GSM-R数字移动通信系统-1

1.1GSM-R数字移动通信

系统简介11.1.1GSM-R数字移动通信系统结构GSM-R是GSMforRailway的简称,是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统,在GSM系统上增加调度通信功能构成的一个综合专用移动通信系统,它基于GSM的基础设施提供业务包括话音业务、数据业务、与呼叫相关的业务和铁路特定业务,并可在上述业务的基础上扩展新的应用.GSM-R系统包括：网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行与支持子系统（OSS）和终端设备等四个部分。其中，网络子系统包括移动交换子系统（SSS）、移动智能网（IN）子系统和通用分组无线业务（GPRS）子系统。1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构一.交换子系统SSS一般由6个功能实体组成，分别是移动交换中心MSC，访问位置寄存器VLR，归属位置寄存器HLR，鉴权中心AUC，组呼寄存器GCR。还有短消息服务中心SMSC和确认中心AC。1.移动业务交换中心MSCMSC是网络核心，负责用户的移动性管理和呼叫控制。2.拜访位置寄存器VLRVLR是一个动态数据库，负责存储进入该区域内已登记用户的相关信息，为移动用户提供呼叫接续的必要数据。1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构一.交换子系统SSS3.归属位置寄存器HLR

是一个负责管理移动用户的数据库。4.鉴权中心AuC为CS域和PS域共用设备，存储用户鉴权算法和加密密钥的实体。5.互联功能单元IWFIWF负责在GSM-R网与固定网络的数据终端之间提供速率和协议的转换，具体功能决定于互联的业务和网络类型。1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构一.交换子系统SSS6.组呼寄存器GCR用于存储移动用户的组ID、移动台利用语音组呼VGCS参考和语音广播VBS参考发起呼叫的小区信息，以及发起呼叫的MSC是否负责处理呼叫的指示。7.短消息服务中心SMSC

负责向MSC传送短消息信息，实现短消息的接收、存储、转发和短消息状态报告等功能。8.确认中心AC用于记录服务区内所有用户的铁路紧急呼叫确认信息1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构二.移动智能网络IN子系统GSM-R的移动智能网(IN)子系统对呼叫的智能控制业务主要有接入矩阵(规定不同用户身份之间的呼叫权限)、功能号注册、注销与管理、功能寻址、位置寻址、精确位置寻址、基于MSISDN呼叫限制,以及扩展业务有基于位置呼叫限制、短信智能业务.GSM-R智能网由GSM业务交换点(gsmSSP)、GPRS业务交换点(gprsSSP)、智能外设(IP)、业务控制点(SCP)、业务管理点(SMP)、业务管理接入点(SMAP)及业务环境接入点(SCEP)等设备组成1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构二.移动智能网络IN子系统图2-5

GSM-R智能网结构示意图1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构二.移动智能网络IN子系统1.GSM业务交换点(gsmSSP)具有业务交换功能,作为MSC与SCP之间的接口,可检测出GSM-R智能业务的请求,并与SCP进行通信,对SCP的请求作出响应,允许SCP中的业务逻辑影响呼叫处理.2.GPRS业务交换节点(gprsSSP)具有业务交换功能,作为SGSN与SCP之间的接口,可检测出GPRS智能业务的请求,并与SCP进行通信,对SCP的请求作出响应,允许SCP中的业务逻辑影响呼叫处理.3.业务控制点(SCP)具有业务控制功能,包含GSM-R智能网的业务逻辑,通过对SSP发出的指令,完成对智能网业务接续和计费的控制,以实现部分铁路特定的业务,如功能寻址、位置寻址、基于位置呼叫限制等CAMEL3智能业务处理.同时还具有业务数据功能,包含用户数据和网络数据,以供业务控制功能在执行GSMＧR智能网业务时实时提取.SCP一般由小型机、高性能微机和大型实时数据库组成,要求具有高度的可靠性,配置至少是双备份的.1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构二.移动智能网络IN子系统4.智能外设(IP)在SCP的控制下提供业务逻辑程序所指定的各种专用资源,包括DTMF接收器、信号音发生器、录音通知等.5.业务管理点(SMP)能配置和提供GSMＧR智能网业务,它包括对SCP中业务逻辑的管理,用户业务数据的增删、修改等,也可以管理和修改在SSP(IP)中的有关业务信息.6.业务管理接入点(SMAP)具有业务管理接入功能,为业务管理员提供接入到SMP的能力,并通过SMP来修改、增删用户数据和业务性能等.7.业务生成环境点(SCEP)用于开发、生成GSMＧR智能网业务并对这些业务进行测试和验证,并将验证后的智能网业务的业务逻辑、管理逻辑和业务数据等信息输入到SMP中.1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构三.通用分组无线业务（GPRS）子系统GPRS子系统负责为无线用户提供分组数据承载业务.GPRS子系统提供分组域数据传输业务,铁路主要应用在如与铁路CTC/TDCS互联,实现车—地、车—车数据信息传送等方面.GPRS子系统包括核心层和无线接入层.核心层由SGSN、GGSN、DNS、RADIUS等功能实体组成.无线接入层由PCU、基站、终端等组成1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构三.通用分组无线业务（GPRS）子系统1.服务GPRS支持节点(SGSN)为MS服务的GPRS支持节点,激活GPRS业务时,SGSN建立一个移动性管理的环境,包括分组数据包的路由转发、移动性管理、寻路等功能.2.网关GPRS支持节点(GGSN)为GPRS网与外部数据网相连的网关,它可以和多种不同的数据网络连接,可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,实现路由选择、与外部网络协议转换等功能.3.域名服务器(DNS)负责提供GPRS网内部SGSN、GGSN等网络节点的域名解析,将网元域名转换成为实际IP的地址.铁路GPRS网的域名解析主要有四个用途:(１)在PDP上下文激活过程中,SGSN将APN提交给DNS进行解析,获得用户所使用的GGSN的IP地址.(２)在SGSN间路由区更新过程中,新的SGSN通过域名解析查找原SGSN的IP地址.(３)实现系统各网元之间通信时网元域名至网元IP地址间的解析.(４)机车台、列尾主机等车载GPRS设备的域名至其IP地址的解析.1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构三.通用分组无线业务（GPRS）子系统4.认证服务器(RADIUS)负责存储用户身份信息,对用户认证请求(用户名、密码)进行确认,给用户分配权限,完成用户的认证和鉴权功能,并存储所有机车号、车次号与IP地址的映射表.5.分组控制单元(PCU)负责数据分组、无线信道管理、错误发送检测和自动重发.6.边界网关(BG)用于不同GPRS网的互联,它应具有基本的安全功能,此外还可根据网络之间的漫游协议增加相关功能.7.计费网关(CG)实时采集各GPRS支持节点的话单记录,存储/备份/合并话单,并向计费中心传送话单文件.1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构四.基站子系统BSS通过无线接口直接与移动台相接,负责无线信号发送接收和无线资源管理;与MSC相连,实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接,传送系统信号和用户信息等.BSS由基站控制器(BSC)、编译码和速率适配单元(TRAU)、小区广播短消息中心(CBC)、基站收发信机(BTS)、弱场设备等功能实体构成.1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构四.基站子系统1.基站控制器(BSC)BSC是BSS的控制部分,负责各种接口的管理,承担无线资源和无线参数的管理,负责呼叫建立的信令处理及小区中的信道的分配.2.编译码和速率适配单元(TRAU)负责在BSC和MSC之间提供语音编码和速率适配功能,将16kbit/s的话音或数据转换为64kbit/s的数据.3.小区广播短消息中心(CBC)CBC负责管理小区广播短消息业务.4.基站收发信机(BTS)BTS是由BSC控制、服务于某个小区的无线收发信设备,完成BSC与无线信道之间的转换,并通过空中接口,实现BSC与MS之间的无线传输及相关的控制功能.BTS具有速率匹配、信道编码/译码、调制/解调等空中接口物理层功能.2.3.1GSM-R数字移动通信系统结构五.运行与支持子系统OSS包括网络设备维护管理系统(以下简称“网络管理系统”)和用户管理系统.(1)网络管理系统.为操作人员提供对系统设备的维护接口,收集、监视网络的运行信息和状况,并能够按照操作人员的要求生成系统运行报告,为网络规划和调整提供依据.包括操作维护中心(OMC)和网络管理中心(NMC)等.按专业可分为交换、分组、智能网、无线(含基站和弱场设备)等网管系统.

