GSM-R铁路综合数字移动通信系统

2020/2/1212020/2/121GSM-R铁路综合数字移动通信系统学习交流资料2020/2/1222020/2/122目录一.什么是GSM-R二.GSM-R建设的意义三.GSM-R系统介绍四.GSM-R网络规划五.GSM-R调度通信系统六.国内GSM-R发展现状2020/2/1232020/2/123一、什么是GSM-RGSM-R（GlobleSystemofMobileforRailway）专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专用系统，它基于GSM并在功能上有所超越，是成熟的技术。是通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一种技术体制。2020/2/1242020/2/124一、什么是GSM-R铁路相对GSM公网的特殊需求：（1）用户级别不同（高级语音呼叫，包括：组呼、群呼、增强多优先级与强拆）（2）功能寻址（调度）（3）基于位置的寻址（机车呼叫前方车站、后方车站）（4）高速情况下的移动通信（5）大量特殊的数据业务需求（列控、列尾、车次号等）2020/2/1252020/2/125一、什么是GSM-R公网技术体制：GSM、CDMA铁路专网技术体制：（1）无线列调（2）模拟集群：SMRATZONE（广深试验）、MPT1327（北京局、柳南）、UNIDEN（北京、成都、上海等）（3）数字集群：TETRA（秦沈）、GT800（重庆）、GOTA（长春）（4）GSM-R（欧洲）2020/2/1262020/2/126二、GSM-R建设的意义1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。（1）投资方面：系统分散建设，投资浪费。（2）系统功能方面：功能单一，不具备网络能力；频率利用率低，容量有限；话音、数据业务争抢信道，传输可靠性低，数据传输能力差。（3）存在的问题：枢纽地区干扰严重；是开放系统，不具保密性。2020/2/1272020/2/127二、GSM-R建设的意义2、铁路发展出现许多新业务需求：（1）客运专线的业务需求：不中断传输，速率至少2.4kbps（2）货运专线机车同步控制传输（3）车地信息化数据传输的需要（4）有线、无线调度两网融合的需求因此，既有系统无法满足铁路新业务需求，应建立一个能完善解决铁路新业务需求、高安全可靠性、联网能力强、可满足高速、重载运输及信息化需求的通信系统。2020/2/1282020/2/128二、GSM-R建设的意义3、欧洲选择GSM-R的原因（1）取代落后的模拟设备、提升系统性能的需要；（2）欧洲铁路互通性的需要；（3）新业务的需要（欧洲列车控制系统）2020/2/1292020/2/129二、GSM-R建设的意义GSM-R在欧洲的发展状况：目前已在欧洲13个国家开始广泛实施，具体包括：德国、英国、法国、意大利、斯洛伐克、荷兰、瑞典、瑞士、西班牙、捷克、芬兰、挪威、比利时。其中，瑞典、德国、意大利、瑞士、挪威、西班牙、荷兰等7个国家开通了商用GSM-R网络。最早开始建设的国家：瑞典（1998年）在全国范围内普速干线建设的国家：意大利（7500km）、荷兰（2800km）GSM-R覆盖里程最长的国家：德国（36000km）最早在高速线开通ETCS2的国家：意大利，罗马－那不勒斯，2005年12月21日商用，运营时速347km/h；米兰－都灵2006年2月10日正式商用运行，设计时速350km/h。2020/2/12102020/2/1210三、GSM-R系统介绍终端设备IPGbGnSMSCACBSCBTS电路域数字应用系统铁路调度通信系统调度台车载台车站台手持台OMCSIM卡系统管理铁路应用系统外部分组数据网OSSGPRSBSSINSSSCBCBTSSGSNGGSNPCUGRISTRAU其他通信网无线固定台MSC/VLR/GCR/IWFHLR/AuCSMPSMAPSCPSSPGMSCTCP/IPUmAbisAC/DMSC/VLRPRIPRIE/GNo.7LNo.7SCEPNo.7终端设备有线终端无线终端GbGnGr2020/2/12112020/2/1211三、GSM-R系统介绍1、网络子系统（NSS）：（1）移动交换子系统（SSS）主要完成用户的业务交换功能，完成用户数据与移动性管理、安全性管理。（2）移动智能网（IN）子系统是在SSS中引入的智能网功能实体，将网络交换功能和业务控制功能相分离，实现对呼叫的智能控制。（3）通用分组无线业务（GPRS）子系统负责为无线用户提供分组数据承载业务。GPRS核心层：由SGSN、GGSN、DNS、RADIUS等功能实体组成；GPRS无线接入层：由PCU、基站、终端等组成。利用GSM-R系统的设备资源，保护投资；与GSM-R系统共用频率资源；2020/2/12122020/2/1212三、GSM-R系统介绍2、基站子系统（BSS）BSS通过无线接口直接与移动台相接，负责无线信号发送接收和无线资源管理；与MSC相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。基站控制器（BSC）编译码和速率适配单元（TRAU）小区广播短消息中心（CBC）基站收发信机（BTS）弱场设备（直放站、漏缆）BSS移动终端MSCUm接口A接口2020/2/12132020/2/1213三、GSM-R系统介绍3、运行与支持子系统（OSS）（1）网管:交换、智能网、GPRS网管、基站网管、直放站网管等。（2）SIM卡管理系统:铁道部管理中心、路局发卡中心两级结构（3）计费、结算、营帐、客服子系统2020/2/12142020/2/1214三、GSM-R系统介绍4、终端设备终端是供GSM-R系统用户直接操作、使用，用来接入GSM-R网的设备，包括移动台和无线固定台。