GSM-R系统赵经纬

1、主讲人主讲人 赵经纬赵经纬n 什么是什么是GSM系统？系统？Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称全球通主菜单主菜单下一项下一项SCEPSSPBTSBSCTRAUMSC/VLR/GCR/IWFHLR/AUCSMS-SCGMSCACSCPSMPFASOMC用户管理系统SGSNPCUGGSNGRIS调度台车站台 分组域铁路应用系统电路域铁路应用系统其他通信网1、GSM-R终端终端 终端由终端由移动设备移动设备和和用户识别模块（用户识别模块（SIM）两部分组成。两部分组成。 移动台包括移动台包括：车载台和手持台车载台和手持台。车载

2、台车载台机车综合无线通信设备（机车综合无线通信设备（CIR）GSM-R无线传输模块（无线传输模块（RTM）-用于用于CTCS3列控系统列控系统机车同步操作机车无线通信设备机车同步操作机车无线通信设备手持台手持台作业手持台（作业手持台（OPH）通用手持台（通用手持台（GPH）CIRCIR可处理话音和数据等业务，并根据实际运用需求要可处理话音和数据等业务，并根据实际运用需求要求进行功能模块配置。求进行功能模块配置。CIR可覆盖可覆盖450MHz调度通信系统（包括话音通信、调度命令、列尾、无调度通信系统（包括话音通信、调度命令、列尾、无线车次号等）线车次号等）800MHz列尾和列尾和800MHz列车

3、安全预警及二次防护系统列车安全预警及二次防护系统GSM-R数字移动通信系统（话音通信、数据通信）、高速数数字移动通信系统（话音通信、数据通信）、高速数据传输等。据传输等。GPHGPH主要用于铁路各类管理人员、与铁路业务相关的主要用于铁路各类管理人员、与铁路业务相关的人员话音和数据通信。人员话音和数据通信。包括显示屏、键盘、MIC、扬声器等需要PTT按键，用于组呼OPHOPH主要用于列车、车站、编组场、沿线区间及其他主要用于列车、车站、编组场、沿线区间及其他铁路作业区的各工种工作人员话音和数据通信。铁路作业区的各工种工作人员话音和数据通信。包括显示屏、键盘、MIC、扬声器等需要PTT按键，用于组

4、呼，在主机左侧面应有一个红色的紧急呼叫按钮，在面板右上方易于携带，允许操作人员腾出双手，可挂在车辆的突出部位上面板设计便于操作人员带手套用 TRAUBSCOMC-RMSCUm接口接口A接口接口Ater 接口接口Abis 接口接口NSSBSSOMN接口接口MSMSBTSSunStorEdge A5000Um接口接口CBCBTSBTS发射耦合器发射耦合器接收耦合器接收耦合器天线天线耦合系统耦合系统BCF(基站公共功能基站公共功能)BSCTRX (收发信机收发信机)Abis接口接口-一台一台TRX管理一个管理一个TDMA帧（帧（8个个物理信道）物理信道）-编码编码, 加密加密, 调制调制, 然后将射

5、频信号然后将射频信号馈送给天线馈送给天线-将信号解密将信号解密, 均衡均衡, 然后解调然后解调 -移动呼叫检测移动呼叫检测-上行链路信道测量上行链路信道测量-定时提前量定时提前量- 跳频跳频- 将语音和用户数据信道合成以后送给将语音和用户数据信道合成以后送给BSC - 将信令信道合成以后送给将信令信道合成以后送给BSC双工器双工器- 天线与每个小区的收发信机之间天线与每个小区的收发信机之间的接口的接口BTS馈线馈线BTSAbis 接口接口Ater 接口接口O&MPCM控制器控制器PCM控制器控制器处理单元处理单元交换矩阵交换矩阵BSCX.25控制器控制器BTSTRAUTRAUTRAU结构及功能