(2)用户管理系统.负责管理本网内用户的相关数据,提供开户、销户及用户业务权限更改等操作功能,以支撑业务的正常运行,包括SIM卡管理系统及计费、结算、营账和客服系统等.1.1.1GSM-R数字移动通信系统结构六.终端终端是供GSM-R系统用户直接操作、使用,用来接入GSM-R网的设备,包括移动台和无线固定台.(1)移动台包括(机车)车载台、手持台、列控数据传输设备、列尾信息传输设备和防灾检测信息传输、车辆安全检测信息传输终端等.移动台由移动设备和SIM卡组成.(2)无线固定台为非移动状态下使用的无线终端,具备与移动台相同的业务功能.例如机车出/入库检测设备等.1.1.2GSM-R网络规划GSM-R全网划分为移动业务汇接网和移动业务本地网两级,GPRS数据网络分为骨干网和本地网两个层次。(一)移动业务汇接网移动业务汇接网由汇接移动交换中心(TMSC)及连接这些节点之间的中继线路组成.(1)全路划分为三个汇接区,在大区中心设立TMSC,每个TMSC负责若干个移动交换中心(MSC).

TMSC负责转接本区内MSC之间的长途话务,汇接本区内MSC的长途话务至其他TMSC.1.1.2GSM-R网络规划(2)TMSC之间为网状网结构.根据规划北京、武汉、西安设置移动汇接交换中心(TMSC),全路19个MSC(18个铁路局所在地及拉萨设置MSC)分别与其第一归属和第二归属的两个TMSC相连,相邻的两个核心网节点间可根据具体情况设置直达路由,全路GSMＧR移动业务泄接网结构示意如图2-6所示.1.1.2GSM-R网络规划(2)TMSC之间为网状网结构.全路TMSC、MSC设置地点及其归属关系：1.1.2GSM-R网络规划（二）移动业务本地网铁路移动业务本地网根据全路运输生产调度作业和一般公务通信的需要,全路在18个铁路局所在地及拉萨设有移动业务本地网.(1)MSC.在18个铁路局所在地及拉萨设置MSC,共计19个.(2)网关局(GMSC).网关局(GMSC)与MSC同址设置,作为与其他网间的互联互通点.网络建设初期由MSC兼任,当网络规模和业务量达到一定程度时,可考虑独立设置.(3)HLR.全路在北京和武汉设置2个HLR,采用地理冗余成对配置,北京主用,武汉备用,成对的两个HLR间实时数据复制.容量按照全网MSC用户容量的120％~150％进行配置,远期可进行扩容.(4)短消息服务中心(SMSC).在北京、武汉分别设置１套SMSC,并互为备用.根据全路19个MSC的用户容量,按每用户每天发送3条短信的话务模型,确定SMSC容量