（通信与信息系统专业论文）基于短消息的gsmr智能网动态语音组呼业务研究.pdf

中文摘要 中文摘要 摘要：g s m r 作为新一代的铁路综合数字移动通信网，在世界范围内得到了越来 越广泛的应用，也是我国铁路移动通信的发展方向。随着大量客运专线和高速铁 路的建设和投入使用，g s m r 在中国得到了巨大的发展。 调度通信是g s m r 在铁路上的主要应用之一，在提高运行效率、保证行车安 全方面起着重要作用。语音组呼业务是铁路调度通信中必不可少的功能，但目前 的语音组呼业务由于实现机制的限制，不能完全满足铁路临时通信的需要。为此， 提出了一种新的铁路业务动态语音组呼业务。 本文先分析了语音组呼业务的原理和网络结构，重点研究了其存在的不足， 进而研究了动态语音组呼业务的原理和特征，说明了组呼成员动态性和组呼区域 动态性的具体表现，描述了其业务流程和实现方法；从业务特征、网络和协议结 构、传输信道和流程等方面对点对点短消息的原理进行了分析，着重研究了在 g s m r 智能网条件下基于短消息的业务实现方案，定义了该实现方案的网络结构 和业务流程，规范了相关消息内容；从带有s t k 功能的s i m 卡、网络接口、s c p 内o t a 应用下载服务器等方面对方案的设计进行了深入的阐述和分析，对该业务 的实际开发具有指导意义；最后还从短消息承载方式、业务菜单两方面对业务实 现进行了扩展，主要是为了提高传输效率和简化用户操作。并描述了其应用场景 基于车次功能号的动态组呼业务，分析了业务特征，为该业务在铁路中的应 用提供参考依据。 图3 5 幅，表2 7 个，参考文献3 0 篇。 关键词：g s m r ；智能网；动态语音组呼业务；短消息；o t a 分类号：t n 9 2 9 5 2 ；u 2 8 5 2 1 a b s t r a c t a bs t r a c t a b s t r a c t ：a san e wg e n e r a t i o no fr a i l w a yi n t e g r a t e dd i g i t a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o n n e t w o r k , g s m r ，w h i c hi sn o wm o r ea n dm o r ew i d e l yu s e di nt h ew o r l d i st h e e v o l u t i o nd i r e c t i o no fc h i n ar a i l w a ym o b i l ec o m m u n i c a t i o n w i t ht h ec o n s t r u c t i o na n d a p p l i c a t i o no fal a r g en u m b e ro fp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e sa n dh i 曲s p e e dr a i l w a y s ， g s m - rh a sb e e ng r e a t l yd e v e l o p e di nc h i n a d i s p a t c h i n gc o m m u n i c a t i o ni s o n eo ft h ep r i m a r y a p p l i c a t i o n so fg s m ri n r a i l w a y , a n dp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n go p e r a t i o ne f f i c i e n c ya n de n s u r i n g t r a f f i cs a f e t y v o i c e g r o u pc a us e r v i c ei s a l li n d i s p e n s a b l ef u n c t i o ni n d i s p a t c h i n g c o m m u n i c a t i o n b u tb e c a u s eo ft h el i m i t a t i o no fi t si m p l e m e n t i n gm e c h a n i s m v g c s c u r r e n t l yc a n n o tf u l l ym e e tt h ed e m a n do ft e m p o r a r yc o m m u n i c a t i o n s oan e wr a i l w a y s e r v i c e ，d y n a m i cv o i c eg r o u pc a l ls e r v i c e ，i sp r o p o s e d t h i sd i s s e r t a t i o nf i r s t l ya n a l y s e st h ep r i c i n p l ea n dn e t w o r ks t r u