GSM-R业务及应用

第八章GSM-R业务及应用参考书目：•钟章队.《铁路GSM-R数字移动通信系统》•林俊亭.《GSM-R技术及其在轨道交通中的应用》•朱惠忠.《GSM-R通信技术与应用》主要内容：8.1GSM-R业务原理8.2GSM-R铁路基本业务8.3GSM-R在铁路中的功能应用8.1GSM-R业务原理GSM基础设施eMLPPVBSVGCS语音调度业务-ASCI功能寻址与位置有关的寻址接入矩阵铁路基本业务铁路应用功能号的表示调度通信自动列车控制(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高速数字通信列车尾部风压信息传送区间移动公务通信旅客列车综合移动信息服务GSM电信业务8.1.1GSM-R电信业务电信业务——由网络提供给用户的通信能力承载业务——两个接入点之间传送信号的能力终端业务——可以为用户之间通信提供全部通信能力的电信业务补充业务——随着用户需求的发展，对电信业务进行的修改和补充（1）承载业务1.提供在用户之间实时传递信息的手段，而不改变信息本身所包含的内容。2.对应于开放系统互连(OSI)参考模型的低层功能。3.仅说明了通信网的通信能力，而与终端的类型无关。（2）终端业务：用户终端业务包括网络提供的通信能力和终端本身所具有的通信能力。可以理解为用户通过终端的通信所获得的业务。用户终端业务由OSI的1-7层的特性规定。由此可知，用户终端业务中必定包含了承载业务的内容。（3）补充业务：补充业务——随着用户需求的发展，对电信业务进行的修改和补充•基本补充业务：任何GSM网络都适用•附加补充业务：由本国GSM网络所提供8.1.2语音调度业务-ASCI语音组呼业务（VGCS）语音广播业务（VBS）增强的多优先级和强拆业务（eMLPP）（1）语音组呼业务（VGCS）VGCS（VoiceGroupCallService）——语音组呼业务，它是一种电信业务。VGCS业务定义了一种由多方参加（GSM移动台或固网电话）、一人讲话、多方聆听的语音通信方式。VGCS业务突破了GSM网络点对点通信的局限性，能够以简捷的方式建立组呼叫，实现调度指挥、紧急通知等特定功能，尤其适用于铁路的行车指挥调度部门。一个特定的VGCS通信由组功能码（组ID）和组呼区域唯一确定。组ID与组呼区域的结合共同称作组呼参考，即组呼参考唯一的确定一个VGCS通信。•组ID标识该组的功能，即由哪些身份的成员参加；•组呼区域是指VGCS通信所覆盖的地理范围，以无线蜂窝小区为基本单位，一个组呼区最多可有25个小区。•业务用户：业务用户有讲话的权利，但必须先争取到上行信道才能讲话。组呼发起后默认5s占用上行讲话时间，5s后如果讲者没有按PTT键请求占用上行，释放组呼发起者的讲话权。•调度员：调度员在组呼中以双工方式加入组呼，拥有随时讲话的权利，它们可以是固网用户或移动用户。调度员可以发起某个组ID的组呼，也可以接收组呼区域中一定组ID的所有组呼。一个组呼中最多可以有5个调度员，也可以没有。•语音组呼信道：在组呼进行时，网络给组呼区域上的每个小区分配的一对专用业务信道，这条信道的上行链路只有讲话的业务用户才能占用，小区内的其他业务用户则共享下行链路聆听消息。组呼发起过程举例：用户A在小区1，拨打组ID发起组呼系统配置组呼范围是小区1，2，3，三个小区内所有组成员接入组呼组呼调度员以双工方式接入组呼用户A释放组呼上行，用户D占用上行说话，其他所有组成员临时作为听者听者组呼讲者组呼调度员组呼发起者小区1小区2小区3GSM-R网络用户A用户D组呼1.0方式：–1.0方式每个组呼小区都共享一个组呼信道，讲者只申请组呼信道上行GSM-R网络用户A申请说话小区1小区2小区3用户A释放PTT键列车到站列车到站列车到站组呼1.5方式：•组呼1.5方式讲者小区占用两个组呼信道•讲者单独申请了一个专有的组呼信道，说话完毕后释放该组呼信道，进入共享信道作为听者•讲者下行后专有的组呼下行信道，解决了调度员存在的情况下的回音问题•其他小区仍然共享一个组呼信道GSM-R网络用户A申请说话小区1小区2小区3用户A释放PTT键列车到站列车到站列车到站（2）语音广播业务（VBS）VBS（VoiceBroadcastService）——语音广播业务。