铁路GSM-R数字移动通信系统网络结构32页PPT
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《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 基本介绍解析
输速率 • 3.BTS在设备组网方式上分为（星型组网）、（链型组
网）、（树型组网）和（环型组网）。
GSM-R复习题
• 4.哈大高铁BTS组网方式为树型组网。（错） • 5.所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认。 （对）
• 6.哪种业务不是GSM-R典型业务（ C）
• A.组呼 B.功能号码呼叫 C.漫游 D.呼叫区域限制 • 7.那种GSM-R设备是沈局没有的？（D）
组呼调度员
GSM-R网络
组呼发起者
小区1
组呼讲者 小区2 听者 小区3
铁路紧急呼叫
列车长 普通低优先级呼叫 主司机
调度员发起 铁路紧急呼叫 5000001299
呼叫结束后发起AC确认
AC确认中心
• 一种特殊的组呼，组ID299 • 最高优先级，在无线信道资源紧张的时候可以强占低优先级呼 叫资源 • 对于处于通话中的组用户，强制接入紧急呼叫，听者用户不允 许主动退出紧急呼叫 • 所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认
制器，PCU-分组控制单元，FAS-固定用户接入交换
机，PSTN-公用电话网络，RBC-无线闭塞中心， GPRS-通用无线分组业务
GSM-R系统结构与功能分解
HLR的功能
• 归属用户位置寄存器(HLR)是GSM-R系统的中央数
据库，存储该HLR控制的所有存在的GSM-R移动用 户的相关信息. • 所有移动用户的重要数据都存储在HLR中.包括用 户识别号码，访问能力、用户类别、组呼业务和
2室外馈 线 6走线架 5 馈 线 卡 7馈线过线 窗
8防雷保护器 基站主设 备
Page25
GSM-R复习题
• 1.GSM-R系统用（885-889）MHz的频率作为上行，（930934）MHz的频率作为下行，信道间隔为（200KHz）。 • 2. GSM-R中CSD业务采用异步透明传输的优点？
网）、（树型组网）和（环型组网）。
GSM-R复习题
• 4.哈大高铁BTS组网方式为树型组网。（错） • 5.所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认。 （对）
• 6.哪种业务不是GSM-R典型业务（ C）
• A.组呼 B.功能号码呼叫 C.漫游 D.呼叫区域限制 • 7.那种GSM-R设备是沈局没有的？（D）
组呼调度员
GSM-R网络
组呼发起者
小区1
组呼讲者 小区2 听者 小区3
铁路紧急呼叫
列车长 普通低优先级呼叫 主司机
调度员发起 铁路紧急呼叫 5000001299
呼叫结束后发起AC确认
AC确认中心
• 一种特殊的组呼，组ID299 • 最高优先级，在无线信道资源紧张的时候可以强占低优先级呼 叫资源 • 对于处于通话中的组用户，强制接入紧急呼叫，听者用户不允 许主动退出紧急呼叫 • 所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认
制器，PCU-分组控制单元，FAS-固定用户接入交换
机，PSTN-公用电话网络，RBC-无线闭塞中心， GPRS-通用无线分组业务
GSM-R系统结构与功能分解
HLR的功能
• 归属用户位置寄存器(HLR)是GSM-R系统的中央数
据库，存储该HLR控制的所有存在的GSM-R移动用 户的相关信息. • 所有移动用户的重要数据都存储在HLR中.包括用 户识别号码，访问能力、用户类别、组呼业务和
2室外馈 线 6走线架 5 馈 线 卡 7馈线过线 窗
8防雷保护器 基站主设 备
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GSM-R复习题
• 1.GSM-R系统用（885-889）MHz的频率作为上行，（930934）MHz的频率作为下行，信道间隔为（200KHz）。 • 2. GSM-R中CSD业务采用异步透明传输的优点？
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。
