GSM-R系统介绍
《gsmr系统介绍》ppt课件
列车控制系统（CTCS）应用
列控数据传输
CTCS通过GSM-R网络传输列控 数据，包括列车位置、速度、信 号状态等信息，确保列车运行安
全。
车载设备通信
利用GSM-R网络的无线通信功 能，实现车载设备与地面设备之 间的实时通信，提高列车运行效
率。
远程故障诊断
通过GSM-R网络，地面控制中 心可对车载设备进行远程故障诊 断和处理，减少故障对列车运行
和通信性能。
06
未来发展趋势与挑战
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
5G技术在铁路通信中融合应用前景
5G技术为铁路通信提供更高速率、更低时延
5G技术的高速率和低时延特性将极大提升铁路通信效率，满足列车高速运行中的实时通 信需求。
5G与铁路业务深度融合
5G技术可支持铁路列控、调度、监测等多种业务，实现与铁路业务的深度融合，提升铁 路运营效率。
归属位置寄存器（HLR）
存储用户数据，提供鉴权和位置更新 服务
访问位置寄存器（VLR）
临时存储漫游用户数据，配合MSC 完成呼叫处理
设备识别寄存器（EIR）
存储设备黑名单，防止非法设备接入 网络
无线网组成及功能
基站控制器（BSC）
管理基站，实现无线资源分配和调度
编码器和速率适配器
实现语音编码和速率适配，保证语音通信质 量
与专用移动通信系统比较
1 2
频率分配
GSM-R使用专用频率，避免与其他系统干扰， 而专用移动通信系统可能使用共享频率。
标准化程度
GSM-R基于国际通用标准，易于实现设备互联 互通，而专用移动通信系统可能采用不同标准。
3
GSM-R
全球铁路专用移动通信（GSM-R）GSM-R是以全球移动通信系统为平台，针对铁路的特点，适应高速铁路发展的铁路专用数字移动通信标准。
目前，欧盟已有12个国家铁路装备或准备装备GSM-R，我国铁路已经确定GSM-R为我国铁路移动通信的发展方向，青藏铁路和大秦铁路将首先采用GSM-R系统。
移动通信是铁路运营的基础。
在高速铁路对地面信号依赖逐渐减少的情况下，列车安全运行更需要高质量的通信设施，来满足列调和列车控制、司乘人员、运营指挥中心、车站管理和线路维护人员之间的话务通信等等。
这样，一个统一标准的铁路移动通信系统在开放和统一的铁路网中具有重大作用。
1 .GSM-R的由来全球移动通信系统GSM（GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION的英文缩写）起始于1982年，是欧洲邮电局长会议（CEPT）的一个特别工作组为泛欧洲移动通信制定的一个标准。
这个工作组的名称是GSM，开始时并不指这个通信系统。
1988年在马德拉岛的GSM全体会议上，通过了系统的基本参数。
1989年欧洲通信标准研究所（ETSI）成立，特别工作组成了ETSI的一个部分。
1992年1月20日这个工作组才得以新命名SMG（Special Mobile Group），开始了对GSM标准进行详细说明。
1992年GSM网络标准开始公开，之后应用范围不断扩大，它所代表的第2代数字移动通信的份额达到了世界市场的2/3。
上世纪90年代，欧洲铁路通信多采用电缆和模拟无线技术，存在35个不同平台，仅德国铁路就有8个模拟无线系统；存在着维修、更新成本高、与现代通信不兼容等问题。
国际铁路联盟(UIC)旨在为不间断的过境运输提供一个标准铁路通信系统，进行了统一铁路通信的研究，包括：无线频带的确定以及通信系统的选取。
1995年选定了900MHz的频段。
1997年开始在法国、德国和意大利建立了试验网，在与Tetra（Terrestrial Trunked Radio）对比和试验后，针对高速铁路的需要，决定在全球数字移动通信（GSM）平台上，开发出具有铁路的专用功能的移动通信系统GSM-R（Global System for Mobile to Railway的缩写）。
GSM-R概述
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。
GSM-R概述
GSM与GSM-R的联系和区别
名词缩写
GSM（ Global System For Mobile Communications） 全球移动通信系统 GSM-R（GSM for Railway） 全球铁路移动通信系统
GSM-R概述
三、 GSM-R原理 1、面状覆盖
蜂窝思想:
诞生于20 世纪60 年代末，它是用许多小功率的发射 机来代替单个的大功率发射机，每个小覆盖区域只提 供服务范围内的一小部分覆盖。给相邻的基站分配不 同的信道，以避免临近小区间的干扰。将网络中的所 有小区分成若干簇，在不同的簇内使用相同的信道资 源。
GSM1800 1710 ~ 1785
GSM1900 1850~1910
1805 ~ 1880 2 ×75
1930~1990 2 ×60
95
80
374
299
GSM-R概述
频道间隔
每载频占200 KHz带宽，采用TDMA，含8个物理信道
频道配置
GSM900MHz频段：
fu(n)=890.2MHz+(n-1)*0.2MHz
GSM-R概述
GSM与GSM-R的工作频段
工作频段
GSM系统 GSM900 上行/ MHz 890 ~ 915 下行/ MHz 935 ~ 960 925 ~ 960 带宽/ MHz 2 ×25 2 ×35 双工间隔/ MHz 45 45 双工信道 数 124 174
GSM900E 880 ~ 915
二、为什么要建设GSM-R?
