GSM-R在鐵路通信中的應(yīng)用

1、摘要摘要本論文從 GSM-R 在鐵路應(yīng)用中的發(fā)展歷史開始，詳細(xì)介紹了 GSM-R 的基本原理，通過與 GSM 系統(tǒng)的對(duì)比，突出了 GSM-R 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。通過與 450MHz 無線列調(diào)系統(tǒng)的比較，對(duì) GSM-R 系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功能進(jìn)行了比較詳細(xì)的說明,并對(duì)鐵路通信優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)、語音組呼、語音廣播、功能尋址、基于位置尋址等技術(shù)進(jìn)行了分析。并通過 GSM-R 在青藏以及武廣鐵路中的應(yīng)用，對(duì) GSM-R 技術(shù)在中國鐵路中的發(fā)展以及應(yīng)用推廣進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：GSM；450MHz；蜂窩移動(dòng)通信；GSM-RAbstractAbstractThis paper from GSM-R in railwa

2、y applications development history began, details the basic principles of GSM-R by comparison with the GSM system, highlighting the advantages of GSM-R system. By comparison with 450MHz wireless column conditioning system, the main business functions GSM-R system is a more detailed explanation, and

3、railway traffic prioritization, voice group calls, voice broadcast, functional addressing, location-based addressing, etc. techniques are analyzed. By GSM-R application in the Qinghai-Tibet Railway and the Wuhan-Guangzhou, the GSM-R technology for the development and application in China to promote

4、railway were discussed.Keywords:Keywords: GSM; 450MHz; Cellular mobile communication; GSM-R目 錄第一章 緒 論.1第二章 GSM-R 基本原理 .3 第一節(jié) 區(qū)域覆蓋 .3 一、面狀覆蓋 .3 二、線狀覆蓋 .5 第二節(jié) GSM-R 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).6 一、GSM-R 系統(tǒng)組成 .6 二、GSM-R 的新特性 .9第三章 GSM-R 的主要業(yè)務(wù)功能 .10 第一節(jié) 450MHZ無線列調(diào)設(shè)備存在的主要問題 .10 一、450MHz 系統(tǒng)無法滿足 TDCS 系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)傳輸.10 二、450MHz 場(chǎng)強(qiáng)覆蓋滿足

5、不了鐵道部的有關(guān)規(guī)定.10 三、無線列調(diào) 450MHz 場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域易受到干擾 .10 第二節(jié) GSM-R 的主要業(yè)務(wù)及其功能.11 一、GSM 業(yè)務(wù).11 二、高級(jí)語音組呼業(yè)務(wù) .12 三、鐵路特色業(yè)務(wù) .13 四、鐵路應(yīng)用 .14 第三節(jié) GSM-R 的優(yōu)勢(shì).15 一、低速鐵路 450MHz 無線列調(diào)存在的缺陷 .15 二、高速鐵路 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信 .15 三、GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì).16第四章 GSM-R 在中國鐵路中的應(yīng)用和發(fā)展 .17 第一節(jié) 我國鐵路通信領(lǐng)域應(yīng)用 GSM-R 技術(shù)的發(fā)展方向 .17 第二節(jié) GSM-R 系統(tǒng)在我國的應(yīng)用情況.17結(jié) 束 語 .19致謝.

6、20參考文獻(xiàn).210第一章 緒 論鐵路是我國國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，鐵路的運(yùn)輸能力直接影響著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著鐵路跨越式的發(fā)展，鐵路通信系統(tǒng)也迎來了劃時(shí)代的轉(zhuǎn)變，近年來隨著運(yùn)輸量的日益增長，使得列車重量加大，列車編組加長。GSM-R 技術(shù)是基于成熟、通用的公共移動(dòng)無線通信系統(tǒng) GSM 平臺(tái)之上，專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式移動(dòng)無線通信技術(shù)。在鐵路通信中，它能夠提供定制的附加功能，如優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)插功能、話音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數(shù)據(jù)通信等，是一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。鐵路無線全球通信系統(tǒng) GSM-R 的建設(shè)和使用，表明中國鐵路正不斷吸取國外鐵路的先

7、進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果，努力提升自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)和規(guī)模水平，加快發(fā)展步伐，爭取在較短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸能力滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。 1993 年國際鐵路聯(lián)盟（UIC）與歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）協(xié)商，提出了歐洲各國鐵路下一代無線通信以 GSM PHASE 2+為標(biāo)準(zhǔn)的 GSM-R 技術(shù)，這一提議在 1995 年經(jīng)UIC 評(píng)估并最終確認(rèn)。1997 年，24 個(gè)國家的 32 個(gè)鐵路組織簽署了 GSM-R 諒解備忘錄，簽字的鐵路組織至少要將 GSM-R 用于過境運(yùn)輸通信。1999 年的一個(gè) GSM-R 網(wǎng)絡(luò)在瑞典到丹麥的 Oresund 大橋建成并投入運(yùn)營。隨后，瑞士、德

8、國、意大利、比利時(shí)、英國、荷蘭、法國、西班牙、芬蘭、挪威、捷克、匈牙利、俄羅斯、等相繼建設(shè)了自己的GSM-R 系統(tǒng)。歐洲各國在選擇發(fā)展新一代鐵路綜合數(shù)字調(diào)度移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，經(jīng)過了非常周密的標(biāo)準(zhǔn)制定、實(shí)驗(yàn)論證、法律準(zhǔn)備、實(shí)施計(jì)劃，GSM-R 在世界鐵路移動(dòng)通信應(yīng)用是成功的，歐洲建設(shè)和發(fā)展 GSM-R 的經(jīng)驗(yàn)為我國鐵路移動(dòng)通信的建設(shè)提供了借鑒。我國鐵路列車無線調(diào)度通信開始于 20 世紀(jì) 50 年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)無線調(diào)度電臺(tái)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，無線調(diào)度電臺(tái)采用電子管電路，設(shè)備笨重，耗電量大，未那得到推廣。6070 年代中期，中國特道科學(xué)研究院研制了 150MHz 晶體管電路的同頻單工 TW-

9、8A 型列車無線調(diào)度電臺(tái)，其具有干擾小、體積小和耗電少等優(yōu)點(diǎn)，所以在1975 年鑒定生產(chǎn)后，很快得到推廣，裝備在各調(diào)度區(qū)段車站和機(jī)車，后來為適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)又改為 TW-8B(C、D)型，自 20 世紀(jì) 70 年代中期開始，列車無線調(diào)度通信迅速發(fā)展。為減少電氣化區(qū)段對(duì) 150MHz 的干擾及克服 150MHz 頻段頻率資源少的問題，列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)的工作頻段從 20 世紀(jì) 90 年代開始逐步采用 450MHz 頻段，現(xiàn)在已完成從 150MHz 向 450MHz 頻段的過渡。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)鐵路運(yùn)輸需求越來越高，為了提高運(yùn)輸指揮的效率和能力，相繼在 450MHz 無線列調(diào)系統(tǒng)中

