GSM-R系統(tǒng)介紹.ppt

1、鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng) GSM-R,鐵道科學研究院通信信號研究所 2009年5月,GSM-R是什么?,以GSM Phase 2+為基礎 增加鐵路專用調度通信功能 功能尋址(FA)：車次號、機車號、司機、車長 基于位置的尋址(LA)：當前車站值班員、當前調度員 增加高級語音呼叫業(yè)務(ASCI) 語音廣播業(yè)務(VBS) 語音組呼業(yè)務(VGCS) 增強型多優(yōu)先級切換和強拆(eMLPP) 適應高速移動應用環(huán)境,GSM-R的發(fā)展 (一),GSM-R的提出 1993年：國際鐵路聯(lián)盟(UIC)和歐洲電信標準組織(ETSI)協(xié)商提出 1995年：經(jīng)UIC評估并最終確認 歐洲鐵路通信信號一體化發(fā)展項目 - 歐

2、洲鐵路運輸管理系統(tǒng)(ERTMS) 歐洲列車控制系統(tǒng)(ETCS) 歐洲鐵路綜合調度移動通信系統(tǒng)(GSM-R) GSM-R為ERTMS提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺 高速列車的語音和數(shù)據(jù)的可靠傳輸 跨國列車通信和信號系統(tǒng)的互可操作性 GSM-R標準制定 UIC成立了歐洲鐵路綜合數(shù)字移動通信網(wǎng)絡標準化組織(EIRENE) 鐵路需求規(guī)范 系統(tǒng)需求 功能需求 電磁環(huán)境指標 技術標準的制定：設備兼容、終端兼容、業(yè)務兼容,GSM-R的發(fā)展 (二),系統(tǒng)試驗 1997年：24國32個鐵路組織簽署GSM-R諒解備忘錄 UIC成立專門組織MORANE：驗證系統(tǒng)可靠性、兼容性等 法國SNCF試驗線 1997年，巴黎城內，30k

3、m 意大利FS試驗線 1997年10月，Prato-Florence-Arrezzo，78km 德國GTS試驗線 1998年7月，Stuttgart-Mannheim高速線，27km 工程實施 瑞典：跨國鐵路，雙網(wǎng)絡覆蓋 瑞士：二級歐洲列車控制系統(tǒng)(ETCS) 德國：300km/h高速鐵路(科隆-法蘭克福) ,GSM-R國外現(xiàn)狀,德國 32000km 7MSC/64BSC/2800BTS/1IN 9000車載臺/150000手機,斯洛伐克 1 MSC/40 BTS,瑞典 7500km 1 MSC/11 BSC/800 BTS/1 IN 2000車載臺/5000手機,荷蘭 2800km 1 MS

4、C/30 BSC/380 BTS,瑞士 3000km 2 MSC/20 BSC/1200 BTS 2000車載臺/20000手機,意大利 7500km 4 MSC/14 BSC/1111 BTS/2 IN,法國 14000km 6 MSC/50 BSC/3000 BTS 10000車載臺/50000手機,英國 16000km 2 MSC/50 BSC/3002 BTS 8500車載臺,芬蘭 5800km 1 MSC/4 BSC/434 BTS 3600移動用戶,比利時 3000km 2 MSC/6 BSC/550 BTS 2200車載臺/17000手機,捷克 4000km 2 MSC/30 B

5、SC,GSM-R國內現(xiàn)狀,青藏線 為列車控制提供通信平臺 基礎網(wǎng)絡由北電網(wǎng)絡提供,大秦線 為機車同步操控提供平臺 基礎網(wǎng)絡由華為公司提供,膠濟線 CTC區(qū)段，列車接車進路預告 基礎網(wǎng)絡由西門子提供,京津城際鐵路 最高運行速度350km/h 預留列車控制數(shù)據(jù)傳輸,已開通線路 京津城際、大秦線、青藏線 膠濟線、合武線、石太線 2009年開通線路 溫福線、甬臺溫、溫福 武廣、鄭西,GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡結構,GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡要素,交換子系統(tǒng)(SSS) 建立在移動交換中心MSC上，由MSC、HLR、SMSC、AC等構成。 負責端到端呼叫、用戶數(shù)據(jù)管理、移動性管理、固定網(wǎng)絡連接等。 智能網(wǎng)(IN) 以業(yè)務

6、應用節(jié)點SCP為核心，由SCP、SSP、IP、SMS及SCE構成。 實現(xiàn)功能尋址、位置尋址、呼叫限制、智能短信業(yè)務等。 基站子系統(tǒng)(BSS) 由基站控制器BSC、基站BTS、編譯碼和速率適配單元TRAU等組成。 對空中接口Um進行管理，與覆蓋區(qū)域內的移動臺進行通信。 通過A接口接入交換子系統(tǒng)SSS。 操作和維護子系統(tǒng)(OSS) 提供GSM-R網(wǎng)絡管理和維護功能：移動用戶管理、移動設備管理、網(wǎng)絡操作和控制。 由操作維護中心OMC完成具體功能，包括OMC-S、OMC-R、OMC-T、OMC-D等 通用分組無線業(yè)務GPRS 鐵路數(shù)據(jù)應用的基礎平臺：永遠在線、高效利用無線資源 由分組控制單元PCU、業(yè)