6、结构及功能外部外部 PCM接口接口BSCMSC编译码器编译码器编译码器编译码器控制器控制器Ater接口接口A接口接口E1中继线中继线120路用户信道路用户信道16k120=2M将将13 kbps GSM 语音帧格式转换成语音帧格式转换成64 kbps E1 中继线中继线 = 30路用户信道路用户信道64k 30=2M将用户数据流路由至相应的将用户数据流路由至相应的互联功能互联功能TRAUBSCBTSBTSBTSBTSTrafic path innorm al conditionsBSCBTSBTSBTSBTSTrafic path incase of linkfailureX交织单网交织单网普

7、通单网普通单网BSC（无冗余）（无冗余）交织双网交织双网同站址双网同站址双网BSCBSCBSCBSCNSSNSS建立在建立在MSCMSC上，负责端到端的呼叫、用户数据管理、上，负责端到端的呼叫、用户数据管理、移动性管理和与其它网络的连接。移动性管理和与其它网络的连接。 VLR MSC GMSC GCR BSS IWF 统 计 服 务器 GCR HLR VLR AUC EIR SMS-SC 统 计 服 务器 IWF BSS 其他GSM-R PSTN ISDN 其他GSM-R PSTN ISDN B 接口 D 接口 G 接口 I 接口 I 接口 H 接口 C 接口 B 接口 E 接口 F 接口 F

8、 接口 E 接口 E 接口 A 接口 A 接口 MSC：移动交换中心：移动交换中心MSCMSC功能功能呼叫处理功能呼叫处理功能(类似固定网的交换机) 信令信令 / / 用户话务连接的建立用户话务连接的建立 信令分析信令分析 确定目的地确定目的地 连接路径选择连接路径选择 不正常信令信息的处理不正常信令信息的处理 支持补充业务支持补充业务 呼叫监视呼叫监视 话务监视和测量话务监视和测量 预防过负荷预防过负荷 计费计费 优先控制优先控制 ( (例如例如: :紧急呼叫紧急呼叫) ) 支持操作维护支持操作维护 O&M O&M 功能功能 移动特定的功能移动特定的功能 和和 BSC, MS & NSS B

9、SC, MS & NSS 数据库之间交换信数据库之间交换信令令 处理移动特定的业务处理移动特定的业务 移动性管理（如寻呼移动性管理（如寻呼, MSC, MSC之间的切换之间的切换, , 位置更新位置更新,.,.） 过负荷处理过负荷处理 数据业务的交互功能数据业务的交互功能 移动特定的录音通知移动特定的录音通知 安全性管理（鉴权、加密等）安全性管理（鉴权、加密等）HLR：归属位置寄存器：归属位置寄存器 用户管理中心用户管理中心HLR永久纪录永久纪录- MSISDN- IMSI- 用户业务用户业务临时纪录临时纪录-VLR地址地址-加密参数加密参数 (Kc, Sres, Rand)存放在一个地区注册

10、的所有用户的信息。存放在一个MSC区漫游的所有用户的信息，一般与MSC合设。 VLR永久纪录永久纪录-IMSI-用户注册业务用户注册业务临时纪录临时纪录-加密参数加密参数(Kc, Sres, Rand)-LAI - TMSILA1LA4LA2LA3VLRVLR：拜访位置寄存器：拜访位置寄存器产生产生鉴权鉴权和和加密加密所需的信息。所需的信息。AUC加密加密A3, A8算法算法Ki5SRES, Kc, RANDRANDAUC 提供提供加密参数加密参数IMSIHLR 请求请求AUCAUC：鉴权中心：鉴权中心存放移动台设备的识别号码（存放移动台设备的识别号码（IMEI）。）。 EIR黑单黑单(被禁被