10、增加了無線車次號(hào)校核信息、列車尾部風(fēng)壓報(bào)警信息等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送的功能，為鐵路第五次和第六次大提速做成了貢獻(xiàn)。但是，由于該系統(tǒng)的通信手段采用的是模擬和單信方式，所提供的通信質(zhì)量和業(yè)務(wù)功能拓展與我國高速鐵路、客運(yùn)專線建設(shè)的快速發(fā)展的需求之間的差距在不斷擴(kuò)大，既1有 450MHz 列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，對(duì)于傳統(tǒng)的列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)設(shè)備，其頻率利用率低、樞紐地區(qū)通信干擾嚴(yán)重及可靠性等實(shí)際問題。 針對(duì)上述既有線路上 450MHz 列車無線調(diào)度通信在實(shí)際運(yùn)用中的局限性及存在的問題，以及為滿足鐵路移動(dòng)通信發(fā)展的需要，鐵道部從 1994 年就開始對(duì)專用移動(dòng)通信技術(shù)跟蹤研究，對(duì)在國外鐵路廣泛應(yīng)用的

11、 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)和 TETRA(陸上集群無線電通信)系統(tǒng)進(jìn)行比較，并正式確定將 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)作為我國鐵路移動(dòng)通信的發(fā)展方向。GSM-R 是一種專門為鐵路設(shè)計(jì)的專業(yè)無線數(shù)字通信系統(tǒng)，是基于 GSM 系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，針對(duì)鐵路通信列車調(diào)度、列車控制、支持高速列車等特點(diǎn)，為鐵路運(yùn)營提供定制的附加功能的一種高效經(jīng)濟(jì)的綜合無線通信系統(tǒng)，并將鐵路移動(dòng)通信所具有的特色補(bǔ)充進(jìn)去，構(gòu)成 GSM-R 專用于鐵路的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的解決方案。在鐵路通信中，它能夠提供定制的附加功能，如優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)插功能、話音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數(shù)據(jù)通信等，GSM-R 能滿足列車運(yùn)行速度為050

12、0kmh 的無線通信要求，安全性能好，是一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。鐵路無線全球通信系統(tǒng) GSM-R 的建設(shè)和使用，表明中國鐵路正不斷吸取國外鐵路的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果，努力提升自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)和規(guī)模水平，加快發(fā)展步伐，爭取在較短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸能力滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。因此，目前列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)包括 450MHz 列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)和利用GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)承載的列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)。在既有線路上大多數(shù)還是采用 450MHz 列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)，隨著鐵路發(fā)展的需求，將逐步向 GSM-R 升級(jí)換代。而在高速鐵路上列車無線調(diào)度通信無論是語

13、音，還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)均是由 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)承載。針對(duì)機(jī)車交路的不確定性，機(jī)車由可能運(yùn)行在既有線 450MHz 列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)覆蓋區(qū)段，也有可能運(yùn)行在開通 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)段。2第二章 GSM-R 基本原理第一節(jié) 區(qū)域覆蓋蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)誕生于 20 世紀(jì) 80 年代，第一代的模擬蜂窩系統(tǒng)解決了移動(dòng)電話業(yè)務(wù)中長期存在的阻塞和服務(wù)質(zhì)量差的問題。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，模擬蜂窩系統(tǒng)在用了十年左右的時(shí)間就被淘汰了，新的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)成為移動(dòng)通信的主流。根據(jù)鐵路的沿線情況，GSM-R 系統(tǒng)可以再沿線鐵路采用線狀覆蓋，在車站及樞紐地區(qū)采用面狀覆蓋，如圖 2-1 所示：圖 2-1 GSM-R

14、 系統(tǒng)的區(qū)域覆蓋以下將從面狀覆蓋和線狀覆蓋兩種覆蓋方式的角度來介紹 GSM-R 工作原理。一、面狀覆蓋在面狀覆蓋的服務(wù)區(qū)中，通常采用正六邊形的鐵路基站小區(qū)形狀。六邊形比正方形和正三角形在半徑相同的情況下，正六邊型基站小區(qū)的中心間隔最大，各基站的干擾最?。唤化B距離最小，便于實(shí)現(xiàn)跟蹤交換；覆蓋面積最大，對(duì)于同樣大小的服務(wù)區(qū)域，采用正六邊形構(gòu)成基站小區(qū)制所需的基站數(shù)少、最經(jīng)濟(jì)；所需頻率個(gè)數(shù)最少，頻率利用率高。因此，鐵路基站小區(qū)形狀一般采用正六邊形。 在蜂窩網(wǎng)中，可以實(shí)現(xiàn)在相隔距離足夠遠(yuǎn)的基站小區(qū)之間進(jìn)行同頻復(fù)用。通常把若干個(gè)使用全部頻率的基站小區(qū)組成的集合稱為一個(gè)簇（也稱區(qū)群），把不同卒中使用相同頻

15、率的基站小區(qū)稱為同頻小區(qū)，任意兩個(gè)同頻小區(qū)之間的距離稱之為同頻復(fù)用距離。為了避免同頻小區(qū)之間的干擾，必須選定一個(gè)合適的同頻復(fù)用距離。構(gòu)成一個(gè)簇必須滿足：簇的區(qū)域能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個(gè)面積；相鄰簇間同頻小區(qū)的距離相等且為最大。設(shè)一個(gè)簇中的小區(qū)數(shù)為,滿足以上條件的的取值NN是有限的，可以通過式 2-1 確定的值。 N （2-1）22Niijj3其中， ，為非零正整數(shù)。這一公式提供了尋找最近的同頻小區(qū)的方法：沿某一ij小區(qū)的任意一條六邊形鏈移動(dòng) 個(gè)小區(qū)后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 60 度后再移動(dòng)個(gè)小區(qū)，此時(shí)ij到達(dá)的小區(qū)即為同頻小區(qū)。圖 2-2 為 =3，=2，=19 的情況。ijN圖 2-2 尋找同頻小

16、區(qū)的方法設(shè)兩個(gè)同頻小區(qū)之間的同頻復(fù)用距離為，小區(qū)的半徑為可用下式計(jì)算DR （2-2）3DNR由 2-2 式可見，基站小區(qū)的半徑越小，同頻復(fù)用距離就越小，頻率利用率就越高。但是如果同頻復(fù)用距離越小，同頻小區(qū)之間的干擾就會(huì)越大。為了更好的表達(dá)頻率D復(fù)用率與系統(tǒng)容量之間的關(guān)系，我們引用與的比值來作為衡量系統(tǒng)容量的一個(gè)重DR要參數(shù)，這一比值稱為同頻復(fù)用比，用來表示： Q （2-3）3DQNR4可見，的值只與簇的大小有關(guān)，的值越小，系統(tǒng)容量越大；但是值大可以QQQ提高傳播質(zhì)量，因?yàn)橥l干擾小。在實(shí)際的蜂窩系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要恰當(dāng)?shù)倪x擇值，在Q容量和干擾之間進(jìn)行折衷。目前常用的蜂窩網(wǎng)簇的結(jié)構(gòu)有=3、4、7 和