c t u r eo fv o i c e g r o u pc a l ls e r v i c e ，a n ds t u d i e si t ss h o r t a g e t h e nr e s e a r c h e so nt h ep r i n c i p l ea n d f e a t u r eo fd y n a m i cv o i c eg r o u pc a l ls e r v i c e ，e x p l a i n st h ed y n a m i ca t t r i b u t eo f g r o u p c a l lm e m b e r sa n da r e a s ，a n dd e s c r i b e ss e r v i c ef l o wa n di m p l e m e n t i n gm e a n s 。砀e s e r v i c ef e a t u r e ，s t r u c t u r eo fn e t w o r ka n d p r o t o c o l ，t r a n s m i t t i n gc h a n n e la n dp r o c e s s i n g f l o w o fs m si sd i s c u s s e d ，a n ds e r v i c ei m p l e m e n t a t i o ns c h e m eb a s e do ns m si n g s m ri n t e l l i g e n tn e t w o r ki sf o c u s e do n n e t w o r ks t r u c t u r ea n ds e r v i c ef l o wo ft h e i m p l e m e n t a t i o ns c h e m ea r ed e f i n e d ，r e l e v a n tm e s s a g ec o n t e n ti ss t a n d a r d i z e d ，i n - d e p t h d i s c u s s i o na n da n a l y s i sa r ed o n et od e s i g nt h es c h e m eo nt h ea s p e c t so fs i mc a r dw i t h s t kf u n c t i o n ，n e t w o r ki n t e r f a c e sa n do t a a p p l i c a t i o nd o w n l o a ds e r v e ri ns c p , w h i c h i sh e l p f u li ni m p l e m e n t i n gt h es e r v i c e s e r v i c ei m p l e m e n t a t i o ni se x t e n d e da c c o r d i n gt o t h ec a r r i e dm e t h o df o rs m sa n ds e r v i c em e n u ，w h i c hi st oi m p r o v et r a n s m i s s i o n e f f i c i e n c ya n ds i m p l i f yu s e ro p e r a t i o n a tl a s t ，a l la p p l i c a t i o ns c e n e ，d y n a m i cv o i c e g r o u pc a l ls e r v i c eb a s e do nt r a i nf u n c t i o nn u m b e r , i sd e s c r i b e d ，a n dt h es e r v i c e c h a r a c t e r i s t i ci sa n a l y z e dt op r o v i d er e f e r e n c ef o rt h ea p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：g s m - r ：i n t e l l i g e n tn e t w o r k ；d y n a m i cv o i c eg r o u pc a l ls e r v i c e ； s h o r tm e s s a g es e r v i c e ；o v e rt h ea i r c l a s s n o ：t n 9 2 9 5 2 ：u 2 8 5 2 1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 多坡压 签字日期：少哥峰易月f 。同 导师虢刁坪 导师签名：d 吖u 彳 签字日期：p 孑年占月，d 日 北京交通大学硕士学位论文 独创性l 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：彭灭怎 签字同期：2 帅护年多月p 日 致谢 本论文的工作是在我的导师谈振辉教授的悉心指导下完成的，谈老师严谨的 治学态度、科学的工作方法、渊博的学识和谦虚的为人深深的影响了我，让我终 生受益。