VBS业务是指在某个特定的区域上，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，且所有参与VBS的用户都必须经过授权。VBS业务与VGCS业务相似，在业务定义、信令流程、对系统和终端的需求，呼叫控制等方面都大同小异。两种业务一个最重要的不同之处在于：VBS的业务用户不能实现讲话者与聆听者之间的转换，包括调度员在内，因此VBS的呼叫发起者一定是讲话者。•广播呼叫区域：必须预先定义，它由分配了VBS业务的一个小区或者一簇小区组成。广播呼叫区域的组成由业务提供商在网络中预定义。•广播呼叫信道：对于某个VBS呼叫，在每个小区上都要分配一个广播呼叫信道。小区上的所有聆听用户共享广播呼叫信道的下行链路。•广播呼叫成员：参与某个VBS的所有业务用户和调度员。•广播呼叫参考：在网络中每一个语音广播呼叫的唯一标识。由组ID和组呼区域组成。•由业务用户发起一个VBS呼叫时，组呼区域由该业务用户在发起VBS呼叫时所在的小区和呼叫使用的组ID来唯一确定的。•由调度员发起的一个VBS呼叫首先必须连接到相应的组呼区域上，由于调度员可以注册多个组呼区域和组ID，因此每次发起广播呼叫时，调度员必须以专用地址的形式给出一个组呼区域和组ID的指示。•每次呼叫的聆听用户包含两部分，一部分是位于组呼区域上对应组ID的业务用户，另一部分是授权参加此次呼叫的所有调度用户。广播VBS发起过程举例：GSM-R网络听者广播调度员广播发起者小区1小区2小区3同一个小区所有广播用户共享一个组呼信道只有广播发起者可以说话，其他任何成员只能作为听者，包括调度员在内VBS建立过程－业务用户发起VBSVBS与VGCSVBS建立过程－调度用户发起VBS调度用户发起VBSMSISDNVBS与VGCS•VBS和VGCS在无线信道分配上最重要的不同之处：–VBS的发起者即讲话用户从一开始就占用一条专用信道，其他业务用户共享广播呼叫信道的下行链路，对应的上行链路一直处于空闲状态。–而VGCS的发起者是业务用户时，该业务用户同其他业务用户一起被分配到组呼信道的下行链路上聆听通话，该业务用户想讲话时同其他业务用户一样必须提出申请，获得网络的准许后才可以使用组呼信道的上行链路（一对信道方案）或网络再分配给它一条专用信道（一对半信道方案）。（3）补充业务——增强的多优先级和强拆（eMLPP）eMLPP是enhancedMulti-LevelPrecedenceandPreemptionservice的缩写，即增强多优先级与强拆，它是一种补充业务。在呼叫建立期间和越区切换期间，系统根据优先级水平对网络资源进行处理。eMLPP业务主要由三个元素构成：•优先级•呼叫建立时间•资源抢占能力优先级是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级别，并和该呼叫的建立时间类型一起参与网络资源的竞争与调配。eMLPP业务定义了7个优先等级：A（最高，网络内部使用）B（网络内部使用）0（预定）1（预定）2（预定）3（预定）4（最低，预定）呼叫建立时间是指从用户按下“发送”键开始，到被叫用户能够接收信息为止，不包含用户反应时间。对于多方呼叫、VGCS或VBS，呼叫建立时间是指至少有一个被叫用户能够接收信息为止。eMLPP业务规定的呼叫建立时间有3个等级：􀂄1级，快速呼叫建立1-2s􀂄2级，正常呼叫建立5s􀂄3级，慢速呼叫建立10s资源强占有两种情况：􀂄网络资源强占：呼叫建立或切换时，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的过程。􀂄用户接口资源强占：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，并将其接入高优先级呼叫的过程。