GSM-R铁路专用移动通信系统概述

移动通信MobileCommunication2GSM-R铁路专用移动通信系统8.1概述8.2铁路数字移动通信原理8.3移动网络业务8.4网络结构、功能及协议8.5GSM-R编号方案8.6eMLPP业务8.7VGCS业务8.8VBS业务8.9功能寻址8.10基于位置的寻址

8.11调度通信8.12调度数据和旅客服务信息传输通道2024/5/293一、蜂窝通信的历史与现状8.1概述2024/5/2941981NMT北欧解决方案目前1800万用户450MHz和900MHzNORWAY,DENMARKFINLAND,SWEDEN,FRANCE(450MHz)英国1985TACS800和900MHz中国1990TACS/ETACS/AMPS800和900MHz1982AMPS800MHz目前2500万用户1985RADIOCOM2000FRANCE400MHz900MHz专用移动发展

Japan•NTTcellular(1979)•JTACS(1988)1986C.450GERMANY450MHz世界范围第一代模拟蜂窝系统(1980s-现在）2024/5/295世界范围第二代数字蜂窝系统(1990s-现在）IS-54:NorthAmericanStandard-TDMAIS-95:CDMA(Qualcomm)GSM:Pan-EuropeanDigitalCellularDECT:DigitalEuropeanCordlessTelephone2024/5/296世界范围第三代数字蜂窝系统(2000s-)WCDMACDMA2000TD-SCDMA/TD-CDMA2024/5/2973G体制

WCDMA核心网络：基于MAP和GPRS无线传输技术：WCDMA－FDD/TDD

TD-SCDMA核心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA

cdma2000核心网络：基于ANSI41和MIP无线传输技术：cdma2000CDMA技术是3G的核心3G的核心-CDMA技术2024/5/298三种主要体制比较2024/5/299二、GSM-R与GSM2024/5/2910名词缩写GSM:GLOBALSYSTEMFORMOBILE COMMUNICATIONS

全球移动通信系统GSM-R:GSMforRailways

全球铁路移动通信系统2024/5/29111.GSM与GSM-R的关系—六大关系GSM-R理论建立在GSM理论基础之上；GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；GSM-R工业以GSM工业为基础；GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础；GSM-R应用开发吸收GSM成功经验；GSM-R的市场铁路专用，GSM公众商用。2024/5/29121.GSM与GSM-R的关系--业务模型GSM基础设施eMLPPVBSVGCS电信业务-ASCI功能寻址与位置有关的寻址接入矩阵铁路运营特色

铁路应用功能号的表示安全综合移动信息服务自动列车控制(CTCS)远程遥控铁路紧急救援移动服务调车作业移动服务轨道维护移动服务铁路客站综合移动信息服务铁路货站综合移动信息服务机车综合移动信息服务(无线列调)旅客列车综合移动信息服务GSM电信业务2024/5/29132.GSM的过去与现状—起源GSM起源于1982年，由欧洲邮政与电信大会(CEPT)的“移动通信特别组”(GroupSpecialMobile)负责工作。1988年成立欧洲电信标准研究所(ETSI)，由ETSI的技术委员会特别移动组(SpecialMobileGroup)负责GSM的标准化工作。GSM是一种第二代数字蜂窝移动通信标准。世界上应用最广泛的第二代数字移动通信标准是GSM、IS-136和CDMA(IS95)。2024/5/29142.GSM的过去与现状—规范制定GSM经历了以下几个主要阶段：Draft(1991年)Phase1(1992年底冻结）Phase2（1994年底冻结）Phase2+R96Phase2+R98Phase2+R99R4(2000)R5(2002)R6(2003)ETSI3GPP2024/5/29152.GSM的过去与现状—标准组织机构SMG1业务SMG2无线接入SMG3网络SMG4数据