GSM-R (GSM for Railways) 系统
专业知识分享版使命：加速中国职业化进程GSM-R (GSM for Railways) 系统是专门为铁路通信设计的专用移动通信系统，专用于铁路的日常运营管理，是非常有效的铁路调度指挥通信工具。
GSM-R 系统隧道引入意味着铁路工作人员、工程技术人员和紧急救援人员可以全线无阻碍地随时保持语音联系，并实时交换文本信息和基本移动数据。
甬台温铁路是中国的一条重要货物和乘客输送线，北起宁波市经由台州直达温州市。
该铁路全长260多公里，目前线路运行时速为250公里/小时，计划将来可提速至300公里/小时，从宁波出发抵达温州仅需耗时90分钟左右。
清晰稳定的数字通信品质高速铁路列车高速行驶，运行环境复杂，通信保障要求高，确保列车与铁路调控中心随时保持联系至关重要。
因此对于覆盖受限的隧道环境，需要专门引入无线系统将无线信号延展到隧道中去，以保证列车行驶全程都能顺利实现通信联系，同时对无线通信覆盖系统的设计、施工以及产品的配置都具有极高的挑战性。
RFS 销售经理郭斌先生表示，中国铁道部之所以最终选择GSM-R 技术应用于铁路通信，是因为GSM-R 技术是一项从90年代早期发展至今的全球标准，是一项成熟系统，具有可靠稳定的覆盖性能。
将GSM-R 系统引入隧道进行覆盖的工程团队需要面对的众多难题，其中包括高速列车在隧道中行驶造成的强大气流对系统设备牢固性的干扰。
RFS 为此而特别开发了高速夹具解决了这一难题。
据郭斌介绍，这款由RFS 精心设计的高速夹具可以确保安装在隧道内的无线覆盖系统设备抵抗时速350公里/小时甚至更高时速列车行驶带来的气流干扰。
此外，值得一提的是，RFS 提供给甬台温高速铁路的泄漏电缆及安装附件已经通过了包括风压、风动等强力破坏实验在内的各项测试，完全具备在350公里/小时行驶条件下的可靠运行。
遍布全中国的高品质无线解决方案郭斌表示，RFS 为其无线射频技术能够被应用于该条贯穿中国南方沿海城市的铁路线路中的重要一段线路而深感荣幸，能够为中国铁路交通运输安全做出贡献而高兴。
2024年GSMR铁路移动通信
GSMR铁路移动通信GSM-R铁路移动通信：技术特点与发展前景引言一、GSM-R技术特点1.1专用频段GSM-R使用专用频段，避免与其他通信系统干扰，确保铁路通信的稳定性和可靠性。
在全球范围内，GSM-R主要使用900MHz频段，部分国家和地区使用1800MHz频段。
1.2安全性GSM-R采用了加密和认证机制，确保通信内容的安全。
同时，GSM-R还支持列车无线紧急呼叫功能，提高了列车运行的安全性。
1.3系统容量GSM-R系统具有较大的系统容量，可以满足铁路运营中的大量用户需求。
同时，GSM-R支持多用户同时通话，提高了通信效率。
1.4网络覆盖GSM-R系统实现了铁路线路的全覆盖，确保列车在任何位置都能进行通信。
GSM-R支持跨区切换，保证了列车在不同区域之间的通信连续性。
1.5兼容性GSM-R与其他通信系统具有较好的兼容性，可以与其他铁路通信系统（如TETRA、VHF等）进行互联互通，为铁路运营提供更多选择。
二、GSM-R发展历程与应用现状2.1发展历程GSM-R的发展始于20世纪90年代，欧洲铁路通信标准化组织（ERATO）开始研究铁路通信的标准化问题。
1993年，欧洲电信标准协会（ETSI）正式立项研究铁路通信标准。
1997年，ETSI发布了GSM-R标准。
此后，GSM-R在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
2.2应用现状目前，GSM-R已经在全球范围内得到了广泛应用，成为铁路通信领域的事实标准。
在欧洲，GSM-R已经成为所有新建设的高速铁路线路的通信系统。
在中国，GSM-R也得到了广泛应用，成为高速铁路、普速铁路和城市轨道交通的主要通信系统。
