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GSM-R 铁路综合数字移动通信系统简介
1 概述
GSM-R 是国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准协会(ETSI)专为欧洲铁路无线移动通信开发的一数字制的铁路指挥调度通信系统,是在公网GSM 的基础上,增加了相应的铁路专用调度通信功能。我国铁路也以此为标准,并制定了相应的铁路GSM-R 数字移动通信系统发展建设规划、规范和标准,先后在青藏线、大秦线、胶济线分别采用北电、华为、西门子公司的GSM-R 系统建立了试验段,以对我国铁路GSM-R 系统的功能、规范、标准作进一步验证、完善。
2 系统的基本功能
GSM-R 系统在提供话音、数据业务的同时,针对铁路运用提供了功能寻址、基于位置的寻址、广播呼叫、紧急呼叫、直通模式等特殊功能。提供的铁路应用功能有:
1) 调度通信:列车调度、货运调度、牵引供电调度、编组站调车作业通信等。
2) 施工维护通信。
3) 专用通信:工务、电务、供电、水电、机务、公安等专用通信。
4) 车地数据:采用 GPRS 方式,可进行列车控制系统信息传送、机车同步控制信息传送、列尾信息传送、调度命令传送、调车无线机车信号和监控信息传送、无线车次号传送、进站停稳信息及接车进路信息的传送等数据通信业务。
5) 旅客服务:采用GPRS 方式,为旅客信息服务、移动互联网、旅客列车售票等提供传输通道,由相关专业提供应用终端。
3 系统的基本组成
GSM-R 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。GSM-R 系统的结构如下图所示:
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3.1 交换子系统(SSS
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。
3.2 基站子系统(BSS)
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)、小区广播短消息中心(CBC)等设备。
3.3 通用分组无线业务子系统(GPRS
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。
3.4 移动智能网子系统(IN
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。
3.5 固定用户接入交换机(FAS)子系统
包括铁道部 FAS、铁路局FAS、铁路分局FAS 及站段FAS
3.6 运行与维护子系统(OMC
包括无线网络管理子系统(OMC-R)、交换网络管理子系统(OMC-S)、数字业务管理子系统(OMC-D)、直放站及中继器管理子系统(OMC-T)、FAS网管系统等。
3.7 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。
4 组网方式
我国在《铁路 GSM-R 数字移动通信发展建设规划》中,详细说明了我国铁路GSM-R 网络的规划。
4.1 核心网络
GSM-R 核心网采用二级网络结构,设立移动业务大区汇接中心(TMSC)和本地网端局(MSC)。
全路拟在沈阳、北京、上海、武汉、成都、兰州设置 6 个大区汇接中心(TMSC),负责汇接所在区域的电路交换信息和转接长途的来去话务量。根据话务量的大小,TMSC 可以单独设置,也可是既作移动端局,又作汇接中心的移动业务交换中心。
MSC 则结合具体线路、业务模型和用户容量等,合理选择设置地点,一般设在各路局、业务量大的分局。各移动业务本地网的每个MSCGMSC 至少与两个TMSC 相连,TMSC 之间为网状网。任意二个移动端局间若有较大业务量时,可建立直达中继。覆盖区相邻的二个MSC 间设置直达中继。全国GSM-R网络结构示意图如下图所示。
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4.2 无线网络
GSMR 无线网络是由铁路沿线、车站内的一些小区(一个基站或基站的某个扇区覆盖的区域)组成,每个小区有一个或几个基站收发信机,数目的多少由通信密度决定。一个基站控制器负责管理一定数目的小区。基站与移动交换机/访问位置登记器(MSCVLR)相连,MSC 与所有的链路相连,并提供与其他网络的接口。
一般在各车站设置 BTS,在区间,则根据场强覆盖预测及沿线地形地貌合理设置;在山区、隧道、路堑等弱场区一般采用光纤直放、射频直放站或漏泄同轴电缆等技术措施。
下图是两种基本的组网方式:
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1 车站台采用无线电台的逻辑框图
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图 2 车站台采用有线台的逻辑框图

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