17、9。N二、線狀覆蓋 GSM-R 應(yīng)用于鐵路，主要采用線狀覆蓋方式。線狀覆蓋的基本原理與面狀覆蓋類似，只是在基站小區(qū)頻率組的分配和重疊區(qū)的問題上要單獨(dú)考慮。鐵路沿線的覆蓋示意圖如圖 2-3 所示：圖 2-3 鐵路沿線的覆蓋示意（一）頻率的分配 在線狀覆蓋中，一般以圓形小區(qū)為模型來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，如圖 2-4 所示。沿著覆蓋區(qū)域的分布按照 n 個(gè)基站小區(qū)為一組的間隔可以進(jìn)行頻率復(fù)用，n 的取值要考慮到頻率利用率、同頻干擾和建網(wǎng)成本，一般可以取 2、3、4。 f f1 1f fn nf f1 1f f2 2f f2 2f fn n圖 2-4 線狀覆蓋的頻率復(fù)用（二）重疊區(qū)的確定 在鐵路或公路的覆蓋中

18、，移動(dòng)臺(tái)往往處于高速移動(dòng)狀態(tài)，信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)變化復(fù)雜，很難確定相鄰基站小區(qū)的覆蓋邊界，通常從場(chǎng)強(qiáng)的平均變化這一意義上來理解覆蓋區(qū)域。為了保證在覆蓋區(qū)域盡可能不出現(xiàn)弱場(chǎng)區(qū)，要保證相鄰基站小區(qū)間有一定的重疊范圍。確定重疊區(qū)的大小是一個(gè)很復(fù)雜的問題，如果重疊區(qū)太小，可能會(huì)出現(xiàn)弱場(chǎng)區(qū)；重疊區(qū)太大同頻干擾增大，越區(qū)切換時(shí)間太長，不易控制，因此要恰當(dāng)設(shè)計(jì)重疊區(qū)域的大小。5圖 2-5 線狀覆蓋的同頻干擾在圖 2-5 中，假設(shè)移動(dòng)臺(tái)位于基站小區(qū) A 的邊界 P 點(diǎn)，基站小區(qū)半徑為 R，路徑損耗指數(shù)為 4。采用兩基站小區(qū)、三基站小區(qū)、基站小區(qū)的頻率復(fù)用方案得到的移動(dòng)臺(tái)接收 nC/I 值分別為: 兩基站小區(qū)復(fù)用 （2

19、-4）40log()32CRdBIRa 三基站小區(qū)復(fù)用 (2-5）40log()53CRdBIRa 基站小區(qū)復(fù)用 （2-6）n40log()(21)CRdBInRna 因此，可以根據(jù)式 2-6 和的設(shè)計(jì)要求，求出重疊區(qū)的寬度。ICa第二節(jié) GSM-R 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、GSM-R 系統(tǒng)組成GSM-R 系統(tǒng)以 GSM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，并進(jìn)入 GPRS 和智能網(wǎng)設(shè)備，對(duì)相關(guān)硬件和軟件進(jìn)行了功能適配，能夠?yàn)殍F路用戶提供各種基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。典型的 GMS-R 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 2-6 所示：6圖 2-6我國鐵路采用的 GSM-R 系統(tǒng)主要由 GSM-R 終端、基站子系統(tǒng)（BSS)、網(wǎng)路交換子系統(tǒng)（NSS）、

20、智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IS）、通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（GPRS）、運(yùn)行和維護(hù)子系統(tǒng)（OSS）。（一）GSM-R 終端 GSM-R 終端由移動(dòng)設(shè)備和用戶識(shí)別模塊（SIM）兩部分組成。移動(dòng)設(shè)備完成用戶信息以及信令的收發(fā)和處理。除了通過無線接口接入 GSM-R 系統(tǒng)外，移動(dòng)設(shè)備必須提供與使用者之間的接口，比如完成通話呼叫所需的話筒、揚(yáng)聲器、顯示屏和按鍵。GSM-R終端另外一個(gè)重要的組成部分是用戶識(shí)別模塊（SIM）, 它包括所有與用戶有關(guān)的信息，其中也包括健全和加密信息。使用 GSM-R 標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)臺(tái)都插入 SIM 卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時(shí)，可以不用 SIM 卡的情況下操作移動(dòng)臺(tái)。GSM-R 系統(tǒng)是通過

21、 SIM 卡來識(shí)別移動(dòng)個(gè)電話用戶的。（二）基站子系統(tǒng)（BSS） 基站子系統(tǒng)（BSS）主要由一個(gè)基站控制器（BSC）和若干個(gè)基站收發(fā)機(jī)（BTS）組成。從功能上來看，基站子系統(tǒng)（BSS）通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)相連，負(fù)責(zé)無線發(fā)射接收和無線資源管理；通過 A 接口與 NSS 相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信連接，并且傳送系統(tǒng)信令和用戶信息。（三）網(wǎng)路交換子系統(tǒng)（NSS） 網(wǎng)路交換子系統(tǒng)（NSS）建立在移動(dòng)交換中心（MSC）上，負(fù)責(zé)端到端的呼叫，7用戶數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)性管理和其他網(wǎng)絡(luò)連接。NSS 通過 A 接口連接 BSS，與其他網(wǎng)絡(luò)的連接決定于所連接網(wǎng)絡(luò)的類型。NSS 提供的主要功能如

22、下： 為用戶移動(dòng)提供特定功能，如尋呼 呼叫過程中對(duì)無線資源的管理。 管理與 BSS 之間的信令協(xié)議。 位置登記，即 VLR 之間的互聯(lián)。 切換過程。 查詢 HLR 獲得 MS 的漫游號(hào)碼。 與其他移動(dòng)功能實(shí)體交換信令信息。 管理語音組呼、語音廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆的呼叫建立。 用戶的鑒權(quán)。基本的 NSS 由六個(gè)功能實(shí)體組成，分別是：移動(dòng)交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（HIR）、拜訪位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AuC）、設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)和互聯(lián)功能單元（IWF）。另外，NSS 中還可以有實(shí)現(xiàn)語音組呼和語音廣播的實(shí)體（GCR）,由于短消息業(yè)務(wù)的短消息服務(wù)中心（SMS-SC） 和統(tǒng)計(jì)

23、服務(wù)器，這些功能實(shí)體可以根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇。（四）移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）GSM-R 智能網(wǎng)以 ITU-T 智能網(wǎng)為基礎(chǔ)，在 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)中增加了基于 CAMEL3（Cust-omised Applications for Mobile Network Enhanced Logic,Phase3)協(xié)議的業(yè)務(wù)功能。GSM-R 智能網(wǎng)使得 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)能夠靈活、方便地實(shí)現(xiàn)部分鐵路特定的業(yè)務(wù)，并在將來引入新業(yè)務(wù)時(shí)候，減少對(duì) GMS-R 網(wǎng)絡(luò)改造。智能網(wǎng)的基本思想是依靠 No.7 信令網(wǎng)和大型機(jī)中數(shù)據(jù)庫的支持，將網(wǎng)絡(luò)的交換功能和控制功能相分離；簡化交換機(jī)的軟件，使之只能完成基本的接續(xù)功能；

