GSM-R铁路综合数字移动通信系统课件

*,*,*,轨道交通控制与安全国家重点实验室,GSM-R铁路综合数字移动通信系统,学习交流资料,9/13/2024,1,目 录,什么是,GSM-R,二,.,GSM-R,建设的意义,三,. GSM-R,系统介绍,四,. GSM-R,网络规划,五,. GSM-R,调度通信系统,六,.,国内,GSM-R,发展现状,9/13/2024,2,一、什么是GSM-R,GSM-R,（,Globle,System of Mobile for Railway,）,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。,9/13/2024,3,一、什么是GSM-R,铁路相对GSM公网的特殊需求：,（1）用户级别不同（高级语音呼叫，包括：组呼、群呼、增强多优先级与强拆）,（2）功能寻址（调度）,（3）基于位置的寻址（机车呼叫前方车站、后方车站）,（4）高速情况下的移动通信,（5）大量特殊的数据业务需求（列控、列尾、车次号等）,9/13/2024,4,一、什么是GSM-R,公网技术体制：,GSM、CDMA,铁路专网技术体制：,（1）无线列调,（2）模拟集群：,SMRATZONE（广深试验）、MPT1327（北京局、柳南）、UNIDEN（北京、成都、上海等）,（3）数字集群：TETRA（秦沈）、GT800（重庆）、GOTA（长春）,（4）GSM-R（欧洲）,9/13/2024,5,二、GSM-R建设的意义,1、现有铁路无线通信系统存在许多问题。,（1）投资方面：系统分散建设，投资浪费。,（2）系统功能方面：功能单一，不具备网络能力；频率利用率低，容量有限；话音、数据业务争抢信道，传输可靠性低，数据传输能力差。,（3）存在的问题：枢纽地区干扰严重；是开放系统，不具保密性。,9/13/2024,6,二、GSM-R建设的意义,2、铁路发展出现许多新业务需求：,（1）客运专线的业务需求：,不中断传输，速率至少2.4kbps,（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,因此，既有系统无法满足铁路新业务需求，应建立一个能完善解决铁路新业务需求、高安全可靠性、联网能力强、可满足高速、重载运输及信息化需求的通信系统。,9/13/2024,7,二、GSM-R建设的意义,3、欧洲选择GSM-R的原因,（1）取代落后的模拟设备、提升系统性能的需要；,（2）欧洲铁路互通性的需要；,（3）新业务的需要（欧洲列车控制系统）,9/13/2024,8,二、GSM-R建设的意义,GSM-R在欧洲的发展状况：,目前已在欧洲13个国家开始广泛实施，具体包括：德国、英国、法国、意大利、斯洛伐克、荷兰、瑞典、瑞士、西班牙、捷克、芬兰、挪威、比利时。其中，瑞典、德国、意大利、瑞士、挪威、西班牙、荷兰等7个国家开通了商用GSM-R网络。,最早开始建设的国家：瑞典（,1998,年）,在全国范围内普速干线建设的国家：意大利（,7500km,）、,荷兰（,2800km,）,GSM-R,覆盖里程最长的国家：德国（,36000km,）,最早在高速线开通,ETCS2,的国家：意大利，罗马那不勒斯 ，,2005,年,12,月,21,日商用，运营时速,347km/h,；,米兰都灵,2006,年,2,月,10,日正式商用运行，设计时速,350km/h,。,9/13/2024,9,三、GSM-R系统介绍,9/13/2024,10,三、GSM-R系统介绍,1、网络子系统（NSS）：,（1）移动交换子系统（SSS）,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。,（2）移动智能网（IN）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 。,（3）通用分组无线业务（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。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；,9/13/2024,11,三、GSM-R系统介绍,2、基站子系统（BSS）,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,Um接口,A接口,9/13/2024,12,三、GSM-R系统介绍,3、运行与支持子系统（OSS）,（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,9/13/2024,13,三、GSM-R系统介绍,4、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。