在此，向我的导师表示崇高的敬意和衷心的感谢。 感谢现代通信研究所的朱刚老师、张小津老师、李旭老师、吴吴老师、蒋文 怡老师在我学习期间给予我的帮助和支持。特别感谢杨焱老师、丁建文老师和武 贵君老师对我在实验室的科研工作给与了极大地支持。尤其是钟章队教授悉心指 导我完成了实验室的科研工作，他兢兢业业、孜孜不倦的工作作风是我永远学习 的楷模，在此向钟老师表示衷心的谢意! 感谢金晓军老师、陈霞老师、黄清老师、熊磊老师! 两年来你们在学习、科 研、工作和生活上关心和帮助我，对于我的论文都提出了许多宝贵的意见，在此 表示衷心的感谢! 感谢李晓春、秦文丽、李祁、叶青等同学在实验室工作及撰写论文期间给予 了我的热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 最后还要感谢我亲爱的父母和家人，感谢你们一直以来默默地支持我、关心 我，为我付出了那么多汗水和心血，让我能够顺利的完成学业，你们的健康是我 一生最大的快乐。 引言 1 引言 1 1研究背景 1 1 1g s m r 简介 1 9 9 3 年国际铁路联盟( u i c ) 与欧洲电信标准化组织( e t s i ) 协商，提出了 欧洲各国铁路下一代无线通信以g s mp h a s e2 + 为标准的g s m r ( g s mf o r r a i l w a y ) 技术，这一提议在1 9 9 5 年经u i c 评估并得到确认。1 9 9 7 年，2 4 个国家 的3 2 个铁路组织签署了g s m r 谅解备忘录，签字的铁路组织至少要将g s m r 用 于过境运输通信。欧洲在经过了周密的标准制定、试验论证、法律准备、实施计 划，选择发展新一代铁路综合数字调度移动通信网络，并使g s m r 在欧洲取得了 巨大的成功。 我国铁路在多年研究和探索的基础之上，根据中国经济远景发展规划对铁路 运输现代化的需求，分析世界铁路市场技术装备的现状和发展趋势，结合中国铁 路运输的实际情况和需要，于2 0 0 0 年底正式确定g s m r 作为发展铁路综合数字 移动通信网络的技术体制，建设具有无线列调、区间移动通信、应急通信、调度 指令车次号传输、编组站车站综合移动通信、组合列车多机车同步控制信息传输、 尾部风压检测信息和控制指令的传输、机况弓况信息传输、铁路沿线的固定无线 接入、公务移动通信、旅客列车移动信息传输等功能的无线通信系统。同时，中 国列车控制系统( c t c s ) 第三级采用g s m r 发展固定闭塞的列车运行控制系统， c t c s 第四级采用g s m r 发展移动闭塞的列车运行控制系统。 2 0 0 6 年7 月1 日，青藏铁路全线建成通车。青藏铁路是我国首批部署g s m r 网络的试验铁路之一。它也是亚洲第一条完全基于g s m r ，而无需传统模拟移动 通信系统作为后备支持的铁路。青藏铁路g s m r 试验网工程是我国在铁路信息化 领域迈出的重要一步。 北京交通大学硕十学位论文 1 1 2g s m r 业务 g s m r 是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，它基于g s m 的基础设施及其提供的高级语音呼叫业务( a s i c ) ，其中包含增强多优先级与强拆 ( e m l p p ) 、语音组呼( v g c s ) 和语音广播( s ) ，并提供铁路特有的调度业务， 包括：功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基于位置的寻址，并以此为信息化平 台，使铁路部门用户可以在此信息平台上开发各种铁路应用【l 】。图1 1 为g s m r 系统的业务模型层次结构图。g s m r 的业务模型可以概括为：g s m r 业务= g s m 业务+ 语音调度业务+ 铁路应用，它可以分为四个层次。 铁 路 应 用 二亟五四 二j 五五 二玉亟互 e 歪亘圃面困 铁路基本业务臣亟团匦亟困匝至固匡氢互耍圃 高级语音呼叫( a s c i ) 二三亟口 二二豆亟口 二二亟口 图l - l 基于g s m r 的中国铁路应用体系 f i g1 - 1c h i n a sr a i l w a ya p p l i c a t i o ns y s t e mb a s e do i lg s m r 1 、g s m 业务 g s m 业务包括电信终端业务、电信承载业务和补充业务。基本承载业务主要 包括无限制数据信息( u d i ) 、3 1 k h z 音频信息、异步分组组装分拆信息( p a d ) 、 同步分组信息；终端业务主要包括语音、短消息、传真和语音组业务；补充业务 是对基本电信业务的补充，包括优先级业务、号码识别、呼叫转移、多方通话、 呼叫禁止等业务。 2 引言 2 、高级语音呼叫业务( a s c i ) 增强多优先级与强拆( e m l p p ) 对各种铁路业务预先定义优先级，并将该设 置存放于h l r 。