SMG6管理与维护SMG7移动设备测试SMG9IC卡SMG10安全SMG11语音SMG12基础设施2024/5/29162.GSM的过去与现状—

国际工作频段GSM450频段450.4–

457.6MHz

460.4–467.6MHz

GSM480频段478.8–

486MHz488.8--496

MHzGSM850频段824--849

MHz

869--894MHz

P-GSM，标准GSM900频带

890-915MHz935-960MHzE-GSM，扩展GSM900频段

880-915MHz925-960MHzR-GSM，铁路GSM900频段

876-915MHz921-960MHzDCS1800频段

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

2024/5/29175.GSM工作原理--网络结构EIRAUCHLRBTSMSCBSCBSCVLRMSCTSCMS互联网络(IXC)本地交换网络汇接局交换中心AT&TMCISprint中国移动中国联通...2024/5/29185.GSM工作原理—向GPRS网络演进2024/5/2919MS3//ARFCN01123FDMBTS0TDMAsTS7nn-1n+1MS2MS1timeGSM/GSM-R工作原理2024/5/2920三、欧洲选择GSM-R及其进展2024/5/2921(一)、UIC推出欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)在欧洲，铁道和机车车辆的现代化要求引入通用信号系统，即欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)，ERTMS属于欧洲委员会(EC)管理的项目。在高新技术驱动之下，协调和统一各国的运输管理系统模式，特别是通信信号方式，消除语言文化障碍、实现高速不停车跨国界铁路交通，达到提高铁路运输业的市场竞争优势。ERTMS给欧洲铁路带来新的发展动力，其效益体现为：较低的铁路运营与维护费用、优质服务质量、极高安全可靠性、高能量利用率实现环保形交通，以及人文的工作环境。ERTMS包括：ETCS（欧洲铁路控制系统）和GSM-R（铁路综合数字移动通信系统）。2024/5/29221、从LZB、FZB、ASTREE发展到ETCSLZB利用轨道电缆环线传输列控系统行车指令和速度指示式机车信号，取消地面闭塞信号机，保留闭塞分区，列车按固定闭塞分区间隔运行。ASTREE实时追踪控制系统法国国铁1986年开始开发的系统，为AutomaticSuiridesTrainsenLempsREEL简称，其目的是：提高功能，降低成本，采用新技术。系统停止开发，加入ETCS。FZB基于无线的列控系统德铁80年代末开发的新一代列控系统，为FunkZugBeeinflussung--Radiobasedcontinuetraincontrolsystem简称，其目的是：实现低成本、高性能的列控系统。系统已加入ETCSETCS欧洲列车控制系统欧共体支持的统一的列车控制系统，采用GSM-R作为传输系统。其开发目标：在欧洲铁路网运行互操作性(国际)，实施标准化，降低成本，提高模块化和灵活性。2024/5/29232.现代列车控制技术的演进ATCSAATCCBATCCBTC北美/地铁CARAT日本FZBASTREEETCS欧洲/国铁LZB2024/5/29243.列车控制系统的传输通道CBTC基于通信/传输的列车控制漏泄波导轨道电缆环线GSM-R扩频无线…等等基于近场感应的列车控制轨道电路应答器…等等2024/5/29254.基于无线的列车控制系统原理图2024/5/29265.基于无线的列控方式制动曲线2024/5/2927(三)、起源于欧洲的GSM-R系统2024/5/29281.欧洲GSM-R官方机构定义新的铁路公用通信系统标准的需求铁路通信标准机构，定义GSM-R网络功能特征和互操作性根据EIRENE规范，开发和测试GSM-R系统UICEIRENEMORANEETSIETSI-SMG工业界合作伙伴2024/5/29292.GSM-R时间进度表

研究UIC开始考察铁路通信采用数字无线系统的可行性UIC决定采用GSM-R19921993199419951996199719981999规范制定阶段ETSI确定在GSM标准中引入ASCI功能GSM-R特殊功能规范试验测试阶段97年7月签署EIRENEMoUMORANE建立测试线路，证明以下概念：GSM标准的演进(Phase2)第一套产品的有效性2024/5/29303.GSM-R在欧洲试验项目--MORANE三个测试试验基地2024/5/2931InrealisationSupplierselectedInnegotiation