eMLPP增强型多优先级和强占业务–在系统资源(包括无线资源，中继资源)不足时，高优先级呼叫强占低优先级呼叫的资源资源强占调度员发起组呼无线信道资源全忙低优先级呼叫eMLPP增强型多优先级和强占业务–在低优先级用户通话过程中，高优先级呼叫强占低优先级呼叫的用户呼叫强占调度员呼叫司机铁路紧急呼叫一种特殊的组呼，组ID299，2s内接通，调度台和移动用户都可以发起最高优先级，在无线信道资源紧张的时候可以强占低优先级呼叫资源对于处于通话中的组用户，强制接入紧急呼叫，听者用户不允许主动退出紧急呼叫。普通低优先级呼叫列车长主司机调度员发起铁路紧急呼叫50000012998.2GSM-R铁路基本业务•功能寻址•位置寻址功能寻址以及基于位置的寻址是GSM-R中两个非常重要的先进寻址功能，是实现调度通信的关键技术和必要手段。8.2.1功能寻址功能寻址——用户可以由它们当时所担当的功能角色，而不是它们所使用的终端设备的号码来寻址。在铁路通信中有许多这样的情况，因为从铁路运输管理的角度出发，主叫方在发起呼叫时更多的是使用被叫方所担当的功能角色的编号。这个特征保证了用户功能号码与其用来应答的物理终端之间的独立性。在铁路上，功能寻址主要用于解决固定用户到移动用户的呼叫。下图描述了调度员采用功能号对司机进行呼叫：北京东环调度台京秦西调度台唐山枢纽调度台京山三调度台京山四调度台T302120K212Y333L2922•功能节点FFN——用于存储功能号，并将功能号转换成对应的MSISDN号码的网络节点，完成功能号的注册、注销和查询等操作。•功能地址FA——包含字母和数字的地址，用来标识终端用户功能。•功能号FN——不包含任何字母字符，存储在一个或多个FFN中，呼叫要从FN到MSISDN进行转换，通过MSISDN号码来寻址被叫用户。•功能寻址注册：在功能号FN和MSISDN号之间建立了临时的关联。•功能寻址注销：解除功能号和MSISDN号之间的关联。•功能寻址查询：移动用户可以获得有关GSM-R中存储的数据信息。HLR处理功能寻址查询，并向移动台返回请求的信息。注册过程：在功能号和MSISDN号之间建立了临时的关联。MSBSSMSC/VLRHLRFFN功能号MSISDN1.USSDRequestA**214*SC*FN***#2.USSDRequestA3.USSDRequestBIMSIMSISDN用户数据用户数据USSD串使用举例：•FollowMe注册：“**214*SC*FN***#”；•FollowMe注销：“##214*SC*FN***#”；•FollowMe查询：“*#214*SC*FN***#”；•强制注销：“**214*SC*FN*88*MSISDN*#”。“214”代表功能号业务的业务指示码“88”代表监督者代码，对于强制注销必须填写该项，并且由网络管理员和用户商定，以防止非法用户使用。功能号FN组成：FNT+UIN+FCFNT：功能号类型UIN：用户识别号FC：功能代码可以给每列正在运行的列车司机分配一个功能号，司机驾驶列车从起点站出发时，他都必须向网络注册该功能号，网络负责将该功能号与他当时所使用的机车电台的真实号码对应起来。FNT:功能号类型车次号中字母到数字的映射表FC：功能代码车次功能号（TFN）备注2CCCCXXXXXFF共8～12位数字。CCCC：车次号0～2位字母转换的4位数字，符合ASCII码转换规则，无字母时CCCC＝0000，1位字母时CCCC＝00CC。XXXXX：车次号中的数字位，1～5位可变长，分别为X、XX、……、XXXXX。FF：2位数字功能码FC。机车功能号（EFN）备注3TTTXXXXXFF共7～11位数字。TTT：3位数字机车类型代码。XXXXX：机车编号，1～5位数字可变长，分别为X、XX、……、XXXXX。个别机车需区分A、B端，可用末位数字X表示X=0：A端，X=1：B端。FF：2位数字功能码FC。FNT=2、3:Z55次车司机功能号码：200905501