24、引入業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP），具體怎樣根據(jù)智能業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯完成呼叫的接續(xù)步驟，由 SCP 來決定；交換機(jī)采用開放式結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口與業(yè)務(wù)控制點(diǎn)相連。這樣，需要增加或者修改新業(yè)務(wù)的時(shí)候，不必改動(dòng)各交換中心的交換機(jī)，只要在業(yè)務(wù)控制點(diǎn) SCP 中增加或修改新業(yè)務(wù)邏輯，并在大型集中數(shù)據(jù)庫中增加新的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)即可。（五）通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（GPRS）GPRS 子系統(tǒng)主要由 GPRS 服務(wù)節(jié)點(diǎn)（SGSN）、GPRS 網(wǎng)絡(luò)管理支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）、分組控制單元（PCU）、域名服務(wù)器（DNS）、認(rèn)證服務(wù)器（RADIUS）、GPRS 接口服務(wù)器（GPIS）、GPRS 歸屬服務(wù)器（GROS）等點(diǎn)組成。通用

25、分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）是在GSM 技術(shù)的基礎(chǔ)上提供的一種端到端的分組業(yè)務(wù)。GPRS 最大限度重用已有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，提供高效的無線資源利用率，無線接入速率可達(dá) 171.2kbit/s。GPRS 系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)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。GPRS 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：8可以固定、動(dòng)態(tài)的分配信道，多用戶共享信道。一個(gè)用戶可以同時(shí)使用 18 個(gè)時(shí)隙，空中接口支持 CS1CS10 共計(jì) 4 中編碼方式，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 10170kbit/s。用戶永遠(yuǎn)在線，但是只有在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，才能占用無線資源信道。用戶與網(wǎng)絡(luò)的交互，是按照會(huì)話進(jìn)行管理的，傳輸信息時(shí)，用戶

26、需激活申請(qǐng)PDP 場(chǎng)景。在無線數(shù)據(jù)傳順 上具有較強(qiáng)的保密性和可靠性，它支持前向糾錯(cuò)、自動(dòng)反饋重發(fā)、全程加密等功能。OSS 包括無線網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（OMC-R)、交換網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（OMC-S)、GPRS 網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（OMC-D)和直放站管理子系統(tǒng)（OMC-T)。操作維護(hù)子系統(tǒng)（OSS）是操作人員與系統(tǒng)設(shè)備之間的中介，它實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中運(yùn)行與維護(hù)，完成了包括移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)等功能。它的一側(cè)與設(shè)備相連（不包括 BTS，對(duì)BTS 的運(yùn)行維護(hù)是經(jīng)過 BSC 進(jìn)行管理），另一側(cè)是作為人機(jī)接口的計(jì)算機(jī)工作站。這些專門用于運(yùn)行維護(hù)的設(shè)備被稱為運(yùn)行維護(hù)中心（OMC）。系統(tǒng)的每一個(gè)組

27、成部分都可以通過特有的網(wǎng)絡(luò)連接至 OMC，從而實(shí)現(xiàn)集中維護(hù)。二、GSM-R 的新特性相對(duì)于 GSM 技術(shù)體系,GSM-R 系統(tǒng)除具有 GSM 系統(tǒng)的全部功能和全部網(wǎng)元設(shè)備外,又增加了新的功能特性,以適應(yīng)鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求,具體包括（一)ASCI 特性在完全兼容 GSM PhaseZ+階段的基礎(chǔ)上,GSM-R 增加了 ASCI(高級(jí)語音呼叫業(yè)務(wù))特性,為專用移動(dòng)通信網(wǎng)提供更多的語音調(diào)度服務(wù)功能需求。ASCI 特性包括了eMLPP、VGCS、VBS 等。（二)鐵路特殊語音業(yè)務(wù)需求GSM-R 利用 GSM 的技術(shù)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了鐵路特殊業(yè)務(wù)需求,包括功能號(hào)呼叫和管理，接入矩陣，基于位置的尋址、基

28、于位置的呼叫限制等。（三）鐵路專用應(yīng)用需求鐵路行業(yè)專用的應(yīng)用需求也可以通過 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。例如尾部風(fēng)壓檢測(cè)、列車自動(dòng)控制(ATC)、無線車次號(hào)信息、調(diào)度命令收發(fā)等業(yè)務(wù)需求。上述應(yīng)用實(shí)際上利用了GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò),通過安裝 GSM-R 通信模塊建立連接,將 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的電路域、分組域作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò),在其上開發(fā)各種鐵路專用應(yīng)用,從而實(shí)現(xiàn)了全面的人機(jī)交互和控制,完成對(duì)列車各個(gè)部位和各種功能的監(jiān)控。對(duì)于以上 GSM-R 的新特性，將在下一章做詳細(xì)介紹。9第三章 GSM-R 的主要業(yè)務(wù)功能隨著鐵路運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，對(duì)鐵路通信的業(yè)務(wù)要求也越來越高，鐵路無線列調(diào)也由模擬的 450MHz 通信

29、向 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信轉(zhuǎn)型，下面將對(duì) 450MHz 無線列調(diào)通信存在的不足和 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行對(duì)比分析。第一節(jié) 450MHz 無線列調(diào)設(shè)備存在的主要問題一、450MHz 系統(tǒng)無法滿足 TDCS 系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)傳輸400kHz+450MHz 組合列調(diào)系統(tǒng)主要為了車機(jī)聯(lián)控的使用，既保證了區(qū)間信號(hào)強(qiáng)弱區(qū)信息的傳輸，有保證了站內(nèi)和平坦地區(qū)的接收，滿足山區(qū)電氣化鐵路感應(yīng)無線列調(diào)車機(jī)聯(lián)控通話的要求。由于 400kHz 感應(yīng)列調(diào)系統(tǒng)區(qū)間沒有中轉(zhuǎn)設(shè)備，400kHz 頻段易受電氣化干擾影響以及天線長度的限制，在區(qū)間隧道地區(qū)，直接通過電氣化接觸網(wǎng)不能完整有效的傳輸 TDCS 系統(tǒng)的數(shù)字信令

30、。二、450MHz 場(chǎng)強(qiáng)覆蓋滿足不了鐵道部的有關(guān)規(guī)定根據(jù)鐵道部有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：相鄰兩車站電臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)連續(xù)覆蓋，車站電臺(tái)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋一般不小于兩電臺(tái)之間距離的。地形復(fù)雜地段允許場(chǎng)強(qiáng)覆蓋偏移，但應(yīng)保證車站21電臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)連續(xù)覆蓋不小于 3 公里。本站電臺(tái)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋一般不宜超過鄰站。在滿足信噪比的要求下，場(chǎng)強(qiáng)覆蓋地點(diǎn)，時(shí)間概率不小于 95%。由于現(xiàn) 400KHz 系統(tǒng)不能有效的傳輸 TDCS 系統(tǒng)的數(shù)字信令，450MHz 場(chǎng)強(qiáng)覆蓋達(dá)不到 95%的規(guī)定，所以 450MHz 無線列調(diào)系統(tǒng)無法滿足 TDCS 系統(tǒng)對(duì)無線通信的要求。三、無線列調(diào) 450MHz 場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域易受到干擾由于 450MHz 的電平值韋 90dB