当网络出现无空闲业务信道或用户j 下处于通话状态时，高优先级 呼叫可以强拆低优先级呼叫。 语音组呼业务( v g c s ) ：指主叫用户呼叫属于预定义组呼区域和组i d 的被叫 用户。在v g c s 中需要预先设置调度员和业务用户。所有业务用户通话时只占用 一个业务信道，并且在同一时间只能有一个业务用户讲话。 语音广播业务( s ) ：与v g c s 具有相似的功能，区别为业务用户没有讲话 的权利。 3 、铁路基本业务 功能寻址( f a ) ：功能寻址是g s m r 的特征，它允许通过用户的功能号来呼 叫用户。通过功能号的注册或注销，在功能号和用户的m s i s d n 号码之间建立一 种对应关系。 功能号表示：功能号是将铁路用户根据其当前行使的职能进行编号，这个号 有可能是非永久的，需要注册和注销。 接入矩阵( a m ) ：定义签约用户之间能否进行呼叫的制约关系。 基于位置的寻址( l d a ) ：指将移动用户发起的具有预定功能的呼叫，路由到 一个与主叫用户当前所处位置相关的目的地址。 4 、铁路应用 区间移动通信：代替区间通话柱，满足紧急救援、应急抢险通信指挥的需要， 同时实现区间作业人员的移动通信。 尾部风压检测：尾部风压状态由车尾装置获取，通过g s m r 网络传输数据信 息，机车司机可以随时查询、反馈车尾工作状态。 列车自动控 带t j ( a t c ) ：地面控制中心或基站所发出的信号由列车上的天线接 收。基于g s m r 传输平台，提供车地之间双向安全数据传输通道。准确的定位 由g p s 或其他的定位服务经g s m r 传输获得，a t c 将最终代替现有的信号和列 车控制系统。 旅客业务：购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。 第一、二、三层是基础和平台，第四层是建立在基础之上开发的具体应用。 开放化、智能化、宽带化是电信网络的发展趋势，中国铁路通信网必须跟上时代 的发展，针对中国铁路发展的实际需求不断开展新的业务。 3 北京交通人学硕士学位论文 1 1 3语音组呼业务在铁路上的应用 公共g s m 网络中，点对点语音通信业务是主流业务，而在铁路专用移动通信 网中，很多情况需要不同角色的人参与一次通话，还要包括移动人员，比如列车 司机、运转车长、道旁维护人员等。如果用普通的会议桥来实现，对会议板的容 量和性能要求非常高，更重要的是，如果会议中移动用户非常多，在可用频点数 不多的情况下，无线信道会被大量占用，甚至造成通信拥塞。在g s mp h a s e2 + 阶 段中提出的语音组呼业务能v , 很z 好地解决这个问题。语音组呼业务是g s m r 系统与 g s m 系统的主要区别之一，也是g s m r 的一个特征业务，它突破了点对点通信 的局限性，能够以简捷的方式建立组呼，实现调度指挥、紧急通知等铁路特定功 能，在铁路调度通信中发挥了重要作用。 调度通信在铁路专用网通信中是一个举足轻重的组成部分，在保证列车正点 运行、降低机车能耗、提高通过能力、通告险情、防止事故、抢险救援等方面具 有重要的作用。调度通信包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、 其它调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等【2 】。调度 通信的语音业务包括点对点语音呼叫业务、语音广播业务、语音组呼业务、公众 紧急呼叫业务和多方通信等。 无线列调系统负责列车调度通信，是调度通信系统的一个重要组成部分。 g s m r 调度通信系统一般由网络子系统( n s s ) 、基站子系统( b s s ) 、操作子系 统( o s s ) 、f a s 台、调度台、车站台、机车综合通信设备、作业手持台及其他通 信终端等构成。 列车调度通信主要用户包括分局列车调度员、车站值班员、机车司机、运转 车长、助理值班员、机务段( 折返段) 调度员、列车段( 车务段、客运段) 值班 员、机车调度员、电力牵引变电所值班员、救援列车主任以及其他相关人员。 列车调度通信中的语音组呼包括： ( 1 ) 列车调度员组呼调度辖区内的机车司机并通话。 ( 2 ) 列车调度员组呼调度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并通话。 ( 3 ) 列车调度员组呼调度辖区范围内的所有或部分车站值班员并通话。 ( 4 ) 列车调度员组呼调度辖区范围内的机务段( 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并通话。 ( 5 ) 列车调度员、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 ) 车站值班员、助理值班员、车站基站区内机车司机和运转车长之问按组 4 引言 呼方式通话。 目前g s m r 组呼区域可分为四种类型，包括以调度辖区、车站基站区、相邻 三小区、相邻三车站及其两区间作为g s m r 组呼区域。为保证车站基站区的 g s m r 组呼区域，在小区设计时，必须保证车站基站区在车站两边覆盖至少各 2 k m 。