GSM-R概述资料

主要内容三条实验线的情况2铁通对GSM-R的发展应用4GSM-R简介31如何维护GSM-R系统？33湖北铁通建设GSM-R配合要点35重点问题：干扰的分析讨论62020/2/12一、GSM-R简介1什么是ＧＳＭ－Ｒ？2ＧＳＭ－Ｒ系统结构3ＧＳＭ－Ｒ铁路特色应用2020/2/12、什么是GSM-R？GSM-R（GlobleSystemofMobileforRailway）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话音和数据传输的一种技术体制。采用FDMA+TDMA调制方式目前中国铁路GSM-R使用885~889/930~934MhzBack2020/2/12、GSM-R系统结构-1IPGbGnSMSCACBSCBTS电路域数字应用系统调度交换机调度台车载台车站台手持台OMC用户管理系统铁路应用系统OSSGPRSBSSINSSSCBCBTSSGSNGGSNPCUGRISTRAU其他通信网无线固定台MSC/VLR/GCR/IWFHLR/AuCSMPSMAPSCPSSPGMSCTCP/IPUmAbisAC/DMSC/VLRDSS1DSS1E/GNo.7LNo.7SCEPNo.7有线终端无线终端GbGnGrAterGi2020/2/12、GSM-R系统结构-2移动交换子系统：主要完成用户的业务交换功能，完成用户数据与移动性管理、安全性管理。移动业务交换中心（MSC）：负责用户的移动性管理和呼叫控制；归属位置寄存器（HLR）：是一个负责管理移动用户的数据库。HLR存储本归属区的所有移动用户数据，如识别标志、位置信息、签约业务等；拜访位置寄存器（VLR）：负责存储进入该区域内已登记用户的信息；鉴权中心（AuC）：是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体，AuC只通过HLR和其他网络实体通信；互连功能单元（IWF）：与固定网络的数据终端之间提供速率和协议的转换；组呼寄存器（GCR）：用于存储移动用户的组ID；短消息服务中心（SMSC）：负责向MSC传送短消息信息；确认中心（AC）：记录、存储铁路紧急呼叫相关信息。2020/2/12、GSM-R系统结构-3智能网子系统：是在SSS中引入的智能网功能实体，将网络交换功能和业务控制功能相分离，实现对呼叫的智能控制。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）业务生成环境点（SCEP）。2020/2/12、GSM-R系统结构-4GPRS子系统：负责为无线用户提供分组数据承载业务。GPRS核心层：由SGSN、GGSN、DNS、RADIUS等功能实体组成；GPRS无线接入层：由PCU、基站、终端等组成。GPRS无线接入层组网应充分利用GSM-R系统的设备资源，保护投资；与GSM-R系统共用频率资源；利用GSM-R系统的基站实现无线覆盖，不单独增加GPRS系统基站。SGSN:服务GPRS支持节点,移动性管理、寻路等功能。GGSN:网关GPRS支持节点,为GPRS网与外部数据网络相连的网关。DNS:域名服务器，负责提供GPRS网内部SGSN、GGSN等网络节点的域名解析等。RADIUS:认证服务器,负责存储用户的身份信息，并完成用户的认证和鉴权等功能。PCU:分组控制单元，负责数据分组、无线信道管理、错误发送检测和自动重发。2020/2/12、GSM-R系统结构-5BSS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。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（直放站、漏缆）BSS移动终端MSC无线接口A接口2020/2/12、GSM-R系统结构-6OSS子系统：运行与管理子系统（1）网管交换、智能网、GPRS网管、基站网管、直放站网管等。（2）SIM卡管理系统（铁道部管理中心、路局发卡中心两级结构）（3）计费、结算、营帐、客服子系统2020/2/12、GSM-R系统结构-7终端设备：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、汽车）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。注：FAS系统及终端不属于GSM-R系统。Back2020/2/12、GSM-R铁路特色应用-1伴随着铁路发展出现的新业务需求：（1）客运专线的业务需求（2）货运专线机车同步控制传输（3）车地信息化数据传输的需要（4）有线、无线调度两网融合的需求2020/2/12、GSM-R铁路特色应用-2（1）客运专线的业务需求（对通信系统在高速情况下的安全性、可靠性、实时性、便捷程度提出了更高的要求话音类：调度通信、区间通信数据类：列控信息传送调度指挥信息传送行车安全监控信息的传送旅客综合服务信息的传送2020/2/12、GSM-R铁路特色应用-3列控信息传送需求无线通信网络提供车－地双向、实时数据传输通道，传输速率至少2.4kbps，异步透明全速率传输方式。