GSM-R在中国铁路的应用课件

1、1GSM-R在中国铁路的应用2主要内容一、中国铁路GSM-R数字移动通信系统构成二、中国铁路GSM-R系统业务三、中国铁路GSM-R网络规划四、编号方案五、中国铁路GSM-R系列标准六、产品供应七、建设规划3一、系统构成 GSM-R数字移动通信系统（简称GSM-R）是在GSM技术基础上增加了铁路特殊业务的专用通信技术。系统主要组成部份: 1.网络交换子系统NSS（Network and Switching Subsystem） 2.基站子系统BSS(Base Station Subsystem ) 3.移动智能网子系统IN(Intelligent Network) 4.通用分组无线业务子系统G

2、PRS(General Packet Radio Sersice) 5.运行与维护子系统OMC(Operation Maintenance Center) 6.终端41.网络交换子系统(NSS)：移动交换中心(MSC)、网关移动交换中心(GMSC)、访问位置寄存器(VLR)、组呼寄存器(GCR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AuC)、短消息中心(SMSC)、确认中心(AC)、固定用户接入交换机(FAS)等设备。52.基站子系统(BSS)基站收发信机(BTS)、基站控制器(BSC)以及编译码和速率适配单元(TRAU)和小区广播短消息中心(CBC)等设备。73.移动智能网子系统(IN)系统

3、结构图例：表示话路表示No.7信令链路表示数据链路MAPCAPSCPSMPSMAPHLRMSC/VLR/gsmSSP/IPSGSN/gprsSSPSMSCSCEPFAS位置数据库CAPMAPMAP84.通用分组无线业务子系统(GPRS)包括网关业务支持节点（GGSN）、业务支持节点（SGSN）、分组控制单元（PCU）、DNS、RADIUS服务器等设备。106.终端固定终端：调度终端、车站终端、用户电话机。移动终端：由移动应用设备和SIM卡组成。 移动应用设备包括各类车载台和手持台。 车载台包括机车综合无线通信设备(CIR) 、列控机车台、机车同步操作机车台、汽车车载台等； 手持台包括作业手持台

4、OPH、通用手持台GPH、调车手持台OPS； 其它移动应用设备包括移动调度台，固定移动终端（如监控设备）等。11二、GSM-R系统业务GSM-R业务=GSM业务+铁路特殊业务 其中铁路特殊业务主要体现在：功能寻址：基于用户功能编号的寻址方式。包括车次号功能号、机车号功能号、车辆号功能号等。位置寻址：基于主叫用户位置的寻址方式。列车控制信息传输：基于GSM-R传输平台，提供车地间安全数据传输通道。GSM-R业务分为两大类：语音业务和数据业务12语音业务点对点呼叫点对点的紧急呼叫广播呼叫组呼叫铁路紧急呼叫多方通话（会议） 14语音业务（二）点对点呼叫1.调度员按车次功能号或MSISDN号码呼叫辖区

5、内的机车司机，按ISDN号呼叫车站值班员、相邻调度区段调度员或分界站车站值班员并通话。2.车站值班员（助理值班员）按车次功能号或MSISDN号码呼叫车站基站区及相邻区间范围内的机车司机，以ISDN号呼叫列车调度员、相邻车站值班员并通话。3.机车司机按位置寻址或ISDN号码呼叫当前所在调度辖区的列车调度员、本站/前方站/后方站值班员、运转车长并通话。4.助理值班员按车次功能号或MSISDN号码呼叫运转车长并通话。15语音业务（三）组呼1.调度员呼叫辖区内所有或部分车站值班员。2.调度员呼叫辖区内的所有机车司机。3.调度员呼叫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。

6、4.调度员呼叫辖区内的机务段（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。5.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.调度员呼叫辖区范围内的车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务人员、道口人员。7.车站值班员呼叫车站基站区及其相邻区间范围内的机车司机、助理值班员、运转车长、工务人员、道口人员。17数据业务短消息电路交换数据传输：用于铁路安全型数据传输，如列控信息、调车监控信息、机车同步操作控制信息等。分组交换数据传输：用于通用型数据传输，如调度命令、车次号、列尾信息传送、进站停稳信息及接车进路信息的传送。根据需要用于旅客列车服务信息、车