g s m r 网络中引入e m l p p ( 增强多优先级与强拆) 业务，为组呼和个呼赋 予优先级，高优先级的呼叫可以强拆低优先级呼叫，从而为铁路专网通信的稳定 性和可靠性提供了更好的保障。在中国目前已建成投入使用的青藏、胶济、大秦 三条g s m r 试验线上都实现了语音组呼业务的功能，保障铁路的安全可靠运输。 1 1 4g s m r 智能网介绍 智能网( i n t e l l i g e n tn e t w o r k ，i n ) 是在原有通信网的基础上设置的一层叠加网 络，是快速、方便、经济、灵活、有效地生成和实现各种新业务的体系结构。其 目标是为现在及未来的所有通信网络服务，包括电话网( p s t n ) 、综合业务数字 网( i s d n ) 、移动通信网( g s m 、c d m a 等) 和因特网( i n t e m e t ) ，等等，不断地 为各种网络提供满足用户需要的新业务。 智能网的定义中并没有人们通常所理解的“智能 含义，它仅仅是一种“业 务网 。将来，人们可能会给智能网赋予真正的“智能，如智能网会自动生成并 动态加载新业务，根据用户要求自动完善各种业务等。 智能网依靠先进的n o 7 信令网和大型集中数据库来支持。智能网提供业务的 基本思想是：把业务处理和呼叫处理分开，传统的交换节点只实现基本的呼叫处 理功能，把业务处理从交换节点中分离开来，由专门的业务控制点负责完成业务 处理；同时，业务相关的数据也由专门的数据库系统进行存储和管理，在业务提 供过程中由业务控制点进行实时访问。这样，网络可以快速灵活地产生各种新的 电信业务，促进电信业务的发展【3 1 。 智能网要实现的基本目标是【4 】： 有效地使用网络资源； 网络功能模块化； 重复使用标准的网络功能来生成和实施新的业务； 网络功能灵活地分配在不同的物理实体中； 通过独立于业务的接口，网络功能间可实现标准的通信。 移动网和智能网的综合称为移动智能网，移动智能网是一种用来在移动网中 快速、有效、经济和方便地生成和提供新业务的网络体系结构。移动智能网的完 整形式是第三代移动通信系统。实现移动网和智能网的互联是实现综合的第一步， 5 北京交通人学硕士学位论文 而且能较快地满足市场对移动通信的需求。目前在第2 代移动通信网络中，移动 网与智能网的互联是移动网技术发展的关键，这一领域的主流方案有：e t s i 针对 g s m 网络提出的“移动网络增强逻辑的客户化应用( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o n sf o r m o b i l en e t w o r ke n h a n c e dl o g i c ，c a m e l ) 【5 1 ，和t i a ( t e l e c o m m u n i c a t i o n si n d u s t r y a s s o c i a t i o n ) 针对c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 网络提出的w i n ( w i r e l e s s i n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 【3 】标准。而g s m r 网络是基于g s mp h a s e2 + 的，故g s m r 移 动智能网是基于c a m e l3 协议，能灵活方便地实现部分铁路特定的业务，并在将 来引入新业务的时候，减少对g s m r 网络改造。 g s m r 智能网应具有交换呼叫控制、支持u s s d 、业务控制及管理、业务创 建等基本功能，同时也具有一定的开放性，在业务需要时支持短消息业务、补充 业务通知、移动性管理、控制和检查用户数据等功能【6 】。g s m r 移动智能网系统 结构如图1 2 所示。 表示话路 表示n o 7 信令链路 表示数据链路 图1 - 2g s m r 移动智能网系统结构图 f i g1 - 2g s m - r m o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r ks y s t e ms t r u c t u r e 目前欧洲铁路已经建成或者正在建设中的g s m r 通信系统都正在考虑应用智 能网技术。北电网络在欧洲已经为法国、英国、德国、意大利和斯洛伐克在内的 众多国家部署g s m r 网络，并且都使用了智能网来实现大量铁路业务。比如法国 铁路要求通过智能网实现功能号寻址、基于精确位置的寻址、针对二次登记功能 号的告警、要求s c p 与车载数据库之间进行数据交互等。英国铁路要求通过智能 网实现功能寻址、基于位置的寻址、不唯一的车次号等。挪威铁路要求采用功能 号发送短信、基于位置对短信进行路由、基于g p s 精确定位对呼叫进行路由等。 6 引言 在意大利和瑞士西门子公司应用专门为g s m r 铁路通信系统研制的r a i l w a y a d v a n c e d 智能网设备建设g s m r 实验段。在中国，g s m r 网络的建设正在进行 当中，在已建成的青藏线和胶济线中，都引入了智能网【7 1 。 