三、GSM-R未来发展趋势3.1向LTE-R过渡随着4G移动通信技术的发展，GSM-R将逐渐向LTE-R （LongTermEvolution–Rlway）过渡。
LTE-R基于先进的4G技术，具有更高的数据传输速率、更大的系统容量和更好的性能。
目前，欧洲、中国等国家和地区已经开始进行LTE-R的研究和试验。
GSM-R铁路综合数字移动通信系统
隧道和地下车站覆盖
GSM-R系统采用特殊的信号传输技术，实现了隧道 和地下车站的有效覆盖，保证了在这些区域的通信 质量。
山区和荒漠覆盖
GSM-R系统具备在山区和荒漠等复杂地形 下的覆盖能力，能够满足在这些区域的通信 需求。
兼容性好
与现有通信系统兼容
GSM-R系统与现有的公众移动通信网络兼容，如GSM、GPRS等，方便用户在铁路沿线及列车上使用 手机、上网等通信服务。
GSM-R铁路综合数字移动通信系 统
目录
• 引言 • GSM-R系统的组成 • GSM-R系统的功能 • GSM-R系统的优势 • GSM-R系统的应用场景 • GSM-R系统的未来发展
01 引言ห้องสมุดไป่ตู้
目的和背景
铁路运输是全球范围内重要的交通方 式之一，保障铁路运输的安全和效率 至关重要。
GSM-R系统是为了满足铁路运输在移 动通信方面的特殊需求而设计的，旨 在提供高效、可靠的通信服务，支持 列车控制、调度、旅客信息等多种应 用。
VS
远程监控
GSM-R系统可以用于远程监控货运列车 的运行状态和货物安全，提高运输安全性 和可靠性。
06 GSM-R系统的未来发展
5G技术在GSM-R系统中的应用
5G技术将为GSM-R系统带来更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的可靠性，提 升铁路运输的安全性和效率。
5G技术将促进铁路移动通信系统的升级，支持更高清的视频监控、更准确的定位和 更智能的调度控制。
列车控制和调度通信
列车控制指令的传输
GSM-R系统能够传输列车控制指令，如启动、停止、加速、减速等，实现对列车的远程控制。
调度指令的传输
调度员可以通过GSM-R系统向列车发送调度指令，如调整列车运行计划、优先级调整等，确保列车的有序运行。
GSM-R专用移动通信系统：调度通信
GSM-R专用移动通信系统：调度通信GSMR 专用移动通信系统：调度通信在当今高度发达的铁路运输领域，高效、可靠的通信系统是保障列车安全运行和提高运输效率的关键因素之一。
GSMR 专用移动通信系统作为专门为铁路设计的通信解决方案，其中的调度通信功能发挥着至关重要的作用。
GSMR 系统的出现是为了满足铁路运输对于通信的特殊需求。
与普通的移动通信系统相比，它在可靠性、安全性、抗干扰性等方面有着更高的要求。
调度通信作为 GSMR 系统的核心功能之一，承担着列车运行指挥、调度控制、应急处理等重要任务。
首先，我们来了解一下 GSMR 调度通信的基本组成部分。
它主要包括移动终端设备（如车载台、手持台）、基站、交换中心以及各种应用服务器等。
移动终端设备是列车司机、乘务人员、调度员等与系统进行交互的工具，通过这些设备，他们能够实时发送和接收语音、数据等信息。
基站负责覆盖铁路沿线的通信区域，确保信号的稳定传输。
交换中心则如同整个系统的“大脑”，负责对通信进行管理和路由，实现不同终端之间的互联互通。
在日常的铁路运输中，GSMR 调度通信的应用场景十分广泛。
例如，列车司机与调度员之间的通信。
司机通过车载台向调度员报告列车的位置、速度、运行状态等信息，调度员则根据这些信息下达调度指令，如调整速度、变更线路等。
这种实时的通信能够让调度员对列车运行情况了如指掌，及时做出决策，确保列车的安全、正点运行。
再比如，在车站内，车站值班员与列车司机之间的通信也是通过GSMR 调度通信系统来实现的。
值班员需要向司机传达列车的进路安排、发车时间等重要信息，司机则根据这些指令进行操作。