,9/13/2024,14,三、GSM-R系统介绍,1、业务类型,（1）语音业务,VBS、VGCS、紧急呼叫、多方通信,（2）数据业务,电路交换数据传输业务,短消息业务,分组交换数据传输业务（GPRS）,（3）智能业务,功能寻址业务,位置寻址业务,铁路紧急呼叫,9/13/2024,15,三、GSM-R系统介绍,2、业务模型,9/13/2024,16,三、GSM-R系统介绍,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,调度呼叫司机,T30,2120,K212,Y333,L2922,车站值班员呼叫司机,功能寻址,9/13/2024,17,三、GSM-R系统介绍,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,司机1200呼叫调度,T30,2120,K212,Y333,L2922,基于位置的寻址,9/13/2024,18,三、GSM-R系统介绍,2、业务实现方式,业务类别,主要应用,实现方式,1、列控类,列控、同步操控、调车机车信号和监控信息,电路域数据传输,2、调度指挥类,无线列调,话音通信,车次号、调度命令、近路预告信息,GPRS,3、运行安全监控类,列尾、接近预警、工况运况信息、综合维护信息,GPRS,4、其他,应急语音、站场及其他公务移动通信、静图,话音数据,9/13/2024,19,三、GSM-R系统介绍,3、CTCS 3级系统,车载单元,无线闭塞中心,9/13/2024,20,四、GSM-R网络规划,核心网规划,9/13/2024,21,四、GSM-R网络规划,普通单网,BSC,MSC,设计电平,92/-95/-98dBm,9/13/2024,22,四、GSM-R网络规划,交织单网,BSC,MSC,设计电平,92/-95dBm,9/13/2024,23,四、GSM-R网络规划,同址双网,BSC1,BSC2,MSC2,MSC1,9/13/2024,24,四、GSM-R网络规划,交织双网,MSC2,BSC1,MSC1,设计电平,92/-95dBm,BSC2,9/13/2024,25,四、GSM-R网络规划,无线覆盖覆盖指标,终端种类,业务种类,接收天线位置,终端速度,(km/h),覆盖概率,P,rmin,（dBm）,列调,机车台,话音及调度数据,机车,顶部,未限定,95%,-98,列控,机车台,列控数据,机车,顶部,v220,95%,-95,220,v280,95%,-95,-92,280,v,95%,-92,9/13/2024,26,四、GSM-R网络规划,无线覆盖弱场解决方案,直放站漏泄同轴电缆/天线,方案设计、网络优化时应注意：同频干扰,来自同一个基站的基站信号和直放站信号如有交叉，则两个信号的时延差应小于15,s。,9/13/2024,27,四、GSM-R网络规划,基站容量和频率规划,基站容量：话务模型和用户分布决定基站容量,（1）语音业务：0.015erl,（2）电路域数据：列控：1信道/列车,同步操控：34信道/列车,（3）分组域数据：列尾、车次号、调度命令，约2个信道。,9/13/2024,28,四、GSM-R网络规划,3、基站容量和频率规划,频率配置,GSM-R共4MHz频率带宽：,885889MHz (移动台发，基站收，上行),930934MHz (基站发，移动台收，下行),双工收发频率间隔45MHz，相邻频道间隔为200kHz。按等间隔频道配置的方法，共有21个载频。频道序号从9991019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个,。,9/13/2024,29,五、GSM-R调度通信系统,9/13/2024,30,五、GSM-R调度通信系统,个别呼叫：,移动终端呼叫固定或移动终端,组呼：,移动或固定终端发起组呼,广播呼叫：,在特定区域内进行呼叫；一方说，多方听的,点对多点通信；快速呼叫建立；呼叫优先级,紧急呼叫：,移动发起方以紧急呼叫组ID发起优先级为0级,的紧急呼叫。,紧急情况，可以发起,“299,或,599”呼叫,9/13/2024,31,六、国内GSM-R发展现状,GSM-R无线网建设现状：,已建线路：,3条，,大秦线：666公里，货运专线，同站址双网，同MSC,青藏线：1142公里，新建线路，同站址双网，异MSC,胶济线：473公里，客货混运线路，单网,待建线路：客专，京津城际，武广、广深港、石太、郑西,9/13/2024,32,9/13/2024,33,大秦线机车同步操控系统,9/13/2024,34,9/13/2024,35,谢谢大家！,9/13/2024,36,