7、站/编组场综合移动信息、机车工况信息传输、牵引弓况信息传输、线路监测状态传输和GSM-R场强监视等数据通信业务。18数据业务-电路型数据传输车载应用1车载应用2车载应用3车载无线通信设备GSM-R通信接入服务器地面应用1地面应用1地面应用1特点：独占信道，始终连接，网络传输安全协议启动19数据业务-分组型数据传输机车信息调度命令列尾机车综合无线通信设备（CIR）GSM-R/GPRSTMISTDCSMMITCP/IPTCP/IP特点：信道利用率高，20三、网络规划核心网规划（交换网）无线网络规划智能网规划GPRS规划21三、GSM-R网络规划-GSM-R核心网络铁路GSM-R核心网采用二级网络结

8、构，设立移动业务大区汇接中心(TMSC)和本地网端局(MSC)。大区汇接中心(TMSC)TMSC设置原则网络结构尽量简单清晰，便于中继电路组织实施；汇接局设置地点便于话务汇接；兼顾技术经济的合理性，在采用先进技术的同时，尽量节省投资；便于维护管理。TMSC可根据话务情况独立设置或者与本地网端局合设，网络建设初期合设。22三、GSM-R网络规划西安TMSC汇接网络示意图24三、GSM-R网络规划-GSM-R核心网络网关局(GMSC)与MSC同址设置，作为与其他网的互联互通点。网络建设初期网关局由移动端局MSC兼任，远期可独立设置归属位置寄存器(HLR)若干个MSC共用一个归属位置寄存器HLR。网

9、络发展初期在北京设置主用HLR，在武汉设置热备用HLR，容量按照全网规划容量总和的100%120%进行配置。可根据需要进行扩容和增设HLR数量。25三、GSM-R网络规划-GSM-R核心网络固定用户接入交换机(FAS)在铁道部、铁路局设置FAS，FAS就近与MSC连接；沿线车站根据需要设置FAS，接入路局FAS。既有线干调网、区段调度网应改造升级，接入GSM-R网络，新建线有线调度通信网建设应符合接入GSM-R网络的技术条件。其他设备短消息中心(SMSC)全路设置12套。小区广播中心(CBC)与OMC-R同址设置。紧急呼叫确认中心(AC)与MSC同址设置。27三、GSM-R网络规划-GSM-R

10、无线网络根据信息产业部规定，在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R系统的覆盖范围为铁路轨道两侧各2km，其他地域覆盖范围为铁路轨道两侧各6km。覆盖范围是指满足铁路作业需要的场强电平指标合格的范围，边界场强参照铁道部与中国移动协调的场强值。基站控制器(BSC)设置为减少BSC间的切换，各BSC所控制的基站应相对集中，尽量不跨铁路局管界。铁路枢纽地区BSC与MSC同机房设置，铁路干线和没有MSC的枢纽，BSC设置在大站，铁路支线不设置BSC。28三、GSM-R网络规划-GSM-R无线网络覆盖区范围和场强要求应保证基站辐射场强的有效覆盖范围，覆盖范围为工程设计的铁路作业区，在直辖市、

11、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R系统的覆盖范围为铁路外侧轨道两侧各2km，其他地域覆盖范围为铁路外侧轨道两侧各6km。铁路沿线GSM-R场强应连续覆盖。根据铁路中长期发展规划，主要干线和200km/h提速干线的场强覆盖指标应符合列控系统CTCS-3/ETCS2级的要求。山区、隧道、路堑等弱场区可根据需要采用小型基站、光纤直放、射频直放站和漏泄同轴电缆等技术措施。枢纽地区采用定向站型。沿线车站及区间采用全向站型，圆形或椭圆型覆盖。BSC与BTS之间宜采用环形连接方式，以保证系统的可靠性。29三、GSM-R网络规划-GSM-R无线网络站址位置车站原则上应设置基站，区间基站应尽量靠近铁路线

12、，宜选在交通便利、供电可靠的地方。应考虑与其它通信系统的干扰因素，保证必要的空间隔离。30三、GSM-R网络规划-GSM-R无线网络频率分配采用900MHz工作频段，885889MHz （移动台发，基站收）、930934MHz （基站发，移动台收）。共4MHz频率带宽。按等间隔频道配置的方法，共有21个载频。频道序号从9991019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个。31三、GSM-R网络规划-GSM-R智能网GSM-R智能网使得GSM-R网络能够灵活、方便地实现功能寻址、位置寻址，并在将来引入新业务时，减少对GSM-R网络改造。全路设置1对SCP节点，每个节点均采