1 2 本课题的研究意义 中国铁路正向通信信息一体化的方向快速发展，g s m r 凭借成熟的技术和广 泛的应用，已经成为中国铁路无线通信发展的方向。现阶段，g s m r 铁路通信系 统是为了适应铁路的高速、高效和现代化的发展趋势而产生。但由于基本的语音 业务不能满足g s m r 通信系统铁路业务的需求，而智能网不仅能够向用户提供诸 多的业务，并且能方便、快速、经济地向用户提供新的业务，因此基于g s m r 建 立智能网系统是实现铁路专用通信业务的一个比较好的解决方案。 g s m r 体系与t e t r a 等其他数字集群移动通信相比较而言，在业务上有些 不足，如t e t r a 支持动态重组功能【8 】，而目前铁路上尚无类似的功能。语音组呼 业务是g s m r 的特征业务之一，由于其自身的缺陷，尚不能完全满足铁路调度通 信的特殊需要。为此，铁道部在g s m r 数字移动通信智能网技术条件( v 1 o ) 中提出了在m s c 的语音组呼业务基础上发展动态语音组呼业务( d v g c s ) 。本文 在前人已有的工作基础上，详细探讨基于短消息的动态语音组呼业务的实现，这 将为推动g s m r 业务的发展提供依据。 1 3本文的内容和结构安排 本文通过对语音组呼业务原理的分析，根据铁路调度通信存在临时呼叫的需 求，提出了动态语音组呼业务的概念；提出了在g s m r 移动智能网条件下基于 s m s 的动态语音组呼业务实现方案；从s i m 卡、网络接口、s c p 内o t a 应用下 载服务器三个方面详细阐述了动态语音组呼业务的实现；并从短消息的承载方式 和业务菜单两方面对业务实现进行了扩展；最后描述了一种具体应用场景基 于车次功能号的动态组呼。 论文的结构安排如下： 第二章从分析语音组呼业务的原理和网络结构入手，根据其实现机制的限制 而存在的不足提出了动态语音组呼业务，并详细分析了动态语音组呼业务的原理、 业务流程和实现方式。 第三章首先对点对点短消息的原理、网络结构、协议结构、业务流程进行了 阐述，提出了基于短消息的动态语音组呼业务实现方案，设计了该方案的网络结 7 北京交通大学硕十学位论文 构，并设计规范了该方案的具体业务流程和相关信令内容。 第四章对基于短消息的动态语音组呼业务实现方案进行了深入阐述， 分析了具有s t k 功能的s i m 卡的内部结构和原理，规范了s i m 卡和移动 终端之间的信息交互流程。 规范了相关的网络接口和信令：s c p 和s m s c 接口、s c p 和g c r 接口、 m s c 和g c r 接口。 介绍了o t a 技术原理及其在动态语音组呼业务中的应用，设计了s c p 内 o t a 应用下载服务器的功能模型。 第五章从短消息的承载方式和业务菜单两方面对业务实现进行了扩展；并提 出了一种具体的应用场景基于车次功能号的动态组呼，对其特征和原理进行 了阐述。 第六章为本文总结和未来展望。 8 动态语音组呼业务 2 动态语音组呼业务 2 1语音组呼业务 2 1 1语音组呼业务概述 语音组呼业务( v o i c eg r o u pc a l ls e r v i c e ，v g c s ) 是高级语音呼叫业务的内容 之一，是一种电信业务。e i r e n e 规定铁路通信系统必须支持v g c s 【9 1 。语音组呼 业务定义了一种在一定区域内由多方参加( 移动用户和固定用户) ，其中一部分入 可以讲话，多方聆听的点对多点语音通信方式，工作于半双工模式下。g s m r 网 络通过会议桥来实现v g c s 。v g c s 采用组呼区域和组i d 来标识。组呼区域由一 个或多个小区组成，规定了一个组呼作用的地理范围。一个组呼区域可以在一个 m s c 区域下，也可以跨多个m s c 区域。一个组呼区域可以包含多个组。组i d 用 来标识一个组的号码，即由哪些身份的成员参加。组呼区域和组i d 共同组成的号 码称为组呼参考，可以惟一标识一个v g c s 。 组呼参考在编号计划中是按下面规则进行的【1 0 1 。国际g s m r 网络用户号码的 结构见图2 1 ： 田回田 国内g s m r 网络用，、号码 - - - 卜 国际g s m - r 网络用户号 图2 - 1 国际g s m r 网络用户号码结构 f i g2 - 1u s e rn u m b c rs t r u c t u r ef o r t h ei n t e r n a t i o n a lg s m rn e t w o r k 国际g s m r 网络用户号码由两部分组成：国际代码( i c ) 、国内g s m r 网络 用户号码组成。中国铁路g s m r 网络国际代码i c = 0 8 6 。国内g s m r 网络用户号 码由呼叫类型( c t ) 和用户号码( u n ) 组成。 当呼叫类型c t = 5 0 ，表示语音组呼，用于在预定义区域，预定义用户之间的 组呼。它包括呼叫类型( c t ) 、业务区号( s a ) 和组标识( g i d ) 。其中业务区号 和组标识构成用户号码，也称为组呼参考。