專用通信-ch6-1概述

GSM-R—鐵路專用綜合數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)2/5/20231一、蜂窩通信的歷史與現(xiàn)狀2/5/202321981NMT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(dòng)發(fā)展

Japan?NTTcellular(1979)?JTACS(1988)1986C.450GERMANY450MHz世界范圍第一代模擬蜂窩系統(tǒng)(1980s-現(xiàn)在）2/5/20233世界范圍第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(1990s-現(xiàn)在）IS-54:NorthAmericanStandard-TDMAIS-95:CDMA(Qualcomm)GSM:Pan-EuropeanDigitalCellularDECT:DigitalEuropeanCordlessTelephone2/5/20234世界范圍第三代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(2000s-)WCDMACDMA2000TD-SCDMA/TD-CDMA2/5/202353G體制

WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)：基于MAP和GPRS無線傳輸技術(shù)：WCDMA－FDD/TDD

TD-SCDMA核心網(wǎng)絡(luò)：基于MAP無線傳輸技術(shù)：TD-SCDMA

cdma2000核心網(wǎng)絡(luò)：基于ANSI41和MIP無線傳輸技術(shù)：cdma2000CDMA技術(shù)是3G的核心3G的核心-CDMA技術(shù)2/5/20236三種主要體制比較2/5/20237二、GSM-R與GSM2/5/20238名詞縮寫GSM:GLOBALSYSTEMFORMOBILE COMMUNICATIONS 全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R:GSMforRailways 全球鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)2/5/202391.GSM與GSM-R的關(guān)系—六大關(guān)系GSM-R理論建立在GSM理論基礎(chǔ)之上；GSM-R技術(shù)建立在GSM技術(shù)基礎(chǔ)之上；GSM-R工業(yè)以GSM工業(yè)為基礎(chǔ)；GSM-R工程建設(shè)以GSM工程經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)；GSM-R應(yīng)用開發(fā)吸收GSM成功經(jīng)驗(yàn)；GSM-R的市場鐵路專用，GSM公眾商用。2/5/2023101.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(yùn)營特色

鐵路應(yīng)用功能號的表示安全綜合移動(dòng)信息服務(wù)自動(dòng)列車控制(CTCS)遠(yuǎn)程遙控鐵路緊急救援移動(dòng)服務(wù)調(diào)車作業(yè)移動(dòng)服務(wù)軌道維護(hù)移動(dòng)服務(wù)鐵路客站綜合移動(dòng)信息服務(wù)鐵路貨站綜合移動(dòng)信息服務(wù)機(jī)車綜合移動(dòng)信息服務(wù)(無線列調(diào))旅客列車綜合移動(dòng)信息服務(wù)GSM電信業(yè)務(wù)2/5/2023112.GSM的過去與現(xiàn)狀—起源GSM起源于1982年，由歐洲郵政與電信大會(huì)(CEPT)的“移動(dòng)通信特別組”(GroupSpecialMobile)負(fù)責(zé)工作。1988年成立歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所(ETSI)，由ETSI的技術(shù)委員會(huì)特別移動(dòng)組(SpecialMobileGroup)負(fù)責(zé)GSM的標(biāo)準(zhǔn)化工作。GSM是一種第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。世界上應(yīng)用最廣泛的第二代數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)是GSM、IS-136和CDMA(IS95)。2/5/2023122.GSM的過去與現(xiàn)狀—規(guī)范制定GSM經(jīng)歷了以下幾個(gè)主要階段：Draft(1991年)Phase1(1992年底凍結(jié)）Phase2（1994年底凍結(jié)）Phase2+R96Phase2+R98Phase2+R99R4(2000)R5(2002)R6(2003)ETSI3GPP2/5/2023132.GSM的過去與現(xiàn)狀—標(biāo)準(zhǔn)組織機(jī)構(gòu)SMG1業(yè)務(wù)SMG2無線接入SMG3網(wǎng)絡(luò)SMG4數(shù)據(jù)

SMG6管理與維護(hù)SMG7移動(dòng)設(shè)備測試SMG9IC卡SMG10安全SMG11語音SMG12基礎(chǔ)設(shè)施2/5/2023142.GSM的過去與現(xiàn)狀—