此外，在铁路维护和施工期间，现场工作人员与调度中心之间的通信同样依赖于该系统，以保障施工安全和铁路的正常运营。
GSMR 调度通信的一个重要特点是其优先级机制。
在紧急情况下，如遇到突发事故、自然灾害等，某些通信会被赋予更高的优先级，确保关键信息能够及时传递。
例如，当发生列车故障时，相关的救援信息能够优先传输，以便迅速组织救援力量，减少损失。
GSM-R通信系统解析
GSM-R(GSM for Railway)GSM,全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
全球贸易组织(GSMA)GSM-R数字集群移动通信系统简介2006年7月1日，随着青藏铁路的全线通车，我国铁路所使用的一种世界上领先的铁路数字移动通信系统也在青藏线上正式投入使用。
这种通信系统就是GSM-R铁路全球移动通信系统。
GSM-R（Global System For Mobile Communications For Railway）系统是欧洲铁路综合调度移动通信系统的简称。
是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
它是在8时隙/200KHz TDMA多址方式GSM蜂窝系统上增加调度通信功能构成的一个综合专用移动通信系统。
它基于GSM的基础设施及其提供的高级语音呼叫业务，提供铁路特有的调度业务，并以此为信息化平台，使铁路部门可以在这个平台上实现铁路管理信息的共享。
GSM-R系统是基于GSM的规范协议，增加了优先级、组呼、广播呼叫等铁路运输专用调度通信功能，适用于铁路通信的需要。
为了完成调度通信的功能，GSM-R系统与GSM系统不同的是在其结构中增加了组呼寄存器（GCR）。
GSM-R系统除了具有语音传送功能外，更重要的是具有数据传送功能，它与GPS卫星定位系统、机车车载计算机结合后能够实现机车和地面之间列车控制信息的实时传送，达到控制列车运行，确保列车安全的目的。
GSM-R网络属于铁路运输指挥专用调度通信系统，因此其网络和业务具有调度通信所要求的封闭性、安全性和实时性特征，要求与外部通信网络只能进行有限的互联互通，即为实现铁路运输指挥业务需要，与铁路专用电话网、铁路各种MIS 信息网络互联互通，一定程度上与公众通信网络互联互通。
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▪ 最高运行速度350km/h ▪ 预留列车控制数据传输
胶济线
▪ CTC区段，列车接车进路预告 ▪ 基础网络由西门子提供
已开通线路
▪ 京津城际、大秦线、青藏线 ▪ 胶济线、合武线、石太线
2009年开通线路
▪ 温福线、甬台温、温福 ▪ 武广、郑西
GSM-R系统网络克
▪1 MSC/40 BTS
捷克
▪4000km ▪2 MSC/30 BSC
瑞士
▪3000km ▪2 MSC/20 BSC/1200 BTS ▪2000车载台/20000手机
GSM-R国内现状
青藏线
▪ 为列车控制提供通信平台 ▪ 基础网络由北电网络提供
大秦线
▪ 为机车同步操控提供平台 ▪ 基础网络由华为公司提供
GSM-R标准制定
UIC成立了欧洲铁路综合数字移动通信网络标准化组织(EIRENE) 铁路需求规范
❖ 系统需求 ❖ 功能需求 ❖ 电磁环境指标 技术标准的制定：设备兼容、终端兼容、业务兼容
GSM-R的发展 (二)
系统试验
1997年：24国32个铁路组织签署GSM-R谅解备忘录 UIC成立专门组织MORANE：验证系统可靠性、兼容性等 法国SNCF试验线
❖ 软硬件冗余备份 ❖ 广域网实现高速互联，保证SCP数据实时同步 ❖ 主备用方式 -> 负荷分担方式
GSM-R规划－编号方案
IC+CT+UN (UIN+FC)
国际代码IC
086
呼叫类型 CT
GSM-R系统介绍
GSM-R是什么?