（1）移动台包括（机车、汽车）车载台，手持台、列控数据传输设备、列尾信息传输设备和防灾检测信息传输、车辆安全检测信息传输终端等。移动台由移动设备和SIM卡组成。（2）无线固定台为非移动状态下使用的无线终端，具备与移动台相同的业务功能。2020/2/12152020/2/1215三、GSM-R系统介绍1、业务类型（1）语音业务VBS、VGCS、紧急呼叫、多方通信（2）数据业务电路交换数据传输业务短消息业务分组交换数据传输业务（GPRS）（3）智能业务功能寻址业务位置寻址业务铁路紧急呼叫2020/2/12162020/2/1216三、GSM-R系统介绍2、业务模型2020/2/12172020/2/1217三、GSM-R系统介绍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T302120K212Y333L2922功能寻址2020/2/12182020/2/1218三、GSM-R系统介绍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T302120K212Y333L2922基于位置的寻址2020/2/12192020/2/1219三、GSM-R系统介绍2、业务实现方式业务类别主要应用实现方式1、列控类列控、同步操控、调车机车信号和监控信息电路域数据传输2、调度指挥类无线列调话音通信车次号、调度命令、近路预告信息GPRS3、运行安全监控类列尾、接近预警、工况运况信息、综合维护信息GPRS4、其他应急语音、站场及其他公务移动通信、静图话音＋数据2020/2/12202020/2/1220三、GSM-R系统介绍3、CTCS3级系统车载单元无线闭塞中心2020/2/12212020/2/1221四、GSM-R网络规划核心网规划北京TMSC武汉TMSC西安TMSC呼和浩特哈尔滨沈阳北京太原南昌上海济南拉萨西宁乌鲁木齐兰州广州武汉郑州柳州西安昆明成都2020/2/12222020/2/1222四、GSM-R网络规划普通单网BSCMSC设计电平－92/-95/-98dBm2020/2/12232020/2/1223四、GSM-R网络规划交织单网BSCMSC设计电平－92/-95dBm2020/2/12242020/2/1224四、GSM-R网络规划同址双网BSC1BSC2MSC2MSC12020/2/12252020/2/1225四、GSM-R网络规划交织双网MSC2BSC1MSC1设计电平－92/-95dBmBSC22020/2/12262020/2/1226四、GSM-R网络规划无线覆盖——覆盖指标终端种类业务种类接收天线位置终端速度(km/h)覆盖概率Prmin（dBm）列调机车台话音及调度数据机车顶部未限定95%-98列控机车台列控数据机车顶部v≤22095%-95220＜v≤28095%-95～-92280＜v95%-922020/2/12272020/2/1227四、GSM-R网络规划无线覆盖——弱场解决方案直放站＋漏泄同轴电缆/天线方案设计、网络优化时应注意：同频干扰来自同一个基站的基站信号和直放站信号如有交叉，则两个信号的时延差应小于15μs。2020/2/12282020/2/1228四、GSM-R网络规划基站容量和频率规划基站容量：话务模型和用户分布决定基站容量（1）语音业务：0.015erl（2）电路域数据：列控：1信道/列车同步操控：3－4信道/列车（3）分组域数据：列尾、车次号、调度命令，约2个信道。2020/2/12292020/2/1229四、GSM-R网络规划3、基站容量和频率规划频率配置GSM-R共4MHz频率带宽：885－889MHz(移动台发，基站收，上行)930－934MHz(基站发，移动台收，下行)双工收发频率间隔45MHz，相邻频道间隔为200kHz。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。2020/2/12302020/2/1230五、GSM-R调度通信系统2020/2/12312020/2/1231五、GSM-R调度通信系统个别呼叫：移动终端呼叫固定或移动终端组呼：移动或固定终端发起组呼广播呼叫：在特定区域内进行呼叫；一方说，多方听的点对多点通信；快速呼叫建立；呼叫优先级紧急呼叫：移动发起方以紧急呼叫组ID发起优先级为0级的紧急呼叫。紧急情况，可以发起“299或599”呼叫2020/2/12322020/2/1232六、国内GSM-R发展现状GSM-R无线网建设现状：已建线路：3条，大秦线：666公里，货运专线，同站址双网，同MSC青藏线：1142公里，新建线路，同站址双网，异MSC胶济线：473公里，客货混运线路，单网待建线路：客专，京津城际，武广、广深港、石太、郑西2020/2/12332020/2/12332020/2/12342020/2/1234大秦线机车同步操控系统地面应用节点大同分局秦皇岛分局GSM-R网络PRI接口MSC基站基站51@100ton51@100ton太原局机房大秦线机车同步操控系统2020/2/12352020/2/1235通信子系统应用子系统30B+DGSM-R网络机车1机车2机车3机车4Locotrol控制单元Locotrol控制单元Locotrol控制单元Locotrol控制单元GSM-R车载通信单元GSM-R车载通信单元GSM-R车载通信单元GSM-R车载通信单元RS-232应用数据端口RS-232控制数据端口RS-232应用数据端口RS-232应用数据端口RS-232应用数据端口RS-232控制数据端口RS-232控制数据端口RS-232控制数据端口BTSBSCMSC通信接入单元编组控制单元Locotrol地面应用节点2020/2/12362020/2/1236