31、V，處于很多民用無線電信號(hào)的波段上，因此經(jīng)常受到干擾，影響列車正常運(yùn)行。尤其在一些無線電波傳播弱場(chǎng)區(qū)，干擾問題更是成為列車安全運(yùn)行的一大隱患。另外在業(yè)務(wù)的提供能力方面，450 MHz 無線列調(diào)系統(tǒng)通過多年的改進(jìn)和研發(fā)，受技術(shù)體制限制，目前只能開展單一的語音對(duì)講業(yè)務(wù)，具有低速率的數(shù)傳功能。由于本身系統(tǒng)制式的原因，語音通話存在干擾，在保密性和安全性上存在不足，對(duì)加載的車次號(hào)及調(diào)度命令的傳輸、列尾風(fēng)壓信息傳輸?shù)目煽啃圆桓?。因此，我們引入?GSM-R 系統(tǒng)，GSM-R 系統(tǒng)可以提供豐富的語音業(yè)務(wù)，如緊急呼叫、組呼業(yè)務(wù)、多優(yōu)先級(jí)通話、信道不足時(shí)強(qiáng)拆低優(yōu)先級(jí)用戶、依據(jù)車次號(hào)、機(jī)車號(hào)、車號(hào)或功能號(hào)進(jìn)行的功

32、能尋址、根據(jù)用戶的位置，對(duì)特殊用戶進(jìn)行呼叫等。除語音業(yè)務(wù)，GSM-R 系統(tǒng)還可提供如短消息、車次號(hào)及調(diào)度命令的傳輸、列尾風(fēng)壓信息的傳輸?shù)葦?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。10第二節(jié) GSM-R 的主要業(yè)務(wù)及其功能GSM-R 是基于 GSM 的基礎(chǔ)設(shè)施及其提供的 ASCI（高級(jí)語音呼叫業(yè)務(wù)），其中包括eM-LPP（增強(qiáng)型多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆）、VGCS（語音組呼）和 VBS（語音廣播），并提供鐵路特有的調(diào)度業(yè)務(wù)，包括功能尋址、功能號(hào)表示、接入矩陣和基于位置的尋址，并以此作為信息化平臺(tái)，是鐵路部門用戶可以在此信息平臺(tái)上開發(fā)各種鐵路應(yīng)用。GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型層次結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示：圖 3-1一、GSM 業(yè)務(wù)GSM

33、業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。基本業(yè)務(wù)按功能又可分為承載業(yè)務(wù)和電信業(yè)務(wù)。承載業(yè)務(wù)是指在兩個(gè)接入點(diǎn)之間傳送信號(hào)的能力。電信業(yè)務(wù)是指為用戶通信提供的包括終端設(shè)備功能在內(nèi)的完整能力的通信業(yè)務(wù)。（1）承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)主要分為以下四類：無限制的數(shù)據(jù)信息（UDI）：這一業(yè)務(wù)是指信息以固定不變的比特率傳輸，保持比特序列的獨(dú)立性和完整性。3.1kHZ 的音頻信息：在 MSC 中常選擇“3.1kHZ 音頻”作為互連功能。當(dāng)需要ISDN 或 PISN 中的 3.1kHZ 音頻業(yè)務(wù)進(jìn)行互連時(shí)，以及需要在互連功能中選擇調(diào)制解調(diào)器時(shí)，就會(huì)使用這項(xiàng)承載業(yè)務(wù)。分組組裝/分拆（PAD）：為一個(gè) PAD 提供一個(gè)異步連接，使 G

34、SM 網(wǎng)絡(luò)的用能夠接入到一個(gè)分組網(wǎng)絡(luò)（PSP-DN/ISDN）中去。11分組：提供一個(gè)同步連接，使 GSM 網(wǎng)絡(luò)的用戶能夠接入到一個(gè)分組網(wǎng)絡(luò)（PSPDN/ISDN）中去。（2）電信業(yè)務(wù)GSM 提供的電信業(yè)務(wù)有：語音業(yè)務(wù)：GSM 所提供的業(yè)務(wù)中，最主要的就是電話業(yè)務(wù)，它為系統(tǒng)內(nèi)部的用戶之間或與其他網(wǎng)絡(luò)的用戶之間提供電話通信。緊急呼叫業(yè)務(wù)：緊急呼叫業(yè)務(wù)是由語音業(yè)務(wù)引申出來的一種特殊業(yè)務(wù)。此業(yè)務(wù)可使移動(dòng)用戶通過一種簡單而統(tǒng)一的手續(xù)接到就近的緊急業(yè)務(wù)中心。短消息業(yè)務(wù)：短消息業(yè)務(wù)可分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)以及小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)。傳真業(yè)務(wù)：傳真業(yè)務(wù)有兩類；交替語音和三類傳真；自動(dòng)三類傳真。交替語音和三類傳真是

35、指語音與三類傳真交替?zhèn)魉偷臉I(yè)務(wù)；自動(dòng)三類傳真是指能夠使用戶經(jīng)GSM 網(wǎng)絡(luò)以傳真編碼信息文件的形式自動(dòng)交換各種函件的業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是指在數(shù)據(jù)終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸與交換。（3）補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)是對(duì)電信基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的修改和補(bǔ)充，一個(gè)補(bǔ)充業(yè)務(wù)可能應(yīng)用與多個(gè)電信業(yè)務(wù)。補(bǔ)充業(yè)務(wù)分為以下幾種：增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆、號(hào)碼識(shí)別、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫完成、多方通話、專有通信、用戶到用戶、呼叫禁止、呼叫轉(zhuǎn)接、遇忙呼叫完成、專用撥號(hào)方案和名字識(shí)別。2、高級(jí)語音組呼業(yè)務(wù)（1）多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆（eMLPP）eMLPP 業(yè)務(wù)分為優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆兩部分。優(yōu)先級(jí)是指結(jié)合快速呼叫的建立為一個(gè)呼叫提供某個(gè)較高的級(jí)別。強(qiáng)拆是搶奪資源，

