GSM-R系统网络优化技术

GSM-R系统网络优化技术摘要随着我国经济的飞速发展,人们对于出行及通信的便捷性的需求日益提升。同时,我国高速铁路的不断建成开通也极大的满足了人们对于便捷出行的需求。但是,高速铁路在高速运行状态下,电平快速衰落、无线环境快速改变,加之高速铁路采用的穿透损耗较大的封闭车厢,都对GSM网络的传统覆盖方式提出了挑战。于是衍生出了新一代的铁路数字移动通信系统GSM-R。GSM-R系统是在GSM的基础上，针对铁路移动通信的特点开发的一种专用无线通信系统，其安全性受到网络结构和用户终端移动性本身的制约，存在很多问题，包括频率优化，干扰排查，多普勒效应等内容。通过分析GSM-R网络的体系结构特点，讨论了GSM-R系统中存在的网络安全隐患，结合工作实践，提出相应的防范措施。列车的通信系统可以说对于游客来说是有一定改善需求的领域，由于信息化的加强使得信息产品的使用在生活中越来越密不可分，因而移动通信需求可以说成为了一个比较迫切需要解决的问题。而就实际情况来说，高速铁路自身的控制系统，实际上也需要对于通信技术又跟更高的要求，虽然两者并非同类，但是技术要求却是一致的。因为实际上可以说是移动通信技术的发展，无论对于客户需求或者是自身的强化来说，都是有价值的。本文主要阐述了GSM-R系统网络优化的方法，介绍网络性能统计、优化的常用工具。对于GSM-R系统日常维护工作中发现的网络性能指标偏低的典型问题进行分类汇总，编写相应网络优化方案，总结网络优化经验，提出GSM-R网络优化工作的维护建议。关键词：GSM-R系统；高速铁路；列车通信；网络优化引言随着我国铁路提速、高速铁路和客运专线的修建以及重载技术的不断发展，GSM-R作为一种专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，具有适应铁路运输的特典和成熟的技术优势，符合通信信号一体化发展的需要，其安全可靠性要求也更高。GSM-R起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家已进入商业运营。我国对GSM-R技术的研究始于上世纪末，多年来我国也积极开发GSM-R系统，如今GSM-R日渐成熟，规模日趋完善，并成功地运用于青藏线、大秦线、胶济线、武广线、京津冀铁路等线路中。但是目前我国铁路的GSM-R在实际应用中网络性能随着周围环境改变而改变，会出现通话质量差、有杂音、掉话率高、干扰现象严重等问题，如何通过各种技术手段的措施，解决系统在网络建设和运营阶段可能存在的问题，保证系统维持较好的运行状态，提高网络吸纳话务的能力，这就是网络优化的目的。GSM-R系统的系统网络部分存在很多不稳定因素，而且系统网络优化优化对于整个通信网络的质量起决定性作用。也就是如何在GSM-R运行后通过解决系统在网络建设和运行阶段存在的问题，优化网络，提高效率。通信是社会发展的基础设施，铁路通信是指挥列车运行，组织运输生产，提高效率，传输各种信息的重要设施。随着计算机和微电子技术的发展，各种有线和无线通信技术不断涌现。铁路因其运输生产的特点。对铁路移动通信提出了更高的要求。发展铁路移动数字通信系统，是新时期铁路无线通信的必由之路。西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-III-III西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-I-I目录摘要...................................................................引言...................................................................1GSM-R概述...............................................................1.1GSM与GSM-R1.2GSM-R介绍1.3GSM-R系统网络认知1.3.1交换子系统1.3.2基站子系统1.3.3通用无线分组数据业务子系统1.3.4智能网（IN）平台1.3.5终端子系统1.3.6操作维护中心1.4GSM-R现状及发展（郑西高铁）2高速铁路无线通信技术覆盖理论2.1高速通信网络面临的挑战2.2多普勒效应的影响2.3单站覆盖距离2.4相邻基站重叠覆盖3GSM-R系统网络优化及案例分析.............................................3.1GSM-R系统网络优化的概念...........................................3.2GSM-R系统网络优化的方法...........................................3.2.1认识网络问题..................................................3.2.2分析网络问题..................................................3.2.3解决网络问题3.2.4验证优化效果3.3GSM-R系统网络优化案例分析.........................................3.3.1邻区参数设置不当造成无法进程正常越区转换......................3.3.2直放站增益设置不当导致上行通信质量差3.3.3外网干扰导致业务信道掉话3.3.4公网用户占用GSMR频点发起位置更新请求.........................4GSM-R网络优化工作展望及建议.............................................4.1建立GSM-R系统网络优化统计工具，完善网络性能统计制度............4.2培养专业的GSM-R系统网络优化人才................................4.3建立全面的网络基础资料..........................................结论...................................................................