Planning/StudyTesttrials SBBDSBSJBVCFRDBAGWCMLCDTAVMAVJBVNSBNSPKPRENFESNCBSNCFSZFSVRTrackRHKÖBBRailtrackCTRLGIF4.欧洲GSM-R项目与状态2024/5/2932在信号、列车控制和通信领域的UIC项目TMCCTC联锁InterlockingInterlockingInterlockingInterlocking欧洲联锁ETCS

ETCS(低价格)GSM-R联锁(四)、UIC推进通信信号一体化2024/5/29331.ETCS与GSM-R之间的横向关系闭锁及其它路轨功能ETCS地面应用(RBC/RID)EURORADIO子系统固定网GSM-RPLMNGSM-R移动台EURORADIO子系统ETCS车载应用(RBC/RID)司机司机地面ETCS通信系统System车载ETCS

ETCS2024/5/2934(五)、通信信号一体化的效益和优势2024/5/2935经济效益和社会效益

发展基于无线的列车控制系统，可以克服许多技术障碍，从而在以下方面提高运输效率，改善服务质量：减少列车追踪间隔；实时追踪列车位置，提高运输调度效率；列车晚点以后,自动调整运行计划；以运行列车为中心的周边告警和前方预警系统；移动在线办公，提高对旅客的服务质量；适合于从低速至高速各种速度列车，各种运输线路；……等等。2024/5/2936铁路信息化的重要通道

--发展综合数字移动通信网络轨道电路无线列调公务移动GSM-R无线数据通话柱增值2024/5/2937什么是GSM-R?以GSM技术为基础,与公众移动通信网共同发展GSM-R=GSM+集群(融合发展)+铁路特色功能GSM-R

=移动通信+轨道电路GSM-R可以连接GSM,PSTN,PDN,IP,卫星,…综合,数字,移动,多媒体,……….2024/5/2938四、GSM-R与铁路信息化2024/5/29391.中国铁路需要综合数字移动通信网络满足以旅客为主体的移动信息服务系统的需要，包括车上订票服务、电子移动商务、旅客移动增值服务等；满足铁路路网移动体(机车、车辆、集装箱等)实时动态跟踪信息传输的需要，为开展实时网上信息查询和各种管理信息息统提供移动传输通道；作为无线列调的更新换代产品，同时能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、站场无线等移动话音通信的需要；满足DMIS无线车次号传输、列车尾部风压、机车状态信息、车辆轴温监测、线桥隧道监护、铁路供电状态监视、道口防护等移动和固定无线数据传输的需要；TMIS的源点信息采集和传输；满足以移动列车为主体的安全信息分发与预告警系统的需要，确保沿铁路线的施工、轨道养护、平交道口与车辆、车站等人员和设备的安全，减少事故；2024/5/2940青藏铁路需要建设基于无线的列车控制系统；铁路提速、高速和客运专线网络化、智能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综合移动通信系统，以及透明、双向、大容量的车/地信息传输通道；技术发展的需要中国铁路移动通信从无到有，从模拟到数字，从单一业务到多业务再到综合业务，这一方面是铁路运输发展的需要，也是技术进步的趋势；IT业在过去20年突飞猛进，其技术进步必将推动铁路综合数字移动通信网络的发展；数字移动通信(GSM、CDMA)在全世界广泛采用,得到广泛验证；铁路专用通信是历史发展必然，无线移动通信在全世界普遍受欢迎，铁道部经过12年(1990年开始)的探索与跟踪，欧洲GSM-R是符合铁路需要的。1.中国铁路需要综合数字移动通信网络2024/5/29412.中国铁路既有无线通信的不足模拟无线列调单信道制式严重制约铁路应用，枢纽地区同频干扰严重、信道接入困难已经开始妨碍使用；铁路移动数据通信业务日益增多，无线车次号传输、尾部风压无线传输等等都叠加在无线列调之上，造成本已紧张的无线列调信道更是不堪重负；铁路工种繁多，各部门无线移动通信自成体系，不能互联互通；模拟无线列调不能满足新一代基于通信的列车控制系统(CBTC)对车/地传输通道的要求；单信道无线列调不能满足客运专线和高速铁路等现代铁路运输的信息化和旅客服务对车-地间传输提出的更高要求。2024/5/29423.中国铁路选择GSM-R专门为铁路服务是GSM-R明确的发