其用户号码结构如图2 2 所示： 回因回 用户号码( u n ) - - - - - - - - - - - - 组呼号码 图2 2 语音组呼的用户号码结构 f i g2 - 2u s e rn u m b e rs t r u c t u r ef o rv g c s 9 北京交通大学硕士学位论文 业务区号( s a ) 为s l s 2 s 3 s 4 s 5 共5 位数字，用以确定组呼的有效区域。目前 共有调度辖区、车站( 场) 基站区、相邻三车站及区间、相邻三基站小区、编组 场( 分场) 基站区等类型的s a 。调度辖区s a 在全路按路局统一分配，其他类型 s a 在m s c 管辖范围内统一分配。在m s c 管辖范围边界地区，以及不同g s m r 网络边界地区，s a 应在双边协调的基础上进行分配。s a 的分配见表2 1 。 表2 1c t = 5 0 语音组呼业务区号 t a b l e2 1s e r v i c ea r e af o rv g c sw h e nc t = 5 0 s 1s 2 s 3s 4 s 5 0 预留 l 调度辖区参照表1 8i s d n 号码h ，h z 分配管内调度区段序号 2 预留( 调度辖区) 3车站( 场) 基站区 m s c 内部统一分配 4 相邻三车站及区间 其中：s ：= o 预留 5 7 相邻三基站小区 s 。= 9 用于边界协调 8 编组场( 分场) 基站区 9 预留 组标识( g i d ) 为3 位数字，其定义见表2 2 。 表2 - 2c t = 5 0 语音组呼组标识( g i d ) t a b l e2 - 2g r o u pi d e n t i f i e rf o rv g c sw h e nc t = 5 0 组标识( g i d )功能说明 1 x x 保留国内使用 2 0 0保留国际使用( 同一区域内所有司机组呼，2 级优先级) 2 0 1列车调度辖区组呼( 3 级优先级) 2 0 2列车调席辖阿组呼( 3 级优先级) 2 0 3 列车调度辖区组呼( 2 级优先级) 2 0 x 保留国内使用 2 1 0 车站基站区组呼( 3 级优先级) 2 1l 车站基站区组呼( 3 级优先级) 2 1 x保留国内使用 2 2 0 相邻三车站及站间区问组呼( 2 级优先级) 2 2 l 相邻三车站及站间区间组呼( 3 级优先级) 2 2 x 保留国内使用 2 3 0 2 3 9保留国内使用 2 4 0相邻三小区组呼( 2 级优先级) 2 4 1 2 4 9 保留国内使用 2 5 1 2 9 8保留国内使用 2 9 9相邻三小区组呼( 铁路紧急呼叫组呼，级优先级) 1 0 动态语音组呼业务 组标识( g i d )功能说明 3 0 0 货运调度辖区组呼( 4 级优先级) 3 x x 保留国内使用 4 0 0牵引供申调度辖区组呼( 4 级优先级) 4 x x 保留国内使用 5 0 0 调车组：缺省组 5 0 1 5 2 9 调车组：专用于调车组 5 3 0 车站和安全人员组：缺省组 5 3 x 车站和安全人员组：保留国际使用 5 3 9 车站和安全人员组：2 级组呼 5 4 x 保留国际使用 5 5 x 保留国际使用 5 6 0 现场维修组：缺省组 5 6 x 现场维修组：保留国际使用 5 6 9 现场维修组：2 级组呼 5 7 0 调度员组：缺省组 5 7 l列车调度辖区组呼( 3 级优先级) 5 7 x 调度员组：保留国际使用 5 7 9调度员组：2 级组呼 5 8 x 保留国际使用 5 9 x 保留国际使用 5 9 9 调车组：0 级紧急呼叫 6 0 0 铁道部调度组呼 6 0 1 - 6 0 4 预留 6 0 5 铁路局调度组呼 6 0 6 6 0 9 预留 6 1 0 预留 6 1 1 6 1 9 预留 6 2 0 车务调度组呼 6 2 1 6 2 9预留 6 3 0 工务调度组呼 6 3 1 6 3 9 预留 6 4 0 电务调度组呼 6 4 1 - - 6 4 9 预留 6 5 0 供电调度组呼 6 5 1 6 5 9 预留 6 6 0 水电调度组呼 6 6 1 6 6 9 预留 6 7 0 机务调度组呼 6 7 1 6 7 9 预留 6 8 0 车辆调度组呼 6 8 1 6 8 9 预留 北京交通大学硕士学位论文 组标识( g i d ) 功能说明 6 9 0 公安调度组呼 6 9 l 6 9 9 预留 7 0 0车站( 场) 集中电话组呼 7 0 1 7 0 9 预留 7 1 0 车站( 场) 货运电话组呼 7 1 1 7 1 9 预留 7 2 0车站( 场) 列检电话组呼 7 2 1 7 2 9 预留 7 3 0 车站( 场) 商检电话组呼 7 3 1 7 3 9 预留 7 4 0 车站( 场) 车号电话组呼 7 4 1 7 4 9 预留 7 5 0 施工养护通信组呼 7 5 1 7 5 9 预留 7 6 0 道口通信组呼 7 6 1 7 6 9 预留 7 7 0 7 8 9 保留国内使用 7 9 0 应急通信组呼 7 9 l 7 9 9 预留 8 k s 保留国内使用 9 i x 保留国内使用 0 i x 保留国内使用 参与组呼的成员定义了2 种身份：调度用户和业务用户。调度用户可以是固 定用户也可以是g s m r 网络中的移动用户，使用相应的i s d n 号和m s i s d n 。