36、在缺乏空閑資源的情況下，一個(gè)優(yōu)先級(jí)較低的呼叫會(huì)被一個(gè)優(yōu)先級(jí)較高的呼叫強(qiáng)拆。eMLPP 業(yè)務(wù)定義了 7 個(gè)優(yōu)先等級(jí)：A （最高，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用）B （網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用）0 （預(yù)定）1 （預(yù)定）2 （預(yù)定）3 （預(yù)定）4 （最低，預(yù)定）最高的兩個(gè)優(yōu)先級(jí) A 和 B 保留給本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部（同一個(gè) MSC 的控制范圍內(nèi)）的呼叫使用，用于緊急呼叫的網(wǎng)絡(luò)或特殊語音廣播呼叫或語音組呼設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)。其他 5 個(gè)優(yōu)先級(jí) 0、1、2、3、4 可以提供給用戶在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)使用。eMLPP 資源搶占有兩種情況：網(wǎng)絡(luò)資源搶占和用戶接口資源搶占。12網(wǎng)絡(luò)資源搶占指呼叫建立或切換時(shí)，沒有空閑網(wǎng)絡(luò)資源，則終止低優(yōu)先級(jí)呼叫，將資源

37、給高優(yōu)先級(jí)呼叫使用的過程。用戶接口資源搶占指具有較高優(yōu)先級(jí)的呼叫請(qǐng)求與正在進(jìn)行較低優(yōu)先級(jí)通話的用戶建立通信時(shí)，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(jí)呼叫的過程。(2)語音組呼業(yè)務(wù)（VGCS）VGCS 是指一種由多方參加的（GSM-R 移動(dòng)臺(tái)或固網(wǎng)電話）的語音通信方式，其中一人講話、多方聆聽，講話者角色可以轉(zhuǎn)換，工作于半雙工模式下。這項(xiàng)業(yè)務(wù)包括兩種身份的成員，調(diào)度員和移動(dòng)業(yè)務(wù)用戶。調(diào)度員可以是固網(wǎng)用戶或者移動(dòng)個(gè)用戶，最多只能有五個(gè)，可以沒有。移動(dòng)業(yè)務(wù)用戶是指預(yù)定了 VGCS 業(yè)務(wù)的移動(dòng)用戶，數(shù)量不限。系統(tǒng)給主叫用戶和調(diào)度員提供了標(biāo)準(zhǔn)的雙向通道，給所有的被叫用戶分配同一業(yè)務(wù)信道的下行鏈路進(jìn)

38、行接聽。在整個(gè)呼叫過程中調(diào)度員一直占用一對(duì)業(yè)務(wù)信道，其他業(yè)務(wù)用戶要通過搶占上行鏈路來實(shí)現(xiàn)講者和聽者的身份之間的轉(zhuǎn)變。一個(gè) VGCS 通信過程中，某一時(shí)刻只能有一個(gè)“非調(diào)度身份”的移動(dòng)用戶講話，調(diào)度員可以隨時(shí)講話。VGCS 業(yè)務(wù)突破了 GSM 網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的局限性，能夠以簡捷的方式建立組呼叫，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮、緊急通知等特定功能，尤其適用于鐵路的調(diào)度指揮通信。（三）語音廣播呼叫（VBS）VBS 允許一個(gè)業(yè)務(wù)用戶，將話音或者其他用話音編碼傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送到某一個(gè)預(yù)先定義的地理區(qū)域內(nèi)的所有用戶或者用戶組，它工作于單工模式下。VBS 中的講話者沒有像 VGCS 中的角色轉(zhuǎn)換，就是說，講話者（發(fā)起者）只能講

39、，聽話者（接受者）只能聽，因而可以看作是 VGCS 的最簡單形式。同 VGCS 一樣，VBS 也提供了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的呼叫功能，適用于鐵路的調(diào)度指揮通信。3、鐵路特色業(yè)務(wù)為了實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)營應(yīng)用，GSM-R 系統(tǒng)還包含了另外一些鐵路所特有的功能，主要有功能尋址、功能號(hào)表示、接入矩陣、基于位置的尋址。（一）功能號(hào)表示功能號(hào)是將鐵路用戶根據(jù)其當(dāng)前行使是職能進(jìn)行編號(hào)。相比普通的用戶號(hào)碼，利用功能號(hào)進(jìn)行呼叫更符合鐵路的運(yùn)營特色，使得鐵路工作人員之間的通信更為及時(shí)和方便。更能號(hào)需要用戶注冊(cè)和注銷。國內(nèi) GSM-R 網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼用于在同一 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)注冊(cè)的用戶之間的呼叫。國內(nèi) GSM-R 網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼由 CT、UI

40、N 和 FC 組成。呼叫類型（CT）用來區(qū)分 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同類型的呼叫，提示網(wǎng)絡(luò)如何解釋所撥打的號(hào)碼。CT 由 1 到 3 個(gè)數(shù)字組成。用戶號(hào)碼（UN）由用戶識(shí)別碼（UIN）和功能碼（FC）組成，UN 的長度依據(jù)它所包涵的信息多少而變化。用戶識(shí)別碼（UIN）必須是以下號(hào)碼之一：車次號(hào)、機(jī)車號(hào)、車號(hào)、調(diào)車組位置號(hào)碼、維修站位置號(hào)碼、調(diào)度員和值班員位置號(hào)碼、組位置號(hào)碼和13移動(dòng)用戶號(hào)碼（MSISDN）。功能碼（FC）是一種識(shí)別碼，用來識(shí)別列車上或站場(chǎng)內(nèi)的人員、設(shè)備，或者某個(gè)給定區(qū)域內(nèi)的特定編組。FC 描述移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際功能。（2）接入矩陣業(yè)務(wù)接入矩陣業(yè)務(wù)確定了那一類用戶能呼叫哪一類用戶，用于

41、規(guī)定不同用戶之間的呼叫權(quán)限。接入矩陣業(yè)務(wù)僅應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫，VGCS/VBS 呼叫不在本業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍內(nèi)。在鐵路系統(tǒng)中，不同身份的用戶有各自的功能號(hào)碼。通過定義呼叫矩陣表，依據(jù)主、被叫的身份進(jìn)行呼叫裁決，來判斷是否允許呼叫繼續(xù)。進(jìn)一步定義主叫方與被叫方的接入關(guān)系。（三）功能尋址功能尋址是 GSM-R 的特征, 是通過編制功能號(hào)來實(shí)現(xiàn)呼叫用戶,而不是通常情況下的按照用戶使用的終端設(shè)備來進(jìn)行尋址。這個(gè)特性保證了用戶功能號(hào)碼與其用來應(yīng)答的物理終端之間的獨(dú)立性。在鐵路應(yīng)用中，功能號(hào)碼用來表示一個(gè)工作崗位（如火車司機(jī)）而不是一個(gè)用戶MSISDN 號(hào)碼。當(dāng)前在崗的人員通過將自己的 MSISDN 登記到該功