业务不能中断，因此无线信道必须实时可靠，无线网络在铁路沿线应保证连续覆盖并支持切换。每个列车数据传输需要占用至少一个专用无线信道，因此，无线通信网络应能提供覆盖范围内的N列车所需的N个的专用信道。现有系统无法实现2020/2/12、GSM-R铁路特色应用-4（2）重载货运专线（机车同步控制传输）定义：为了实现牵引过程中同时加速、减速、制动，主控机车和从控机车之间需要通过无线信道实时传递控制命令，这就是机车同步操控信息传送业务。解决方案：DJ4型机车对讲电话系统，人工话音，一致性差基于800MHz的无线数据传输系统，主机和从控机车之间间隔小于650米，只适用于万吨组合列车基于GSM-R系统的解决方案，适用于所有组合形式的列车2020/2/12、GSM-R铁路特色应用-5（3）车地信息化数据传输的需要列车与地面之间的无线通信一直是信息化发展中的最薄弱环节。随着铁路的发展，铁路信息化要求的无线数据传输内容越来越多，一方面，列车运行、列车安全监控、诊断以及承载货物等实时信息需要传送到地面上来，为实现列车信息实时追踪、客票发售、货运计划、货车追踪、集装箱追踪等提供基础信息，满足铁路路网移动体（机车、车辆等）实时动态跟踪信息传输的需要；另一方面，以旅客为主体的移动信息，需要在车地之间实时进行传送，为旅客提供多方位的综合信息服务。（4）有线、无线调度业务融合的需求Back2020/2/12二、三条实验线的情况1、青藏线实验情况2、大秦线实验情况3、胶济线实验情况总结现状2020/2/12、青藏线实验情况1）环境难点2）技术难点3）青藏线网络结构4）青藏线无线网接入图5）青藏线实验网络简介6）青藏线承载的业务7）青藏线各功能实验情况2020/2/12）三大环境难点1高原缺氧3冻土(青藏铁路穿过冻土区有550公里，真正的冻土地段400公里；属于较不稳定、不稳定多年冻土地区190公里，极不稳定高温冻土地段100公里)2生态脆弱(环保)2020/2/12）技术难点替代轨道电路，传送列车控制系统数据；冻土地区的基站建设；高原缺氧，减少维护、免维护；三性：可靠性、有效性、可维护性。2020/2/12）青藏线网络结构2020/2/12）青藏线GSM-R无线网接入图2020/2/12）青藏线实验网络简介青藏铁路GSM-R网络采用双交换机、同站址双基站无线覆盖，基站环型方式组网的网络结构。青藏线在西宁和拉萨各设移动交换中心，实现业务负荷分担和故障备份。正常情况下，西宁移动交换MSC负责：BSC1下西宁、格尔木－唐古拉北A网共98个基站覆盖范围内的业务处理；BSC2下唐古拉北－拉萨B网96个基站覆盖范围内的业务处理。拉萨移动交换MSC负责：BSC11下拉萨－唐古拉北A网96个基站覆盖范围内的业务处理；BSC12下唐古拉北－格尔木B网96个基站覆盖范围内的业务处理。格尔木和拉萨各设两套基站控制器BSC，以实现双网覆盖386个基站的控制、数据配置和管理。传输保护情况分为西宁-格尔木段，格尔木-拉萨段。西格传输保护为西北环3/4号链，格拉段传输保护为新建格拉60芯光缆和租用西格的网通置换光缆。西宁，拉萨两移动交换中心内西宁MSC与拉萨MSC之间，西宁SCP与拉萨MSC之间，西宁GGSN与拉萨GGSN之间西格段通过西北环3/4号链，格拉段通过格拉60芯光缆/网通置换光缆实现传输保护。格尔木－拉萨386个基站分A/B网，5个基站组成一个环，环头电路走格拉60芯光缆，环尾走网通置换迂回电路。2020/2/12）青藏线承载的业务电路域业务：1.调度语音通信2.西宁移动交换中心设置智能网节点SCP，以实现固定用户呼叫移动台业务，完成寻址功能号的注册、查询及呼叫、短码的呼叫。3.西宁、拉萨移动交换中心设置IWF设备以实现电路域实时可靠的数据业务传送，与GPS卫星定位技术相结合，实现列车控制信息的无线传输。实现ITCS无线列车控制。分组域业务：1.进路预告信息和无线调度命令传送，2.晃车仪数据业务3.TDCS数据业务4.冻土层数据业务2020/2/12）青藏线各功能实验情况序号系统设计功能试验情况使用情况1列车调度通信试验成功已投入实际应用2列车控制系统（ITCS）数据传输试验成功已投入实际应用3调度命令传送试验成功已投入实际应用4列车无线车次号校核及列车停稳信息传送试验成功已投入实际应用5区间移动通信试验成功已经投入实际应用6其它铁路信息化应用正在进行方案研究Back2020/2/12、大秦线实验情况1）三大难点2）GSM-R技术优势3）关键技术4）大秦线系统结构5）大秦线网络结构简介6）大秦线承载的业务7）大秦线列控简介8）大秦线各功能实验情况2020/2/12）三大难点：无线通信(100余公里的两个长大坡道)牵引(拉勾力、过分相)制动纵向冲力2）GSM-R技术优势：不受隧道、山区、丘陵等特殊地段影响；不受列车的编组方式的影响；同组内机车之间的间隔距离不受限制；同组内的机车数目不受限制。2020/2/12）关键技术数据会议呼叫与保持多目标切换可靠性措施注册注销与通信安全防护实时状态监视与告警2020/2/12）大秦线系统结构2020/2/12