GSMR基本原理PPT课件
❖ 4、 无线数据传输业务是无线移动通信技术发展的主要方向，目前各 个铁路无线移动通信系统仅局限于利用常规的模拟信道进行话音通信， 不利于发展无线数据传输业务。
未来业务需求
❖ 铁路无线移动通信系统的业务主要包括两个大的方面，即 铁路内部业务和旅客通信的需要。 铁路内部业务：
有安全要求的业务 无安全要求的业务
我国铁路无线移动通信系统的现状
❖ 由于铁路列车具有高速运动的特点，因而无线移 动通信在铁路通信网中占有相当大的比重。我国 铁路移动通信主要包括以下几种系统：
❖
❖
列车无线调度通信系统
❖
站场无线调度电话系统
❖
站务人员无线移动通信系统
❖
区间无线移动通信及公务移动通信系统
我国铁路无线移动通信系统的现状
❖ 目前铁路部门存在上述无线移动通信系统，有其历史和体 制的原因。但是随着铁路的进一步发展和对铁路通信信息 技术要求的进一步提高，这种多种体制并存的状况其弊端 也越来越明显
❖ 1、各种体制基本上都采用模拟体制，技术落后、设备陈旧，远远不 能满足我国铁路通信未来发展的需要；
❖ 2、 这些系统是为了满足铁路各部门的不同的需要同时设置的，分别 采用单独频段和各自的通信协议，各个系统各自独立，彼此不兼容， 应用有限；
❖ 3、 无线频率、线路等资源被各个系统单独占用，造成资源浪费；
❖ 现在的目标是由模拟向数字化的转变（GSM－R） ❖ 以后呢？
结束 ——谢谢 ！
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
2021/3/9
30
旅客通信：
通信业务 信息服务
技术要求
❖ 未来铁路无线移动通信系统必须要适应铁路高速化的要求。 在技术和功能方面，未来铁路对无线移动通信系统的要求 主要包括：
未来业务需求
❖ 铁路无线移动通信系统的业务主要包括两个大的方面，即 铁路内部业务和旅客通信的需要。 铁路内部业务：
有安全要求的业务 无安全要求的业务
我国铁路无线移动通信系统的现状
❖ 由于铁路列车具有高速运动的特点，因而无线移 动通信在铁路通信网中占有相当大的比重。我国 铁路移动通信主要包括以下几种系统：
❖
❖
列车无线调度通信系统
❖
站场无线调度电话系统
❖
站务人员无线移动通信系统
❖
区间无线移动通信及公务移动通信系统
我国铁路无线移动通信系统的现状
❖ 目前铁路部门存在上述无线移动通信系统，有其历史和体 制的原因。但是随着铁路的进一步发展和对铁路通信信息 技术要求的进一步提高，这种多种体制并存的状况其弊端 也越来越明显
❖ 1、各种体制基本上都采用模拟体制，技术落后、设备陈旧，远远不 能满足我国铁路通信未来发展的需要；
❖ 2、 这些系统是为了满足铁路各部门的不同的需要同时设置的，分别 采用单独频段和各自的通信协议，各个系统各自独立，彼此不兼容， 应用有限；
❖ 3、 无线频率、线路等资源被各个系统单独占用，造成资源浪费；
❖ 现在的目标是由模拟向数字化的转变（GSM－R） ❖ 以后呢？
结束 ——谢谢 ！
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
2021/3/9
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旅客通信：
通信业务 信息服务
技术要求
❖ 未来铁路无线移动通信系统必须要适应铁路高速化的要求。 在技术和功能方面，未来铁路对无线移动通信系统的要求 主要包括：
GSM-R-基本介绍
通过定义呼叫矩阵，根据主、被叫用户的功能号码进行呼叫裁决，判断是否允许呼 叫接续，从而定义GSM-R网络中主叫方与被叫方的接入关系。
在铁路无线列调作业过程中，每个调度员具有一定的管辖区域。通过利用呼叫区域 限制功能，可以限制调度员呼叫非管辖区内的移动用户。 呼叫区域限制仅适用于点对点呼叫。
eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption）业务允许网络根据 用户的不同优先级在网络资源被占用的情况下实施不同的策略：排队和抢占，另外 还可采用不同的呼叫建立和指配过程以满足不同优先级呼叫对时延的要求。
• 2. GSM-R中CSD业务采用异步透明传输的优点？
• 异步传输保证数据业务的准确性，透明传输提高数据传输速率