11、禁ME)灰单灰单(故障故障ME)白单白单(有效有效ME)移动台设备移动台设备IMEIEIR：设备识别寄存器：设备识别寄存器提供提供GSMGSMR R网络与其他固定网络的互连。网络与其他固定网络的互连。MSCIWFMSBSSPSTNDTE有线有线DTE速率适配速率适配DTE信令信令ModemModem数据数据 + DTE 信号信号IWF：互连功能：互连功能提供短消息的存储与转发功能。提供短消息的存储与转发功能。SMSC：短消息服务中心：短消息服务中心MSCMSC将终端用户发起或接受高优先级呼叫或紧急呼叫的相将终端用户发起或接受高优先级呼叫或紧急呼叫的相关呼叫信息，传送到关呼叫信息，传送到ACAC

12、进行记录。进行记录。ACAC对接收到的相关信对接收到的相关信息进行记录、存储，为事后分析提供数据依据。息进行记录、存储，为事后分析提供数据依据。呼叫建立呼叫建立语音语音/ /数据数据确认确认ACMSCBSSAC：确认中心：确认中心用于存储与语音组呼（用于存储与语音组呼（VGCSVGCS）和语音广播（）和语音广播（VBSVBS）有关的）有关的信息。信息。MSCMSCGCR最多可定义最多可定义 100000 100000个组个组区区 (00000 (00000 99999) 99999)最多可定义最多可定义 1000 1000个组号个组号 (000 (000 999) 999)组呼组呼获取区号和组

13、号获取区号和组号寻呼和呼叫完成寻呼和呼叫完成储存语音组呼相关数据：储存语音组呼相关数据： MSCMSC控制的小区列表控制的小区列表 组呼参考（组组呼参考（组IDID和组呼区和组呼区域）域） 组呼相关的用户列表组呼相关的用户列表 优先级优先级GCR：组呼寄存器：组呼寄存器智能网的基本思想是依靠智能网的基本思想是依靠No.7No.7信令网和大型集中数据库信令网和大型集中数据库的支持，将网络的的支持，将网络的交换功能和控制功能相分离交换功能和控制功能相分离。n 业务交换点（业务交换点（SSP）：）：检测智能检测智能业务的请求，与业务的请求，与SCP通信，对通信，对SCP响应，允许响应，允许SCP影响

14、处理。影响处理。可与可与MSC合设，也可分设。合设，也可分设。n 业务控制点（业务控制点（SCP）：）：接收接收SSP发出指令，执行业务逻辑，实发出指令，执行业务逻辑，实现业务控制功能，存储业务逻现业务控制功能，存储业务逻辑和网络、用户数据。辑和网络、用户数据。n 业务管理点（业务管理点（SMP）:管理管理SCP中的业务逻辑，用户数据。中的业务逻辑，用户数据。n 业务管理接入点（业务管理接入点（SMAP）：业务管理接入功能。业务管理接入功能。n 业务生成环境（业务生成环境（SCEP）：生成：生成业务逻辑。业务逻辑。智能网结构及功能智能网结构及功能GPRSGPRS是在是在GSMGSM技术的基础上

15、提供的一种端到端技术的基础上提供的一种端到端分组交换分组交换业务。业务。GPRSGPRS最大限度重用已有的最大限度重用已有的GSMGSM网络基础设施，提供高效的无网络基础设施，提供高效的无线资源利用率，无线接入速率可高达线资源利用率，无线接入速率可高达171.2kbps171.2kbps。用户处于移动状态下甚至高速移动状态无线数据传输；用户处于移动状态下甚至高速移动状态无线数据传输；数据内容为铁路运输生产相关的信息；数据内容为铁路运输生产相关的信息；对可靠性、实时性要求高。对可靠性、实时性要求高。VLRBSCBTSMSCGMSCHLRAUCPSTNSGSNGGSNPCUGRIS铁路应用系统RA