國際工作頻段GSM450頻段450.4–457.6MHz

460.4–467.6MHzGSM480頻段478.8–486MHz488.8--496MHzGSM850頻段824--849MHz

869--894MHz

P-GSM，標(biāo)準(zhǔn)GSM900頻帶 890-915MHz935-960MHzE-GSM，擴(kuò)展GSM900頻段

880-915MHz925-960MHzR-GSM，鐵路GSM900頻段

876-915MHz921-960MHzDCS1800頻段

1710-1785MHz1805-1880MHzPCS1900頻帶1850--1910MHz1930--1990MHz

2/5/2023155.GSM工作原理--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AT&TMCISprint中國移動(dòng)中國聯(lián)通...2/5/2023165.GSM工作原理—向GPRS網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)2/5/202317MS3//ARFCN01123FDMBTS0TDMAsTS7nn-1n+1MS2MS1timeGSM/GSM-R工作原理2/5/202318三、歐洲選擇GSM-R及其進(jìn)展2/5/202319(一)、UIC推出歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)(ERTMS)在歐洲，鐵道和機(jī)車車輛的現(xiàn)代化要求引入通用信號系統(tǒng)，即歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)(ERTMS)，ERTMS屬于歐洲委員會(huì)(EC)管理的項(xiàng)目。在高新技術(shù)驅(qū)動(dòng)之下，協(xié)調(diào)和統(tǒng)一各國的運(yùn)輸管理系統(tǒng)模式，特別是通信信號方式，消除語言文化障礙、實(shí)現(xiàn)高速不停車跨國界鐵路交通，達(dá)到提高鐵路運(yùn)輸業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。ERTMS給歐洲鐵路帶來新的發(fā)展動(dòng)力，其效益體現(xiàn)為：較低的鐵路運(yùn)營與維護(hù)費(fèi)用、優(yōu)質(zhì)服務(wù)質(zhì)量、極高安全可靠性、高能量利用率實(shí)現(xiàn)環(huán)保形交通，以及人文的工作環(huán)境。ERTMS包括：ETCS（歐洲鐵路控制系統(tǒng)）和GSM-R（鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)）。2/5/2023201、從LZB、FZB、ASTREE發(fā)展到ETCSLZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列控系統(tǒng)行車指令和速度指示式機(jī)車信號，取消地面閉塞信號機(jī)，保留閉塞分區(qū)，列車按固定閉塞分區(qū)間隔運(yùn)行。ASTREE實(shí)時(shí)追蹤控制系統(tǒng)法國國鐵1986年開始開發(fā)的系統(tǒng)，為AutomaticSuiridesTrainsenLempsREEL簡稱，其目的是：提高功能，降低成本，采用新技術(shù)。系統(tǒng)停止開發(fā)，加入ETCS。FZB基于無線的列控系統(tǒng)德鐵80年代末開發(fā)的新一代列控系統(tǒng)，為FunkZugBeeinflussung--Radiobasedcontinuetraincontrolsystem簡稱，其目的是：實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的列控系統(tǒng)。系統(tǒng)已加入ETCSETCS歐洲列車控制系統(tǒng)歐共體支持的統(tǒng)一的列車控制系統(tǒng)，采用GSM-R作為傳輸系統(tǒng)。其開發(fā)目標(biāo)：在歐洲鐵路網(wǎng)運(yùn)行互操作性(國際)，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，降低成本，提高模塊化和靈活性。2/5/2023212.現(xiàn)代列車控制技術(shù)的演進(jìn)ATCSAATCCBATCCBTC北美/地鐵CARAT日本FZBASTREEETCS歐洲/國鐵LZB2/5/2023223.列車控制系統(tǒng)的傳輸通道CBTC基于通信/傳輸?shù)牧熊嚳刂坡┬共▽?dǎo)軌道電纜環(huán)線GSM-R擴(kuò)頻無線…等等基于近場感應(yīng)的列車控制軌道電路應(yīng)答器…等等2/5/2023234.基于無線的列車控制系統(tǒng)原理圖2/5/2023245.基于無線的列控方式制動(dòng)曲線2/5/202325(三)、起源于歐洲的GSM-R系統(tǒng)2/5/2023261.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2/5/2023272.GSM-R時(shí)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(yàn)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2/5/2023283.GSM-R在歐洲試驗(yàn)項(xiàng)目--MORANE三個(gè)測試試驗(yàn)基地2/5/202329InrealisationSupplierselectedInnegotiation

Planning/StudyTesttrials SBBDSBSJBVCFRDBAGWCMLCDTAVMAVJBVNSBNSPKPRENFESNCBSNCFSZFSVRTrackRHK?BBRailtrackCTRLGIF4.歐洲GSM-R項(xiàng)目與狀態(tài)2/5/202330在信號、列車控制和通信領(lǐng)域的UIC項(xiàng)目TMCCTC聯(lián)鎖InterlockingInterlockingInterlockingInterlocking歐洲聯(lián)鎖ETCS

ETCS(低價(jià)格)GSM-R聯(lián)鎖(四)、UIC推進(jìn)通信信號一體化2/5/2023311.ETCS與GSM-R之間的橫向關(guān)系閉鎖及其它路軌功能ETCS地面應(yīng)用(RBC/RID)EURORADIO子系統(tǒng)固定網(wǎng)GSM-RPLMNGSM-R移動(dòng)臺(tái)EURORADIO子系統(tǒng)ETCS車載應(yīng)用(RBC/RID)司機(jī)司機(jī)地面ETCS通信系統(tǒng)System車載ETCS