7、務支持節(jié)點SGSN、網(wǎng)關業(yè)務支持節(jié)點GGSN、域名服務器DNS等組成。 固定用戶接入交換(FAS) 將固定用戶接入GSM-R網(wǎng)絡，支持組呼、多優(yōu)先級切換和強拆等鐵路特殊業(yè)務。 通過30B+D接口接入MSC，采用DSS1信令。 終端 固定終端：調度臺、車站臺、有線電話等 移動終端：機車綜合無線通信設備CIR、通用手持臺GPH、運營手持臺OPH、列尾設備等,GSM-R系統(tǒng)業(yè)務,語音業(yè)務 點對點呼叫 多方通話 廣播呼叫 語音組呼 鐵路緊急呼叫 公眾緊急呼叫 位置尋址 功能尋址 多優(yōu)先級和強拆 呼叫限制 呼叫轉移/呼叫等待 ,數(shù)據(jù)業(yè)務 短信 電路域數(shù)據(jù)傳輸 列車控制CTCS-3 調車機車信號和監(jiān)控 機

8、車同步操控 分組交換數(shù)據(jù)傳輸 調度命令無線傳送 無線車次號 列尾風壓無線傳送 用戶到用戶信令 USS1 USS2 非結構化的補充業(yè)務數(shù)據(jù) USSD ,GSM-R規(guī)劃核心網(wǎng)邏輯結構,GSM-R規(guī)劃信令網(wǎng)邏輯結構,GSM-R規(guī)劃智能網(wǎng),MSC,HLR,服務器1,服務器2,數(shù)據(jù)庫,服務器1,服務器2,數(shù)據(jù)庫,主用SCP節(jié)點,備用SCP節(jié)點,備用路由,業(yè)務請求,登記管理,備用路由,主用路由,主用路由,軟硬件冗余備份 廣域網(wǎng)實現(xiàn)高速互聯(lián)，保證SCP數(shù)據(jù)實時同步 主備用方式 - 負荷分擔方式,GSM-R規(guī)劃編號方案,IC+CT+UN (UIN+FC),GSM-R應用調度通信系統(tǒng),主要功能 點對點呼叫 多方

9、通話 廣播呼叫(有線和無線) 語音組呼(有線和無線) 鐵路緊急呼叫 公眾緊急呼叫 位置尋址 功能尋址 多優(yōu)先級和強拆 呼叫限制,主要用戶 列調：調度員、車站值班員、助理值班員、機車司機、運轉車長、機務調度、巡道人員、道口等 貨調：貨運調度員、中間站貨運室值班員、貨運員 、其他人員 電調：調度員、變電所值班員、車站值班員、接觸網(wǎng)工區(qū)值班員、開閉所值班員等 站場：站場集中電話、駝峰調車電話、平面調車電話、貨運電話、列檢電話、車號電話、商檢電話等 ,基于小區(qū)位置的尋址,實現(xiàn)過程 機車司機以短號碼(1200)呼叫當前調度員 BSC將短號碼和機車所在的小區(qū)號報告MSC MSC將短號碼和機車所在的小區(qū)號報

10、告SCP SCP根據(jù)小區(qū)號將列車當前所屬調度區(qū)段調度員的ISDN號碼發(fā)給MSC MSC根據(jù)ISDN號碼將呼叫路由到列車當前所屬調度區(qū)段的調度員 機車司機與當前調度區(qū)段的調度員進行通話,鐵路應用 呼叫當前調度員 呼叫前方調度員 呼叫當前車站值班員 呼叫當前機車信號與調車監(jiān)控應用節(jié)點 呼叫當前機車同步操控無線傳輸應用節(jié)點 精確位置尋址 GPS 公里標(機車運行記錄監(jiān)控裝置) 查詢應答器,調度臺2,調度臺1,AUC,調度區(qū)段分界,1200,7 1234567,功能尋址,實現(xiàn)過程 調度員以車次號功能號呼叫K56次司機，發(fā)起呼叫號碼為200755601的呼叫 MSC將號碼200755601發(fā)給SCP進行

11、分析 SCP對200755601后將K56次機車綜合無線通信設備的MSISDN號碼發(fā)給MSC MSC以MSISDN號碼發(fā)起針對K56次司機的呼叫 調度員與K56次機車司機進行通話 也可用機車號功能號呼叫K56次司機(牽引機車為SS8-00055：號碼為32120005501),鐵路應用 車次號功能號的注冊/注銷 機車號功能號的注冊/注銷 功能號強制注銷 車次號功能號尋址 機車號功能尋址 智能短信 ,鐵路緊急呼叫,實現(xiàn)過程 機車司機發(fā)起鐵路緊急呼叫50 12345 299 。 MSC根據(jù)號碼中的位置號12345向機車所在相鄰3個小區(qū)內所有屬于鐵路緊急呼叫299組的用戶發(fā)起呼叫，包括調度臺、車站臺