16、DIUSDNSGROSGPRS结构结构OSS实现了系统的集中运行与维护，完成了包括移动用户管理、移动设备管理及网络运行维护等功能。OSS包括专门用于运行维护的设备被称为运行维护中心（OMC）。MSC/VLRMSC/VLRHLR/AuCEIRNSSBSCBTSBSSTRAUWSn网络管理系统网络管理系统n5种功能：安全管理、配置管理、种功能：安全管理、配置管理、故障管理、告警管理、性能管理。故障管理、告警管理、性能管理。n用户管理系统用户管理系统n管理本网用户的相关数据，提供管理本网用户的相关数据，提供开户、销户以及用户业务权限更开户、销户以及用户业务权限更改等操作功能，支撑业务的正常改等操作功

17、能，支撑业务的正常运行。运行。n包括包括SIM卡管理系统以及计费、卡管理系统以及计费、结算、营帐和客服系统等。结算、营帐和客服系统等。 OMC 操作维护中心操作维护中心GPRS直放站直放站主菜单主菜单下一项下一项主菜单主菜单下一项下一项增强型增强型多优先级与强拆多优先级与强拆（eMLPPeMLPP）eMLPPeMLPP对于呼叫建立和越区切换时的呼叫接续过程分配了不对于呼叫建立和越区切换时的呼叫接续过程分配了不同的优先等级。同的优先等级。eMLPPeMLPP的优先级分为七种：的优先级分为七种：A A、B B、0 0、1 1、2 2、3 3、4 4。A A和和B B为最高的两个优先级，保留给网络内

18、部的呼叫使用。为最高的两个优先级，保留给网络内部的呼叫使用。0 0、1 1、2 2、3 3、4 4可以提供给用户在整个网络覆盖范围内使用。可以提供给用户在整个网络覆盖范围内使用。中国列车控制系统中国列车控制系统(CTCS)(CTCS)优先级为优先级为1 1级；级； 调度通信用户优先级为调度通信用户优先级为 2 2级或级或3 3级；级； 如果发生紧急情况需要发起紧急呼叫，此时无论有无空闲信道，呼叫如果发生紧急情况需要发起紧急呼叫，此时无论有无空闲信道，呼叫都必须马上建立，优先级为都必须马上建立，优先级为0 0级。级。在呼叫建立时，用户可以选择预先签约的任何一个优先级。在呼叫建立时，用户可以选择预

19、先签约的任何一个优先级。增强型增强型多优先级与强拆多优先级与强拆（eMLPPeMLPP）eMLPPeMLPP的资源抢占有两种情况：的资源抢占有两种情况：网络资源抢占：网络资源抢占：指呼叫或切换时，没有空闲网络资源，则终止低指呼叫或切换时，没有空闲网络资源，则终止低优先级呼叫，将资源给高优先级呼叫使用。优先级呼叫，将资源给高优先级呼叫使用。用户接口资源抢占：用户接口资源抢占：指具有较高优先级的呼叫请求与正在进行较指具有较高优先级的呼叫请求与正在进行较低优先级通话的用户建立通信时，网络终止被叫用户的当前呼叫，低优先级通话的用户建立通信时，网络终止被叫用户的当前呼叫，并将其接入高优先级呼叫。并将其接

20、入高优先级呼叫。 SSPBTSBSCMSCHLR/AUCSCPFAS调度台调度台车站台车站台VLR GCR VGCS (VGCS (语音组呼业务语音组呼业务) )VGCS使得移动用户之间能够建立点对多点的连接。半双工模式。组呼成员包括业务用户和调度员。调度员可以是固定用户或移动用户，拥有随时讲话的权利。调度员最多有5个。移动调度员可以位于组呼区域外，调度员通过拨叫组呼参考的方式发起组呼。业务用户是预定了VGCS业务的移动用户，通常处于接听状态，必须先争取到上行链路才能讲话。业务用户可以通过组ID来发起组呼。VGCS (VGCS (语音组呼业务语音组呼业务) )系统给主叫用户和调度员提供双向信道