ETCS2/5/202332(五)、通信信號一體化的效益和優(yōu)勢2/5/202333經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)展基于無線的列車控制系統(tǒng)，可以克服許多技術(shù)障礙，從而在以下方面提高運(yùn)輸效率，改善服務(wù)質(zhì)量：減少列車追蹤間隔；實(shí)時(shí)追蹤列車位置，提高運(yùn)輸調(diào)度效率；列車晚點(diǎn)以后,自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行計(jì)劃；以運(yùn)行列車為中心的周邊告警和前方預(yù)警系統(tǒng)；移動(dòng)在線辦公，提高對旅客的服務(wù)質(zhì)量；適合于從低速至高速各種速度列車，各種運(yùn)輸線路；……等等。2/5/202334鐵路信息化的重要通道

--發(fā)展綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)軌道電路無線列調(diào)公務(wù)移動(dòng)GSM-R無線數(shù)據(jù)通話柱增值2/5/202335什么是GSM-R?以GSM技術(shù)為基礎(chǔ),與公眾移動(dòng)通信網(wǎng)共同發(fā)展GSM-R=GSM+集群(融合發(fā)展)+鐵路特色功能GSM-R

=移動(dòng)通信+軌道電路GSM-R可以連接GSM,PSTN,PDN,IP,衛(wèi)星,…綜合,數(shù)字,移動(dòng),多媒體,……….2/5/202336四、GSM-R與鐵路信息化2/5/2023371.中國鐵路需要綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)滿足以旅客為主體的移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)的需要，包括車上訂票服務(wù)、電子移動(dòng)商務(wù)、旅客移動(dòng)增值服務(wù)等；滿足鐵路路網(wǎng)移動(dòng)體(機(jī)車、車輛、集裝箱等)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤信息傳輸?shù)男枰?，為開展實(shí)時(shí)網(wǎng)上信息查詢和各種管理信息息統(tǒng)提供移動(dòng)傳輸通道；作為無線列調(diào)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，同時(shí)能夠滿足區(qū)間公務(wù)移動(dòng)、緊急救援、調(diào)車編組作業(yè)、站場無線等移動(dòng)話音通信的需要；滿足DMIS無線車次號傳輸、列車尾部風(fēng)壓、機(jī)車狀態(tài)信息、車輛軸溫監(jiān)測、線橋隧道監(jiān)護(hù)、鐵路供電狀態(tài)監(jiān)視、道口防護(hù)等移動(dòng)和固定無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰籘MIS的源點(diǎn)信息采集和傳輸；滿足以移動(dòng)列車為主體的安全信息分發(fā)與預(yù)告警系統(tǒng)的需要，確保沿鐵路線的施工、軌道養(yǎng)護(hù)、平交道口與車輛、車站等人員和設(shè)備的安全，減少事故；2/5/202338青藏鐵路需要建設(shè)基于無線的列車控制系統(tǒng)；鐵路提速、高速和客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)需要高度可靠、高度安全、快速接入的綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)，以及透明、雙向、大容量的車/地信息傳輸通道；技術(shù)發(fā)展的需要中國鐵路移動(dòng)通信從無到有，從模擬到數(shù)字，從單一業(yè)務(wù)到多業(yè)務(wù)再到綜合業(yè)務(wù)，這一方面是鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要，也是技術(shù)進(jìn)步的趨勢；IT業(yè)在過去20年突飛猛進(jìn)，其技術(shù)進(jìn)步必將推動(dòng)鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展；數(shù)字移動(dòng)通信(GSM、CDMA)在全世界廣泛采用,得到廣泛驗(yàn)證；鐵路專用通信是歷史發(fā)展必然，無線移動(dòng)通信在全世界普遍受歡迎，鐵道部經(jīng)過12年(1990年開始)的探索與跟蹤，歐洲GSM-R是符合鐵路需要的。1.中國鐵路需要綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)2/5/2023392.中國鐵路既有無線通信的不足模擬無線列調(diào)單信道制式嚴(yán)重制約鐵路應(yīng)用，樞紐地區(qū)同頻干擾嚴(yán)重、信道接入困難已經(jīng)開始妨礙使用；鐵路移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)日益增多，無線車次號傳輸、尾部風(fēng)壓無線傳輸?shù)鹊榷集B加在無線列調(diào)之上，造成本已緊張的無線列調(diào)信道更是不堪重負(fù)；鐵路工種繁多，各部門無線移動(dòng)通信自成體系，不能互聯(lián)互通；模擬無線列調(diào)不能滿足新一代基于通信的列車控制系統(tǒng)(CBTC)對車/地傳輸通道的要求；單信道無線列調(diào)不能滿足客運(yùn)專線和高速鐵路等現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸?shù)男畔⒒吐每头?wù)對車-地間傳輸提出的更高要求。

2/5/2023403.中國鐵路選擇GSM-R專門為鐵路服務(wù)是GSM-R明確的發(fā)展目標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、設(shè)備、在鐵路上的應(yīng)用得到歐洲許多國家的驗(yàn)證，符合高速鐵路、普通鐵路運(yùn)輸?shù)囊螅诘聡?、瑞典等國家?/p>