12、、機車和車長等。 299組內用戶進行小組通話。非調度身份的用戶采用按講方式進行單工通話，調度身份的用戶的通話則是雙工的。 通話完畢，所有用戶必須向確認中心發(fā)送緊急呼叫通話確認信息，包括用戶身份、優(yōu)先級、通話時長等。 MSC將在1秒內完成鐵路緊急呼叫，接續(xù)過程中不進行用戶身份鑒權。,GSM-R應用調度命令無線傳送,主要功能 調度員向轄區(qū)內的運行列車發(fā)送調度命令/行車憑證。 車站值班員向轄區(qū)內的運行列車發(fā)送調度命令/行車憑證。 CTC系統(tǒng)自動向轄區(qū)內的運行列車發(fā)送列車接車進路預告信息。 CTC系統(tǒng)可向指定機車發(fā)送調車作業(yè)單，并根據(jù)調車進路請求自動開放調車作業(yè)進路。 列車接收到調度命令/行車憑證進行

13、自動確認、司機手動簽收。 通信方式 GPRS 通信協(xié)議 UDP 通信過程 調度員向指定機車(車次號和機車號)發(fā)送調度命令。 CIR接收到GPRS數(shù)據(jù)包，對車次號和機車號進行判斷，如果符合則向CTC/TDCS調度臺發(fā)送自動確認信息。 司機閱讀完調度命令按“簽收”按鍵，CIR向CTC/TDCS調度臺發(fā)送手動簽收信息。,GSM-R應用車次號校核數(shù)據(jù)無線傳送,主要功能 向CTC/TDCS系統(tǒng)發(fā)送車次號校核數(shù)據(jù)。 向CTC系統(tǒng)發(fā)送列車停穩(wěn)、啟動校核數(shù)據(jù)。 實現(xiàn)車次號校核數(shù)據(jù)傳送目標IP的自動更新。 CTC/TDCS可查詢列車當前車次號校核數(shù)據(jù)信息。 通信方式 GPRS 通信協(xié)議 UDP 車次號校核數(shù)據(jù)發(fā)

14、送條件 司機按下運行記錄監(jiān)控裝置“開車”按鍵，列車由非監(jiān)控狀態(tài)變?yōu)楸O(jiān)控狀態(tài)時。 列車進入新的閉塞分區(qū)、進站、出站。 列車運行速度由0km/h上升到5km/h以上時發(fā)送列車啟動數(shù)據(jù)。 列車運行速度由非零下降到0km/h并保持5秒以上時發(fā)送列車停穩(wěn)數(shù)據(jù)。,GSM-R應用列尾風壓無線傳送,主要功能 輸號：建立CIR與列尾裝置的一一對應關系。 查詢風壓：司機操作CIR查詢當前列尾風壓值。 排風：司機操作CIR向列尾裝置發(fā)送輔助排風指令。 告警：列尾裝置在檢測到列尾風壓異常時主動向CIR告警。 消號： 拆除CIR與列尾裝置的一一對應關系。 通信過程 CIR和列尾裝置上電后向GPRS注冊，獲得IP地址。

15、列尾裝置向域名服務器DNS發(fā)送機車號查詢信息，等到牽引機車上CIR的IP地址。 列尾裝置向CIR發(fā)送鏈路建立請求，CIR應答后完成輸號過程。 列尾裝置定時向CIR發(fā)送當前列尾風壓數(shù)值。司機按下“風壓查詢”時可主動查詢列尾風壓數(shù)值。 司機按下“列尾排風”3秒以上，CIR向列尾裝置發(fā)送輔助排風指令，完成排風過程。 司機按下“列尾消號”，CIR向列尾裝置發(fā)送消號指令，完成消號過程。,GSM-R應用調車機車信號和監(jiān)控,主要功能 利用GSM-R網(wǎng)絡建立調車機車信號和監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸通道，建立調車監(jiān)控機車設備與車站設備之間的全雙工數(shù)據(jù)通信。 調車監(jiān)控車站設備具有與多個機車設備同時進行數(shù)據(jù)通信的功能。 調車監(jiān)控

16、機車設備根據(jù)機車工作狀態(tài)自動進入或退出調車監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。 采用GSM-R電路數(shù)據(jù)(CSD)傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸延時較短，可靠性高。 通信過程 機車進入調車狀態(tài)時，調車監(jiān)控機車設備請求機車綜合無線通信設備CIR建立數(shù)據(jù)鏈路。 CIR撥號1800呼叫當前調車機車信號和監(jiān)控應用節(jié)點，建立電路數(shù)據(jù)傳輸通道。 調車監(jiān)控機車設備與車站設備進行雙工數(shù)據(jù)通信，傳輸調車機車信號和監(jiān)控數(shù)據(jù)。 機車退出調車狀態(tài)時，調車監(jiān)控機車設備通知CIR退出電路數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。,GSM-R應用機車同步操控數(shù)據(jù)傳輸,主要功能 利用GSM-R網(wǎng)絡建立車載通信單元OCU與機車同步操控應用節(jié)點AN之間的永久電路數(shù)據(jù)通道。 AN根據(jù)列車編組建立主控機車OCU與3個從控機車OCU之間的數(shù)據(jù)會議，將