直放站管理子系统(OMC-RF)、FAS网络管理系统(OMC-F)。106.终端–固定终端：调度终端、车站终端、用户电话机。–移动终端：由移动应用设备和SIM卡组成。移动应用设备包括各类车载台和手持台。车载台包括机车综合无线通信设备(CIR)、列控机车台、机车同步操作机车台、汽车车载台等；手持台包括作业手持台OPH、通用手持台GPH、调车手持台OPS；其它移动应用设备包括移动调度台，固定移动终端（如监控设备）等。11二、GSM-R系统业务•GSM-R业务=GSM业务+铁路特殊业务其中铁路特殊业务主要体现在：功能寻址：基于用户功能编号的寻址方式。包括车次号功能号、机车号功能号、车辆号功能号等。位置寻址：基于主叫用户位置的寻址方式。列车控制信息传输：基于GSM-R传输平台，提供车—地间安全数据传输通道。GSM-R业务分为两大类：语音业务和数据业务12语音业务•点对点呼叫•点对点的紧急呼叫•广播呼叫•组呼叫•铁路紧急呼叫•多方通话（会议）13语音业务（一）以铁路调度通信为例，包括列车、货运、牵引变电等调度通信，也包括站场、应急、施工养护和道口等专用通信。GSM-R网络的引入，使铁路调度通信业务实现了传统的有线调度和无线调度“两网合一”。MSCFASMSCFAS调度台路局调度台路局MSCMSCFAS车站值班员车站值班员铁道部14语音业务（二）点对点呼叫1.调度员按车次功能号或MSISDN号码呼叫辖区内的机车司机，按ISDN号呼叫车站值班员、相邻调度区段调度员或分界站车站值班员并通话。2.车站值班员（助理值班员）按车次功能号或MSISDN号码呼叫车站基站区及相邻区间范围内的机车司机，以ISDN号呼叫列车调度员、相邻车站值班员并通话。3.机车司机按位置寻址或ISDN号码呼叫当前所在调度辖区的列车调度员、本站/前方站/后方站值班员、运转车长并通话。4.助理值班员按车次功能号或MSISDN号码呼叫运转车长并通话。15语音业务（三）组呼1.调度员呼叫辖区内所有或部分车站值班员。2.调度员呼叫辖区内的所有机车司机。3.调度员呼叫辖区内某个车站的车站值班员、助理值班员以及该车站基站区内的所有机车司机。4.调度员呼叫辖区内的机务段（折返段）运转、列车段（车务段、客运段）、电力牵引变电所等值班员。5.调度员、车站值班员、助理值班员、救援列车主任之间按组呼方式通话。6.调度员呼叫辖区范围内的车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务人员、道口人员。7.车站值班员呼叫车站基站区及其相邻区间范围内的机车司机、助理值班员、运转车长、工务人员、道口人员。16语音业务（四）广播呼叫调度员向辖区内所有机车司机发布语音广播。紧急呼叫机车司机向所属调度辖区的调度员以及相邻的车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务人员、道口人员发起紧急呼叫。17数据业务•短消息•电路交换数据传输：用于铁路安全型数据传输，如列控信息、调车监控信息、机车同步操作控制信息等。•分组交换数据传输：用于通用型数据传输，如调度命令、车次号、列尾信息传送、进站停稳信息及接车进路信息的传送。根据需要用于旅客列车服务信息、车站/编组场综合移动信息、机车工况信息传输、牵引弓况信息传输、线路监测状态传输和GSM-R场强监视等数据通信业务。18数据业务--电路型数据传输车载应用1车载应用2车载应用3车载无线通信设备GSM-R通信接入服务器地面应用1地面应用1地面应用1特点：独占信道，始终连接，网络传输安全协议启动19数据业务--分组型数据传输机车信息调度命令列尾机车综合无线通信设备（CIR）GSM-R/GPRSTMISTDCSMMI……TCP/IPTCP/IP特点：信道利用率高，20三、网络规划•核心网规划（交换网）•无线网络规划•智能网规划•GPRS规划21三、GSM-R网络规划--GSM-R核心网络–铁路GSM-R核心网采用二级网络结构，设立移动业务大区汇接中心(TMSC)和本地网端局(MSC)。–大区汇接中心(TMSC)•TMSC设置原则–网络结构尽量简单清晰，便于中继电路组织实施；–汇接局设置地点便于话务汇接；–兼顾技术经济的合理性，在采用先进技术的同时，尽量节省投资；–便于维护管理。•TMSC可根据话务情况独立设置或者与本地网端局合设，网络建设初期合设。22三、GSM-R网络规划西安TMSC汇接网络示意图23三、GSM-R网络规划--GSM-R核心网络•移动业务本地网端局(MSC)设置原则•结合铁路网规划和用户容量预测，MSC设置地点独立于铁路行政管理隶属关系，一个MSC可以服务于一个或若干个铁路调度区域。•MSC容量合理，远期规划达不到1万门的移动业务本地网原则上不单独设置MSC，有特殊业务需求的地区适当降低设局门限。•MSC尽量设置在铁路运输指挥管理中心和铁路信息化的信息流中心，并利于实现有线调度业务与无线调度业务的融合。•结合具体线路GSM-R网络的覆盖范围、业务模型和用户容量等因素，可适当增加MSC数量。