42、能號(hào)碼上，建立起功能號(hào)碼和真實(shí)用戶之間的聯(lián)系。功能尋址業(yè)務(wù)分為語音呼叫功能尋址和短消息功能尋址。（4）基于位置的尋址基于位置的尋址是指將移動(dòng)用戶發(fā)起的用于預(yù)定功能的呼叫,路由到一個(gè)與該用戶當(dāng)前所處位置相關(guān)的目的地址。例如: 司機(jī)呼叫調(diào)度員或車站值班員,網(wǎng)絡(luò)需要根據(jù)司機(jī)當(dāng)前所處的位置來確定是哪一個(gè)調(diào)度員或車站值班員。四、鐵路應(yīng)用（一）調(diào)度通信通過 GSM-R 系統(tǒng)組成無線調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)以下通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫、群呼和組呼、廣播呼叫。呼叫完成后確認(rèn)中心可以保存相應(yīng)的呼叫記錄。調(diào)度通信系統(tǒng)包括列車調(diào)度通信、貨運(yùn)調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他專用凋度通信、站場(chǎng)通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修通信、道

43、口通信等。（2）調(diào)度命令傳送功能調(diào)度控制是保證列車運(yùn)行正常有序的重要手段，鐵路調(diào)度命令是調(diào)度員向列車司機(jī)下達(dá)的書面命令，使列車運(yùn)行安全的重要保障，采用 GSM-R 系統(tǒng)傳輸通道實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令的傳送，能縮短調(diào)度命令的傳送時(shí)間，提高工作效率。(3）車次號(hào)無線傳輸和列車停穩(wěn)信息的傳送。車次號(hào)無線傳輸與列車停穩(wěn)信息的傳送對(duì)鐵路運(yùn)輸管理和行車安全監(jiān)控具有非常重要的意義，它可以通過 GSM-R 的電路交換進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，也可以通過 GPRS 無14線方式來實(shí)現(xiàn)。（4）列車尾部裝置信息傳送功通過 GSM-R 通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)的傳送，能很快解決列車尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)的傳輸問題。（5）機(jī)車調(diào)車信號(hào)和監(jiān)控

44、信息傳輸功能GSM-R 系統(tǒng)可以提供機(jī)車調(diào)車信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和多臺(tái)車載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。而且可以存儲(chǔ)調(diào)車的相關(guān)信息。（6）列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能通過 GSMR 通信系統(tǒng)可以為機(jī)車和地面提供雙向無線數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)機(jī)車地面的信息安全傳輸。（7）區(qū)間通信在鐵路系統(tǒng)中，區(qū)間通信為工務(wù)、通信、信號(hào)、電力、橋梁隧道守護(hù)等部門間通信的重要方式通過 GSMR 系統(tǒng)手持機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)維修人員與車站、調(diào)度間的快捷通信緊急情況下，還可以直接與列車司機(jī)直接聯(lián)系。（8）應(yīng)急指揮功能當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害或突發(fā)事件等影響鐵路運(yùn)輸安全的緊急情況時(shí)，通過 GSM-R 系統(tǒng)可以在事故現(xiàn)場(chǎng)和指揮中心之間，實(shí)現(xiàn)語音、圖

45、像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)傳輸。第 3 節(jié) GSM-R 的優(yōu)勢(shì)1、低速鐵路 450MHz 無線列調(diào)存在的缺陷鐵路技術(shù)管理規(guī)程對(duì)加入列車無線調(diào)度通信通話的人員范圍作了嚴(yán)格規(guī)定，但原有列車無線調(diào)度通信是開放系統(tǒng)，并未做任何鑒權(quán)加密處理，對(duì)用戶無需進(jìn)行身份識(shí)別，因此社會(huì)上好多對(duì)講機(jī)、電臺(tái)，只要其頻點(diǎn)和調(diào)制方式與列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)相同，便可以加入到系統(tǒng)內(nèi)通信，影響到列車調(diào)度通信的正常使用，給行車安全帶來極大的隱患。原有的列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)常用對(duì)講組網(wǎng)方式，沒有采用信道共用技術(shù)，頻點(diǎn)（信道）固定分配，當(dāng)一個(gè)信道遇忙時(shí)，其他用戶只能等待，往往造成該信道上的用戶爭搶或者出現(xiàn)堵塞，通信質(zhì)量得不到保證；而信道空閑時(shí)，別

46、的系統(tǒng)用戶有不能利用該信道進(jìn)行通信，信道利用率低。原有列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)內(nèi)存在嚴(yán)重的同頻干擾、領(lǐng)道干擾、阻塞干擾，與其他系統(tǒng)之間也常常出現(xiàn)互調(diào)干擾。這些干擾的存在，往往造成無法正常通話，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率增加，影響設(shè)備的正常使用。特別在鐵路樞紐地區(qū)用戶多的時(shí)候，會(huì)由于存在系統(tǒng)內(nèi)的同頻干擾而得不到正常應(yīng)用，致使樞紐地區(qū)調(diào)度員不能與樞紐內(nèi)運(yùn)行的列車司機(jī)直接通話。152、高速鐵路 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信GSM-R 利用 GSM 的技術(shù)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了鐵路特殊業(yè)務(wù)需求,包括功能號(hào)呼叫和管理，接入矩陣，基于位置的尋址、基于位置的呼叫限制等。鐵路行業(yè)專用的應(yīng)用需求也可以通過 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。例如尾部風(fēng)壓

47、檢測(cè)、列車自動(dòng)控制(ATC)、無線車次號(hào)信息、調(diào)度命令收發(fā)等業(yè)務(wù)需求。上述應(yīng)用實(shí)際上利用了GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò),通過安裝 GSM-R 通信模塊建立連接,將 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的電路域、分組域作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò),在其上開發(fā)各種鐵路專用應(yīng)用,從而實(shí)現(xiàn)了全面的人機(jī)交互和控制,完成對(duì)列車各個(gè)部位和各種功能的監(jiān)控。三、GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)相對(duì)于現(xiàn)有的模擬無線列調(diào)方式，GSM-R 調(diào)度通信系統(tǒng)有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)：GSM-R 是數(shù)字系統(tǒng) ，可用多種手段提高話音質(zhì)量，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)保密性更好,可靠性更高。16第四章 GSM-R 在中國鐵路中的應(yīng)用和發(fā)展第一節(jié) 我國鐵路通信領(lǐng)域應(yīng)用 GSM-R 技術(shù)的

48、發(fā)展方向 加強(qiáng) GSM-R 理論研究。我國對(duì) GSM-R 技術(shù)的研究始于 2 0 世紀(jì)末，雖然發(fā)展到今天突破了很多難關(guān)，但仍有不少理論難點(diǎn)還未攻克。近年來，GSM-R 網(wǎng)絡(luò)中 GPRS 應(yīng)用取得了很多理論和實(shí)踐突破。比如根據(jù)我國鐵路實(shí)際情況，運(yùn)輸對(duì)通信業(yè)務(wù)需求量大，但頻率資源緊張的實(shí)際情況，采用 GPRS 這種分組數(shù)據(jù)傳輸方式作為一些非安全數(shù)據(jù)信息的傳輸平臺(tái)，以更好地利用頻率資源，為鐵路信息化建設(shè)提供傳輸平臺(tái)。 GSM-R 在鐵路通信的應(yīng)用中，從實(shí)用、安全、可靠的角度出發(fā)。鐵路移動(dòng)信息傳輸安全平臺(tái)應(yīng)有完善的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。平臺(tái)硬件系統(tǒng)應(yīng)該由內(nèi)外網(wǎng)通信服務(wù)器、行車監(jiān)控及業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)備為主的