13、用硬件和软件冗余备份，两个SCP节点之间建立冗余备份关系。SSP与移动交换机(MSC)综合设置。业务基本业务：功能号注册、注销与管理；功能寻址FA、位置寻址LDA扩展业务：基于位置的呼叫限制、基于号码的呼叫限制、短信智能业务(短信的功能寻址和位置寻址)、基于车次功能号的动态重组、自动获取调度中心IP地址32三、GSM-R网络规划-GPRS网络GPRS（通用分组无线业务）是提高系统资源利用率、提供数据业务的有效技术手段。核心网络 铁路GPRS核心网络结构分为2个层次，即核心层和边缘层。 核心层由大区节点组成，配备大容量路由交换机，节点之间网状网连接。 边缘层由设置在铁路局所在地的骨干节点组成，配

14、备多种接口的路由交换机、路由器等设备。 边缘层节点通过边界路由器与核心层的路由交换机互连。本地网SGSN、GGSN在路局所在地设置，其中GGSN在北京设一对、互为备份(双机热备)作为外网出口。在铁道部设置全网唯一的BG、CG和全网DNS。远期根据业务发展，可以逐步增设SGSN、GGSN和DNS。33GPRS节点设置示意图(北京)核心数据网与同址设置与同址设置34三、GSM-R网络规划-支撑网信令网根据铁路GSM-R网络业务运用特征，单独建立NO.7信令网。用以支持MSC间、MSC与HLR和BSC间、SGSN与HLR间、SCP与SSP间的组网需要。网络建设初期，采用信令点直联方式。网管系统建设二

15、级网管系统，即铁道部网管中心和本地网管中心。铁道部网管中心设置在北京。本地网管中心与MSC同址设置，一个本地网集中设置一套。35三、GSM-R网络规划-支撑网网络同步TMSC、MSC、HLR等设备，从铁通同步网的BITS提取定时信号。MSC至BSS间的数字链路兼作同步链路，BSS从MSC获取同步时钟。计费、结算、营帐和客服GSM-R交换机具有话务统计功能。需要时建设独立的计费、结算、营帐和客服平台，采用统一的标准和方式进行计费，以满足铁路GSM-R系统运营管理和清算需求。36三、GSM-R网络规划-终端配置37四、GSM-R网络编号计划 号码类型国内GSM-R网络号码：用于同一GSM-R网内用

16、户之间的呼叫；国际GSM-R网络号码：用于不同国家GSM-R网内用户之间的呼叫；短号码：用于GSM-R网络内快速拨号。引示号：用于GSM-R网络用户呼叫其他网络用户的分隔码。移动用户MSISDN号码和固定用户ISDN号码：用于GSM-R网络用户之间、其他通信网络的用户与GSM-R网络用户之间的呼叫。特服号：用于特服业务呼叫。GSM-R网络设备编号：用于标识GSM-R网络设备。GPRS IP地址：用于GPRS网络设备和终端设备，以及GSM-R网络网管设备的TCP/IP寻址。信令网点编码：用于采用NO.7信令方式的节点的信令点寻址38四、GSM-R网络编号计划编号原则号码应在全网范围内统一分配，满

17、足互联互通的要求。编号方案应保证网络之间的互操作性，有助于用户身份的识别和权限限制，并保持稳定。编号方案应具有灵活性和可扩充性，采用不等位编号，并且由0到9的数字组成。为方便用户拨号，给特定用户分配功能号码，标识用户的职能身份。可以用字母，字母在终端被转换成数字串。字母与数字串的转换关系在全国铁路范围内统一制定。39国际GSM-R网络用户号码结构 40国际GSM-R网络用户号码结构国际代码（IC）即铁路GSM-R接入码（RAC），用于与其他国家GSM-R网络互联的呼叫，最多由三位数字组成。中国铁路GSM-R网络国际代码 IC086。41国内GSM-R网络用户号码的结构-呼叫类型（CT）用来区分

18、GSM-R网络内不同类型的呼叫，用于定义用户号码的类型，由1到3个数字组成，如1、2、3、4、50、6、7、8、91、901等。-呼叫类型为2、3、4、5、6、91的户识别号码（UIN）必须是以下号码之一： (1) 车次号（TRN） (2) 机车号（EN） (3) 车号（CN） (4) 调车组位置号码（STLN）(5) 维修组位置号码（MTLN） (6) 调度员和值班员位置号码（TCLN） (7) 组位置号码（GLN）-功能码（FC）用来识别列车上或站场内的人员、设备或某给定区域内的特定编组。 CT FC 用户号码（UN） 国内GSM-R网络用户号码UIN 42车次功能号（TFN）CT=22