24三、GSM-R网络规划--GSM-R核心网络网关局(GMSC)•与MSC同址设置，作为与其他网的互联互通点。•网络建设初期网关局由移动端局MSC兼任，远期可独立设置归属位置寄存器(HLR)•若干个MSC共用一个归属位置寄存器HLR。•网络发展初期在北京设置主用HLR，在武汉设置热备用HLR，容量按照全网规划容量总和的100%～120%进行配置。可根据需要进行扩容和增设HLR数量。25三、GSM-R网络规划--GSM-R核心网络–固定用户接入交换机(FAS)•在铁道部、铁路局设置FAS，FAS就近与MSC连接；沿线车站根据需要设置FAS，接入路局FAS。•既有线干调网、区段调度网应改造升级，接入GSM-R网络，新建线有线调度通信网建设应符合接入GSM-R网络的技术条件。–其他设备•短消息中心(SMSC)全路设置1~2套。•小区广播中心(CBC)与OMC-R同址设置。•紧急呼叫确认中心(AC)与MSC同址设置。26三、GSM-R网络规划27三、GSM-R网络规划--GSM-R无线网络–根据信息产业部规定，在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R系统的覆盖范围为铁路轨道两侧各2km，其他地域覆盖范围为铁路轨道两侧各6km。–覆盖范围是指满足铁路作业需要的场强电平指标合格的范围，边界场强参照铁道部与中国移动协调的场强值。–基站控制器(BSC)设置•为减少BSC间的切换，各BSC所控制的基站应相对集中，尽量不跨铁路局管界。•铁路枢纽地区BSC与MSC同机房设置，铁路干线和没有MSC的枢纽，BSC设置在大站，铁路支线不设置BSC。28三、GSM-R网络规划--GSM-R无线网络覆盖区范围和场强要求–应保证基站辐射场强的有效覆盖范围，覆盖范围为工程设计的铁路作业区，在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R系统的覆盖范围为铁路外侧轨道两侧各2km，其他地域覆盖范围为铁路外侧轨道两侧各6km。–铁路沿线GSM-R场强应连续覆盖。根据铁路中长期发展规划，主要干线和200km/h提速干线的场强覆盖指标应符合列控系统CTCS-3/ETCS2级的要求。•山区、隧道、路堑等弱场区可根据需要采用小型基站、光纤直放、射频直放站和漏泄同轴电缆等技术措施。•枢纽地区采用定向站型。沿线车站及区间采用全向站型，圆形或椭圆型覆盖。•BSC与BTS之间宜采用环形连接方式，以保证系统的可靠性。29三、GSM-R网络规划--GSM-R无线网络站址位置•车站原则上应设置基站，区间基站应尽量靠近铁路线，宜选在交通便利、供电可靠的地方。应考虑与其它通信系统的干扰因素，保证必要的空间隔离。30三、GSM-R网络规划--GSM-R无线网络•频率分配采用900MHz工作频段，885－889MHz（移动台发，基站收）、930－934MHz（基站发，移动台收）。共4MHz频率带宽。按等间隔频道配置的方法，共有21个载频。频道序号从999～1019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个。31三、GSM-R网络规划--GSM-R智能网–GSM-R智能网使得GSM-R网络能够灵活、方便地实现功能寻址、位置寻址，并在将来引入新业务时，减少对GSM-R网络改造。–全路设置1对SCP节点，每个节点均采用硬件和软件冗余备份，两个SCP节点之间建立冗余备份关系。–SSP与移动交换机(MSC)综合设置。–业务•基本业务：功能号注册、注销与管理；功能寻址FA、位置寻址LDA•扩展业务：基于位置的呼叫限制、基于号码的呼叫限制、短信智能业务(短信的功能寻址和位置寻址)、基于车次功能号的动态重组、自动获取调度中心IP地址32三、GSM-R网络规划--GPRS网络•GPRS（通用分组无线业务）是提高系统资源利用率、提供数据业务的有效技术手段。–核心网络铁路GPRS核心网络结构分为2个层次，即核心层和边缘层。核心层由大区节点组成，配备大容量路由交换机，节点之间网状网连接。边缘层由设置在铁路局所在地的骨干节点组成，配备多种接口的路由交换机、路由器等设备。边缘层节点通过边界路由器与核心层的路由交换机互连。–本地网•SGSN、GGSN在路局所在地设置，其中GGSN在北京设一对、互为备份(双机热备)作为外网出口。•在铁道部设置全网唯一的BG、CG和全网DNS。•远期根据业务发展，可以逐步增设SGSN、GGSN和DNS。33GPRS节点设置示意图(北京)核心数据网与同址设置与同址设置34三、GSM-R网络规划--支撑网•信令网–根据铁路GSM-R网络业务运用特征，单独建立NO.7信令网。用以支持MSC间、MSC与HLR和BSC间、SGSN与HLR间、SCP与SSP间的组网需要。–网络建设初期，采用信令点直联方式。•网管系统–建设二级网管系统，即铁道部网管中心和本地网管中心。–铁道部网管中心设置在北京。本地网管中心与MS