调 度用户在组呼中享有一对专用信道，既可以收听也可以讲话。每个组呼最多能够 定义5 个调度用户，每个调度用户可以加入多个组呼。业务用户是指定制了v g c s 业务的移动用户。组呼区域中每个小区的业务用户共享一条组呼下行信道收听组 呼，争抢一条组呼上行信道获得讲话权。每个业务用户最多可以具有5 0 个组i d 。 业务用户和调度用户都能够发起组呼，他们的发起和中止权由网络定义。v g c s 在同一时刻只允许一个业务用户作为讲话者，调度用户则可以随时讲话。讲话者 释放上行信道后，成为收听者，其他请求讲话的业务用户根据先到先服务的原则 分配上行信道的使用权。如果在网络规定的时间中没有人讲话，组呼将会自动结 束。 在列车调度通信中，v g c s 的组呼成员一般是列车调度员、车站值班员、车站 助理值班员、列车司机和运转车长等。列车调度通信系统是重要的铁路行车通信 系统，主要解决“大三角 和“小三角 通信问题。 1 2 动态语音组呼业务 2 1 2实现语音组呼业务的相关实体 为了实现语音组呼业务，需要在相关功能实体包括组呼寄存器( g c r ) 、归属 位置寄存器( h l r ) 、拜访位置寄存器( v l r ) 、网关m s c 中保存与组呼相关的数 据属性并提供特定的业务处理逻辑。这些网元组成的网络功能结构见图2 3 【l l 】： 外部网络 盯一一一”翻p ”一一 一一一一”鼍，p 7 ”一一一一一一一 ；，v l r _ j 中继m s c g c r i 留山斗一一一一一上刀匕恤一一一一一一一一一血。3 2 匕。一一。一。一l 图2 - 3组呼的网络功能结构图 f i g2 - 3n e t w o r kf u e t i o n a ls t r u c t u r ef o rv g c s 下面分析主要网元的功能以及其存储的组呼数据。 g c r 存储组呼属性及路由信息。当m s c 检测到组呼请求时，需要查询其g c r ， g c r 将此组呼所对应的组呼属性发送给m s c 。g c r 存储与每个组i d 相关的m s c 区、可以由用户建立语音组呼区域的小区、用于建立一个语音组呼的组呼参考、 指示主叫m s c 是否是组呼主控m s c 的表示符和组呼优先级等。 h l r 存储每个用户的业务签约信息和业务用户签约的组i d 列表。 v l r 存储由h l r 发送给它的业务签约选项和业务用户签约的组d 列表，且 能随着h l r 的改变而及时更新。 主控m s c 负责控制和维护组呼，其内必须有会议桥，负责和相关中继m s c 以及调度员建立链路。而中继m s c 负责其内相关小区的组呼控制。g m s c 主要负 责由固定调度员发起组呼的建立，将呼叫直接路由到该组呼的主控m s c 。 移动台的s i m 卡需要存储签约的组i d 及其业务状态( 激活或去激活) 。此外， 对于每一个组i d ，s i m 卡需要存储其数据加密算法及组密钥。移动台通过s i m 卡 上的存储信息来确定用户的组成员身份，响应已激活的组i d 的通知消息。用户可 以通过移动台人机界面去激活某些组i d ，此时移动台忽略对于该组i d 的通知消 息。用户也可以通过移动台人机界面重新激活这些组i d 1 2 l 。 2 1 3v g c s 的缺陷 北京交通人学硕士学位论文 v g c s 在铁路调度通信中发挥了重要的作用，但由于其实现机制的限制，还存 在一些不足。 首先，v g c s 组呼区域当创建组呼数据时在组呼寄存器( g c r ) 中固定设置， 在组呼进行中不会改变。聆听用户可以从组呼区域的一个小区移动到另一个小区， 但是一旦离开该组呼区域，就不能再继续收听该组呼；对于讲话用户来说，在组 呼区域的不同小区间执行正常的切换程序，而一旦离开组呼区域，网络将不会再 为其保持上行链路，也就是说组呼区域不会随着成员的移动而改变。 其次，v g c s 组呼成员当创建组呼数据时在组呼寄存器中固定设置，在移动用 户的s i m 卡中写好了该用户能参与的组i d 号。而在组呼进行中能参与的用户是位 于组呼区域中签约该组i d 的用户以及调度用户。参与组呼的成员不能由组呼发起 者按照需要指定。 当然除了这样的缺陷，还存在当组呼释放时，聆听用户并不知道组呼已经结 束，只能通过其内部控制组呼过程的定时器来决定何时释放信道。组呼区域内的 所有小区都会分配组呼信道，不管小区内是否存在参与该组呼的组呼成员，这也 是对有限的无线资源的一种浪费。 正是由于存在上述缺陷，静态语音组呼业务并不能完全满足铁路调度通信对 临时组呼的需要，因此提出了动态语音组呼业务。 2 2动态语音组呼业务原理 2 2 1动态语音组呼业务概述 动态语音组呼业务根据e t s i 对语音组呼业务的规范提出一些功能上的修改， 来适应铁路运营的一些特殊需求，其主要还是利用静态语音组呼业务的概念和实 现方法为基本思想，但是提出了两个新的概念，组呼成员的动态性和组呼区域的 动态性【7 】。 静态语音组呼业务中不同组包含哪些成员是由运营商根据铁路实际需求事先 规定好的。g c r 组呼属性中已经配置好组呼成员号码，移动用户的s i m 卡中也已 经写好该用户能参与哪些组呼。动态语音组呼业务为解决铁路对临时组呼的需求 提出了新的思想，其组