19、CCCC XXXXX FF共812位数字。CCCC：车次号02位字母转换的4位数字，符合ASCII码转换规则，无字母时CCCC0000，1位字母时CCCC00CC。XXXXX：车次号中的数字位，15位可变长，分别为X、XX、XXX、XXXX、XXXXX。FF：2位数字功能码FC，如01表示本务机司机，0205表示补机司机等。43机车功能号（EFN） CT3 3 TTT XXXXX FF 共711位数字。TTT：3位数字机车类型代码，如135表示东风4(E)（DF4E）。XXXXX：机车编号，长度为15位可变长。FF：2位数字功能码FC，如01本务机司机，0205补机司机。44车号功能号（CFN

20、） CT4 4 CC XXXXXXX FF共612位数字。CC：车种标识字母转换的2位数字，符合ASCII码转换规则，如：，远期与铁道部信息化统一规划保持一致。车种标识字母的使用参加铁道部相关规范。XXXXXXX：车号，长度为17位可变长。FF：2位数字功能码FC，28表示乘检人员等。45语音组呼和语音广播（CT50、51）组呼参考包括呼叫类型（CT）、业务区号（SA）和组标识（GID）。业务区号（SA）为5位数字，用以确定组呼和广播呼叫的有效区域，在MSC管辖范围内统一分配。在MSC管辖范围边界地区，业务区应在双边协调的基础上进行分配。如调度辖区、车站基站区、相邻三车站及区间、相邻三基站小区

21、以及其他类型的SA。在工程实施时，结合MSC管辖范围合理划分各类SA的号码段。组标识（GID）为3位数字，其定义见下例。46组标识(GID)功能说明优先级组呼区域发起方组成员2013列车调度辖区列车调度员列车调度员、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、牵引变电调度员、救援列车主任2023列车调度辖区列车调度员列车调度员、机车司机2032列车调度辖区列车调度员列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员语音组呼和语音广播功能代码字段的形式举例 201组呼编号（组户参考）：50XXXX

22、X20147调度身份用户功能号码（CT91）调度身份用户包括各类调度通信业务的调度员和值班员人员、各种数据业务的地面应用中心。调度用户身份功能号码由位置号（LN）和功能码（FC）组成。位置号（LN）用以确定被叫方的注册位置，包括调度辖区、车站（场）、编组场（分场）位置号，由5位数字组成，在全国范围内统一分配。位置号（LN）L1L2L3L4L5，其中L1L2H1H2为铁路专用通信网长途区号，L3L4L5表示位置区编号，其中L3表示位置区类别，L4L5表示位置区编号。48调度身份用户功能号码（CT91）功能码（FC）描述终端（含有线终端和无线终端）的实际功能。 如01列车调度员，02列车无线调度员

23、，05车站（场）、编组场（分场）值班员（主信号楼），0609车站（场）、编组场（分场）值班员（其他信号楼），10车站（场）调度值班员，11车站（场）内勤助理值班员，12车站（场）计划调度值班员，等等。49 短号码短号码应由4位数字组成，第1位数字应为CT1。短号码应在全国范围内统一定义。如：1200连接最适当的列车调度员， 1300连接最适当的车站值班员， 1303连接最适当的车站外勤助理值班员等。50引示号表示出网拨号。如：900国际GSM-R网络901铁路专用自动电话网0国内公众电信网00国际公众电信网51MSISDN号码MSISDN号码采用E.164编码方式，符合GSM技术规范GSM 0

24、3.03的规定，其号码结构为：国家代码+国内有效移动用户电话号码CC +NDCSN我国国家代码CC为86。国内目的代码（NDC）需要信息产业部分配，暂定为149。用户号码（SN）号码长度为8位，结构如下：HLR识别号+移动用户号码H0H1H2ABCDE其中H0CT8，H1H2为铁路调度通信网络长途区号（基本同自动电话长途区号）。52MSISDN号码A表示用户类型，24调度通信用户，79其他用户。E表示用户身份，如2运输，3机务、水电、电力，4车辆、调度等。其他位和表中未列明的用户号码分配参照（82）电通字70号“关于电话号码统一编制的通知”，结合工程进行分配。 53固定用户ISDN编号FAS网