致谢...................................................................参考文献................................................................西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-III-III1GSM-R概述1.1GSM和GSM-RGSM（GlobalSystemForMobileCommunications）是全球移动通信系统。GSM和GSM-R的关系表现在1）GSMR理论建立在GSM理论基础之上；2）GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；3)GSM-R以GSM-R工业为基础；4）GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础5）GSM-R应用开发吸收GSM成功经验；6）GSM-R的市场铁路专用，GSM公用商用等六个方面。1.2GSM-R介绍GSM-R（GlobalSystemofMobileforRailway）专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专用系统，它基于GSM并在功能上有所超越，是成熟的技术。是通过无线通信方式实现移动化音和数据传输的一种技术体制。GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，属于第二代铁路数字移动通信系统。GSM-R铁路应用模型包括安全综合移动信息服务、自动列车控制、调车作业移动服务、远程遥控、轨道维护移动服务、铁路紧急救援移动服务、铁路客站综合移动信息服务、铁路货站综合移动信息服务、无线列调、旅客列车综合移动信息服务等。其中铁路运营特色有功能寻址、功能号表示、接入矩阵、与位置有关的寻址。GSM-R采用GSM900MHz工作频段：885-889MHz（移动台发，基站收）930-934MHz（基站发，移动太台收）。共4MHz频率带宽。1.3GSM-R系统结构认知GSMR系统一般由7个子系统组成：交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务系统（GPRS）、移动智能网系统（IN）、固定用户接入交换机(FAS)系统、运行与维护子系统（OMC）及终端子系统。有的资料将FAS纳入SSS子系统。1.3.1交换子系统交换子系统包括：网关移动交换中心（GMSC）、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）、网络互联功能模块（IWF）、短消息中心(SMSC)、确认中心（AC）、固定用户接入交换机FAS等设备。1.3.2基站子系统包括基站收发信机（BTS），基站控制器（BSC）以及编译码和速率失配单元（TRAU）、小区广播短消息(CBC)等设备。1.3.3通用分组无线业务子系统实现GSM-R系统的分组无线数据传输业务。主要包括网关支持节点GGSN、业务支持节点SGSN、分组控制单元PCU、域名服务器DNS等设备。1.3.4移动智能网子系统智能网系统提供的业务包括：功能寻址、基于位置的寻址、基于车次功能号的动态组呼、自动获取调度中心IP地址、灵活的呼叫限制等。主要包括业务交换点（SSP）、智能外设（IP）、业务控制点（SCP）、业务管理系统（SMS）等设备。1.3.5终端子系统包括固定终端、移动终端等设备。固定终端包括：调度终端、车站终端及其他用户电话，以及呼叫记录和录音系统等设备。移动终端：由移动设备和SIM卡组成。包括机车综合通信设备、列控数据传输设备、便携台等。1.3.6操作维护中心OMC是操作人员和系统设备的中介，通过该系统可实现系统得到集中操作和维护，完成包括网络用户管理、系统设备管理及网络操作维护等功能。OMC一侧与设备相连，另一侧是作为人机接口的计算机工作站。系统的每个组成部分通过特有的网络连接至OMC。A借口采用标准2MPCM数字传输链路来实现。传递的信息包括移动台管理，基站管理，移动性管理，接续管理等。Abis借口采用2M或64KPCM数字传输链路来实现。它支持所有向用户提供的服务，支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。空中接口位移动台和基站之间的通信接口，称为Um。是GSM-R系统中最主要的一个借口，也是最复杂，最难控制的一个接口。Um通过无线链路实现。传递的信息包括无线资源管理，移动性管理，接续管理等。1.4GSM-R现状及发展（郑西高铁）随着电子技术的不断进步以及通信、控制与微计算机技术的紧密结合，移动通信取得了巨大的发展。铁路各部门也相继采用了移动通信作为行车指挥、调车作业、维修作业以及区间通信的重要手段，一些国家还用移动通信为旅客提供信息服务。西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）-V-V目前，国外在铁路上采用的移动通信种类很多。例如，在德国铁路上采用的移动通信有：1）在连续式列车自动控制系统中（LZB），使用一种独特的无线电技术（工作频率为36/57KHz），用来在地面和列车之间传递速度信号、位置信息等；2）在一般干线采用ZBF-70列车无线通信设备，作为行车调度员和列车司机的直接通话，其工作频率为460MHz；3）在编组站采用的调车无线工作频率为80-450MHz；4）汽车无线（460MHz）、隧道无线（450MHz）、维修无线（160MHz）等系统。日本铁路无线电话系统的功能比较齐全，如1）列车无线电话，包括列车调度电话、客调电话、业务电话、乘务员电话、防护无线电话等；2）车站无线电话，包括站内无线电话、调车无线电话；3）维修作业无线电话。这些无线通信系统都是针对相应的具体任务设置的，有着明确的权限和责任，系统之间的过渡很困难，或者根本不能过渡。并且大多数铁路移动通信仍停留在单信道模拟常规对讲系统水平上，频率资源浪费，信道利用率低。因此，世界各国都在积极进行新一代铁路综合无线通信系统的研究。比如瑞典铁路新一代无线通信项目采用了GSM-R技术，韩国的高速铁路列车无线通信系统采用了MOTOROLA公司智慧区模拟集群系统和RD-LAP无线数传系统。这些系统将现有的分离铁路通