以GSM Phase 2+为基础 增加铁路专用调度通信功能
功能寻址(FA)：车次号、机车号、司机、车长…… 基于位置的寻址(LA)：当前车站值班员、当前调度员……
增加高级语音呼叫业务(ASCI)
语音广播业务(VBS) 语音组呼业务(VGCS) 增强型多优先级切换和强拆(eMLPP)
1997年，巴黎城内，30km 意大利FS试验线
1997年10月，Prato-Florence-Arrezzo，78km 德国GTS试验线
1998年7月，Stuttgart-Mannheim高速线，27km
工程实施
瑞典：跨国铁路，双网络覆盖 瑞士：二级欧洲列车控制系统(ETCS) 德国：300km/h高速铁路(科隆-法兰克福) ……
▪ 用户到用户信令
USS1 USS2
▪ 非结构化的补充业务数据
USSD
▪ ……
GSM-R规划－核心网逻辑结构
GSM-R规划－信令网逻辑结构
GSM-R规划－智能网
主用SCP节点
服务器1 数据库
主用路由
业务请求 MSC
广域网
服务器2
主用路由
服务器1
备用路由
备用SCP节点
数据库 服务器2
备用路由
HLR 登记管理
适应高速移动应用环境
GSM-R的发展 (一)
GSM-R的提出
1993年：国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准组织(ETSI)协商提出 1995年：经UIC评估并最终确认 欧洲铁路通信信号一体化发展项目 -- 欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)
❖ 欧洲列车控制系统(ETCS) ❖ 欧洲铁路综合调度移动通信系统(GSM-R) GSM-R为ERTMS提供统一的网络平台 ❖ 高速列车的语音和数据的可靠传输 ❖ 跨国列车通信和信号系统的互可操作性
GSM-R国外现状
荷兰
▪2800km ▪1 MSC/30 BSC/380 BTS
英国
▪16000km ▪2 MSC/50 BSC/3002 BTS ▪8500车载台
比利时
▪3000km ▪2 MSC/6 BSC/550 BTS ▪2200车载台/17000手机
法国
▪14000km ▪6 MSC/50 BSC/3000 BTS ▪10000车载台/50000手机
通用分组无线业务GPRS
❖ 铁路数据应用的基础平台：永远在线、高效利用无线资源 ❖ 由分组控制单元PCU、业务支持节点SGSN、网关业务支持节点GGSN、域名服务器DNS等组成。
固定用户接入交换(FAS)
❖ 将固定用户接入GSM-R网络，支持组呼、多优先级切换和强拆等铁路特殊业务。 ❖ 通过30B+D接口接入MSC，采用DSS1信令。
终端
❖ 固定终端：调度台、车站台、有线电话等 ❖ 移动终端：机车综合无线通信设备CIR、通用手持台GPH、运营手持台OPH、列尾设备等
语音业务
▪ 点对点呼叫
▪ 多方通话 ▪ 广播呼叫 ▪ 语音组呼 ▪ 铁路紧急呼叫 ▪ 公众紧急呼叫 ▪ 位置寻址 ▪ 功能寻址 ▪ 多优先级和强拆 ▪ 呼叫限制 ▪ 呼叫转移/呼叫等待… ▪ ……
OPH
OPH
GSM-R系统网络要素
交换子系统(SSS)
❖ 建立在移动交换中心MSC上，由MSC、HLR、SMSC、AC等构成。 ❖ 负责端到端呼叫、用户数据管理、移动性管理、固定网络连接等。
智能网(IN)
❖ 以业务应用节点SCP为核心，由SCP、SSP、IP、SMS及SCE构成。 ❖ 实现功能寻址、位置寻址、呼叫限制、智能短信业务等。
意大利
▪7500km ▪4 MSC/14 BSC/1111 BTS/2 IN
芬兰
▪5800km ▪1 MSC/4 BSC/434 BTS ▪3600移动用户
瑞典
▪7500km ▪1 MSC/11 BSC/800 BTS/1 IN ▪2000车载台/5000手机
德国
▪32000km ▪7MSC/64BSC/2800BTS/1IN ▪9000车载台/150000手机
基站子系统(BSS)
❖ 由基站控制器BSC、基站BTS、编译码和速率适配单元TRAU等组成。 ❖ 对空中接口Um进行管理，与覆盖区域内的移动台进行通信。 ❖ 通过A接口接入交换子系统SSS。
操作和维护子系统(OSS)
❖ 提供GSM-R网络管理和维护功能：移动用户管理、移动设备管理、网络操作和控制。 ❖ 由操作维护中心OMC完成具体功能，包括OMC-S、OMC-R、OMC-T、OMC-D等
GSM-R系统业务
Copyright ?1996 Northern Telecom
GSM-R
Copyright ?1996 Northern Telecom
数据业务
▪ 短信 ▪ 电路域数据传输
列车控制CTCS-3 调车机车信号和监控 机车同步操控
▪ 分组交换数据传输
调度命令无线传送 无线车次号 列尾风压无线传送