25、络用户ISDN号码，采用E.164编码方式，其号码结构为：国家代码+ FAS用户电话号码CC+NDCSN其中：CC、NDC同MSISDN号码。54固定用户ISDN编号SN号码长度暂定为8位，结构如下：FAS识别号+ FAS用户号码H0H1H2ABCDE其中H0CT7，H1H2为铁路调度通信网络长途区号，同MSISDN号码。 55特服号码在GSM-R网络中占用短号码部分资源，开通如下特服号码：1）障碍申告1122）电话查号业务1143）事故救援117面向社会的公众紧急呼叫，包括110、119和999。 56拨号方式本网用户本网用户：CTUINFC或CTUN，CT包括1、2、3、4、50、51、6

26、、7、8、91等。CT2、3、4、6时，要求终端具备字母输入功能，终端将字母转换为数字 CT50、51时： 移动用户主叫：单键呼叫，或GID“组呼”或“广播”键。 固定用户主叫：单键呼叫，或CTSAGID。FAS网络内部用户之间呼叫为7H1H2ABCDE。57拨号方式本网用户其他国家GSM-R网络： 900ICGSM-R网络用户号码本网用户铁路专用电话网用户：901路电长途区号用户号码，GMSC向铁路专用电话网传递号码时删除“901”。本网用户公众网用户：0长途区号用户号码，或0PLMN MSISDN号码，GMSC向对方网络传递号码时不删除“0”。其他通信网络授权用户本网用户：（0）NDCSN

27、，SN首位为7和8。58五、GSM-R标准制定 国际GSM-R标准制定基于GSM PHASE PLUS 2+部分标准引用3GPP和ITU-T规范GSM-R功能需求规范 FRS V6GSM-R系统需求规范 SRS V1459五、中国铁路GSM-R系列标准 60五、中国铁路GSM-R系列标准61五、中国铁路GSM-R系列标准62五、中国铁路GSM-R系列标准63六、GSM-R产品供应 系统设备：北电网络、西门子、华为弱场设备：安德鲁、RFS、国内多家厂商FAS及调度终端、车站终端：北京佳讯、中软网络、济南天龙等移动终端设备：手持终端：萨基姆、MMA、国内厂商机车综合通信设备：天津通广集团、深圳长龙

28、、上海通信工厂、铁科院（华铁信息）、北京希电、深圳思科泰、北京世纪东方等列尾通信设备：北京中铁、交大路通等维护设备：网络维护设备：国际、国内知名仪表供应商终端维护检测设备：终端设备供应商64六、GSM-R产品供应 -产品测试GSM-R实验室拟在北京交通大学建设GSM-R产品功能测试实验室利用既有实验室进行GSM-R产品性能测试测试规范GSM-R网络测试规范GSM-R终端测试规范机车综合通信设备FAS及调度终端、车站终端测试规范65六、GSM-R产品供应 -产品测试测试情况大秦线测试2004年4月5月，华为西安实验室。CIR，6个厂家参加；FAS及调度终端、车站终端，3个厂家参加。2005年34

29、月，试验段测试。青藏线试验段测试一阶段2004年6月，北电网络广东北电实验室。二阶段2004年7月11月，测试青藏线试验段网络和QOS。三阶段2005年3月4月，测试青藏线试验段GPRS。66七、GSM-R建设规划三个同步 与铁路信息化建设同步，提供综合移动信息传输平台；与铁路CTC（干线）、CTCS（3级以上）建设同步，提供综合移动话音通信业务，提供通用数据、列控数据传输通道；与新建铁路同步，不再重复投资建设区间通信电缆、无线列调、站场无线通信等系统。两个配套 主要枢纽地区与干线配套；干线与相关支线配套。提高点线配合能力，发挥投资效益。67七、GSM-R建设规划近期（2005-2007）：统筹规划建设移动子系统、智能网、信令网，初步形成GSM-R核心骨干网；配合CTC建设，在六大繁忙干线重要枢纽地区同步建设GSM-R；与铁路中长期路网规划项目同步建设路网新线GSM-R系统。中长期（2008-2020）：在既有干线与CTC同步，与铁路中长期路网新线同步建设，并逐步扩大无线覆盖范围，建成中国铁路GSM-R网络。68七、GSM-R建设规划核心网建设近期规划： 配合CTC建设，分三阶段建设路网