21、，给所有的被叫业务用户分配同一下行信道。调度员一直占有一对业务信道，可以随时讲话，某一时刻只能有一个“非调度身份”的用户可以讲话，其他业务用户接听，其他用户要想讲话需要抢占上行信道（PTT按键），讲话者角色可以转换。VGCS (语音组呼业务语音组呼业务)一个特定的VGCS通信由组呼参考唯一地确定。组标识GID与组呼区域SA的结合称作组呼参考。GID表示该组的功能，即由哪些身份的成员参加。3位数字表示。SA是指VGCS通信所覆盖的地理范围。5位数字表示。组呼功能号： 50 S1S2S3S4S5 GIDGID举例举例功能说明功能说明优先级优先级组呼区域组呼区域发起方发起方组成员组成员2013列车调

22、度辖区列车调度辖区列车调度员列车调度员 列车调度员、车站值班员、机车司机、运转列车调度员、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、机员、列车段（车务段、客运段）值班员、机车调度员、牵引变电调度员、救援列车主任车调度员、牵引变电调度员、救援列车主任2103车站基站区车站基站区 车站值班员、助理值班车站值班员、助理值班员、司机、运转车长员、司机、运转车长 车站值班员、助理值班员、机车司机、运转车站值班员、助理值班员、机车司机、运转车长车长2202相邻三车站及相邻三车站及站间区间站间区间车站值班员车站值

23、班员 列车调度员、车站值班员、机车司机、助理列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员班人员2990相邻三小区相邻三小区 机车司机、工务巡道人机车司机、工务巡道人员、道口值班人员员、道口值班人员 列车调度员、车站值班员、机车司机、助理列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员班人员SSPBTSBSCMSCHLR/AUCSCPFAS调度台调度台车站台车站台VLR GCR VBSVBS（语音广播业务）（语音广播业务）VBS是指在某个特定的区域上

24、，一个用户讲话，其他用户在下行链路上聆听讲话内容，即VBS主要实现的单向通信功能。 广播业务的用户分类有两种。根据用户的身份分为调度员和业务用户。调度员必须始终占用一对专用信道进行通信，它的身份需在网络中预先定义。广播业务用户是呼叫发起者时，网络会分配给此业务用户一条专用信道。广播业务用户不是呼叫发起者时，在VBS进行中，系统不分配给业务用户专用的信道，而是与其他聆听用户共享小区上的广播呼叫信道的下行链路，上行链路空闲。 与VGCS不同，VBS中的讲话者角色不能转换。组呼功能号： 51 S1S2S3S4S5 GIDSSPBTSBSCMSCHLR/AUCSCPFAS调度台调度台车站台车站台VLR

25、 GCR 主菜单主菜单下一项下一项功能寻址（功能寻址（FAFA）功能寻址是GSM-R的一个重要特征，它允许主叫用户通过功能号码来识别功能和应用。功能号识别的是用户使用的功能，而不是用户终端的号码。例如，一个特定的功能号代表的是特定列车上的一个司机，而不是机车上的无线电话号码。 MSC/SSPVLR智能网智能网智能网数据库智能网数据库MSISDN功能号13次列车司机司机1149XXXXX9012T130113次列车列车长列车长1149XXXXX6332T131069次列车司机司机2149XXXXX6462T6902FAS基站基站基站基站典型应用：调度员 司机BSC2T13012T1301149X

26、XXXX90113次列车司机司机1149XXXXX9012T1301基于位置的寻址（基于位置的寻址（LDALDA）基于位置的寻址是一项铁路特定业务，如图5所示。基于位置的寻址采取两种方式：基于小区的路由和使用来自外部资源的位置信息。来自外部资源的位置信息可以由地面系统（如轨道电路或GSM-R网络内部的位置系统）或车载系统（如查询应答器读取器，GPS等）提供。 MSC/SSPVLR/AC智能网平台智能网平台智能网数据库智能网数据库车站值班员1300调度员1200小区ID（01） 149XXXXX908149XXXXX047小区ID（02） 149XXXXX911149XXXXX048FAS基站基站基站基站辖区辖区1调度员调度员调度辖区调度辖区1调度辖区调度辖区2“1200”“1200”典型应用：司