49、實(shí)時(shí)監(jiān)控和傳輸設(shè)施組成，平臺(tái)軟件系統(tǒng)主要由外網(wǎng)傳輸處理予系統(tǒng)、內(nèi)網(wǎng)傳輸處理子系統(tǒng)、管理監(jiān)視子系統(tǒng)構(gòu)成。將 GPRS 數(shù)據(jù)接人部署在鐵路局，每個(gè)鐵路局設(shè)立統(tǒng)一的外網(wǎng)通信服務(wù)器，作為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)處理中心，承擔(dān)所有應(yīng)用系統(tǒng)車、地問和內(nèi)、外網(wǎng)問的數(shù)據(jù)交換任務(wù)，使各應(yīng)用系統(tǒng)中所有從 GPRS 下載的實(shí)時(shí)信息統(tǒng)一由鐵路局外網(wǎng)通信服努器接收，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全傳輸平臺(tái)進(jìn)入鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)。形成我國鐵路 GSM-R 技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)鐵道部直接領(lǐng)導(dǎo)和組織相關(guān)單位共同參與制定技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成了我國鐵路 GSM-R 標(biāo)準(zhǔn)編制隊(duì)伍，編制標(biāo)準(zhǔn) 40 項(xiàng)，隨著應(yīng)用的深入，版本不斷升級(jí)。GSM-R 技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)包

50、括現(xiàn)有的 GSM 技術(shù)規(guī)范以及鐵路應(yīng)用技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。我國鐵路運(yùn)輸特色明顯，經(jīng)過研究確定從功能和性能、工程建設(shè)與運(yùn)營維護(hù)角度制定我國鐵路 GSM-R 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，包括綜述、網(wǎng)絡(luò)需求（業(yè)務(wù)）、網(wǎng)絡(luò)配置、移動(dòng)設(shè)備核心規(guī)范、機(jī)車臺(tái)、通用電臺(tái)、運(yùn)營電臺(tái)、調(diào)度臺(tái)、值班員設(shè)備規(guī)范、編號(hào)方案、用戶管理、功能編號(hào)、與位有關(guān)的尋址、文本消息、鐵路緊急呼叫、調(diào)車作業(yè)模式、直通模式等方面內(nèi)容。第二節(jié) GSM-R 系統(tǒng)在我國的應(yīng)用情況隨著高速鐵路的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的單信道模擬鐵路通信系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化高速鐵路通信的需求，GSM-R (GSM for Railway，鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn))和我國現(xiàn)在覆蓋最大的 GSM

51、 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)相仿，是我國首次從歐洲引進(jìn)的移動(dòng)通信鐵路專用系統(tǒng)。GSM-R 系統(tǒng)的引入，不但實(shí)現(xiàn)了鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)的升級(jí)換代，改善了語音通信質(zhì)量，而且為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了數(shù)字無線通信平臺(tái)，能夠支持列車診斷、車輛跟蹤、貨物跟蹤、移動(dòng)售票、旅客信息服務(wù)等各種新業(yè)務(wù)。隨著 GSM-R 系統(tǒng)在我國的建設(shè)和普及，鐵路信息化整體水平會(huì)不斷提高。而鐵路信息化是鐵路現(xiàn)代化的基本要素和重要內(nèi)容，17將強(qiáng)有力地推動(dòng)我國鐵路跨越式發(fā)展。 GSM-R 技術(shù)在我國從無到有，穩(wěn)步發(fā)展。在短短的十年多的時(shí)間里，率先將 GSM-R 技術(shù)引入地理環(huán)境復(fù)雜的青藏線、重載技術(shù)領(lǐng)先的大秦線、運(yùn)輸繁忙的膠濟(jì)線這些，亟待解決通信效率的干線通

52、信系統(tǒng)，取得了寶貴的成功經(jīng)驗(yàn)。并在試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，逐步在石太線、武廣線、鄭西線、合寧線、合武線、新豐鎮(zhèn)編組站、京津城際線、京滬高鐵等鐵路干線和新建城際客運(yùn)專線上推廣使用，朝著覆蓋全路鐵路干線的 GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)。在青藏高原鐵路上首次采用 GSM-R 替代軌道電路，傳輸增強(qiáng)型列車控制系統(tǒng)（ITCS）數(shù)據(jù)，解決了凍土地帶信號(hào)傳輸問題，減少了維護(hù)工作量；創(chuàng)造性地采用雙交換機(jī)、同站址雙基站無線覆蓋方式，使 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)達(dá)剄了可靠性、有效性、可維護(hù)性、安全性(RAMs)等技術(shù)指標(biāo)要求；結(jié)合青臧鐵路及我國鐵路的實(shí)際需要，自主研發(fā)了機(jī)車綜合通信設(shè)備(CIR)、調(diào)度通信系統(tǒng)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GP

53、RS)接口服務(wù)器（GRIS）等新設(shè)備，并率先在青藏鐵路全線實(shí)現(xiàn)了調(diào)度通信有線與無線通信業(yè)務(wù)的融合，實(shí)現(xiàn) CTC、晃車信息等數(shù)據(jù)的車一地間傳輸；自主研發(fā)了 GSM-R 場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)、QoS 測(cè)試系統(tǒng)、GSM-R 場(chǎng)強(qiáng)路測(cè)儀、PRI 接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、Abis 接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、A 接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用開通提供了調(diào)試、分析、評(píng)估工具，為工 TCS（增強(qiáng)型列控系統(tǒng)）與 GSM-R 互聯(lián)互通提供了分析工具。青藏鐵路 GSM-R 工程對(duì)全路 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義，對(duì)完善 GSM-R 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了重要的參考依據(jù)。自我國青藏鐵路采用 GSM-R 通信系統(tǒng)以來，我國 GSM-R 技術(shù)在鐵路中的應(yīng)用也在不斷地完善和發(fā)展。對(duì)于武廣客運(yùn)專線，株洲南北聯(lián)絡(luò)線將武廣客運(yùn)專線與既有京廣線、湘黔線等聯(lián)系起來，在此聯(lián)絡(luò)線區(qū)段為無線列調(diào)和 GSM-R 系統(tǒng)共同覆蓋，設(shè)置了轉(zhuǎn)換點(diǎn)，司機(jī)按照規(guī)定進(jìn)行制式轉(zhuǎn)換。GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)在武廣高鐵中的應(yīng)用總體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：其一，與以往鐵路通信系統(tǒng)不同的是，武廣高速鐵路 GSMR 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的是單層交織冗余覆蓋技術(shù)。在列控系統(tǒng)中，車載設(shè)備無線連接與無線閉塞中心中斷，主要是因?yàn)?GSMR 的網(wǎng)絡(luò)連接失效，可能是 BTS 或 ATP 發(fā)生了故障，如果是因?yàn)?BTS的故障則會(huì)造成整個(gè)無