• 3.BTS在设备组网方式上分为（星型组网）、（链型组网）、 （树型组网）和（环型组网）。
第26页，共27页。
GSM-R复习题
• 4.哈大高铁BTS组网方式为树型组网。（错） • 5.所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认。（对） • 6.哪种业务不是GSM-R典型业务（ C） • A.组呼 B.功能号码呼叫 C.漫游 D.呼叫区域限制 • 7.那种GSM-R设备是沈局没有的？（D）
链型组网对串联的级数有限制，串联的节点数不要 超过5 级。
BSC
BTS
BTS
BTS
第21页，共27页。
Page 21
设备组网-树型组网
BTS 树型组网方式适用于网络结构、站点及用 户密度分布较复杂的情况，比如大面积用户与热 点地区或小面积用户交错的地区。
树型组网对串联的级数有限制，一般要求串联不 超过5 级，即树的深度不要超过5层。
GSM-R简介
在铁路无线列调作业过程中，每个调度员具有一定的管辖区域。通过利用呼叫区域 限制功能，可以限制调度员呼叫非管辖区内的移动用户。 呼叫区域限制仅适用于点对点呼叫。
eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption）业务允许网络根据 用户的不同优先级在网络资源被占用的情况下实施不同的策略：排队和抢占，另外 还可采用不同的呼叫建立和指配过程以满足不同优先级呼叫对时延的要求。
• 2. GSM-R中CSD业务采用异步透明传输的优点？
• 异步传输保证数据业务的准确性，透明传输提高数据传输速率
• 3.BTS在设备组网方式上分为（星型组网）、（链型组网）、 （树型组网）和（环型组网）。
第26页，共27页。
GSM-R复习题
• 4.哈大高铁BTS组网方式为树型组网。（错） • 5.所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认。（对） • 6.哪种业务不是GSM-R典型业务（ C） • A.组呼 B.功能号码呼叫 C.漫游 D.呼叫区域限制 • 7.那种GSM-R设备是沈局没有的？（D）
链型组网对串联的级数有限制，串联的节点数不要 超过5 级。
BSC
BTS
BTS
BTS
第21页，共27页。
Page 21
设备组网-树型组网
BTS 树型组网方式适用于网络结构、站点及用 户密度分布较复杂的情况，比如大面积用户与热 点地区或小面积用户交错的地区。
树型组网对串联的级数有限制，一般要求串联不 超过5 级，即树的深度不要超过5层。
GSM-R简介
铁路数字移动通信系统（ＧＳＭ
铁路数字移动通信系统（ＧＳＭ Ｒ）⼿持终端第１部分：技术
要求
设备分类和组成
ＧＳＭ-Ｒ⼿持终端设备是指在ＧＳＭ Ｒ⽹络中能实现或获得业务服务的⼿持移动设备，可分为ＧＰＨ和ＯＰＨ。
ＧＰＨ主要⽤于铁路各类管理⼈员、与铁路业务相关的⼈员话⾳和数据通信。
ＯＰＨ⽀持调度通信业务，主要⽤于列车、车站、编组场、沿线区间及其他铁路作业区的各⼯种⼯作⼈员话⾳和数据通信。
⼿持终端主要由主机（含显⽰屏、键盘、天线、麦克风和扬声器）、电池、充电器、外置⽿机麦克风等组成。
ＧＰＨ可采⽤物理键盘或虚拟键盘，ＯＰＨ应有物理键盘。
结构要求
ＧＰＨ和ＯＰＨ结构要求：
ａ）ＧＰＨ：长不⼤
于１５０ｍｍ，宽不⼤于８０ｍｍ，厚不⼤于３０ｍｍ，重量（含电池）不⼤于２２０ｇ；
ｂ）ＯＰＨ：长不⼤于１５５ｍｍ，宽不⼤于６７ｍｍ，厚不⼤于４０ｍｍ，重量（含电池）不⼤于２８０ｇ。
功能要求
业务要求。
GSM-R系统介绍
GSM-R系统介绍
GSM-R系统简介
一、GSM-R系统结构 二、GSM-R系统功能 三、GSM-R系统承载的业务
GSM-R系统介绍
一、GSM-R系统结构
➢ GSM-R在通信网中的地位与作用
业务网
（固定电话网PSTN）（移动电话网GSM-R）
基础传送网
（传输：DWDM、SDH）
支撑网
（信令） （网管） （同步）
存储信息包括：移动用户IMSI，MSISDN，位置区等，支 持寻呼功能。用户漫游入该控制区时，VLR从HLR获取上 述信息；用户漫游出该控制区时，VLR删除上述信息。
VLR与MSC之间交互数据量大，为了提高移动管理和呼叫 建立的速度，VLR与MSC一般合适于同一物理实体。
注：位置区划分由人为规定，1个MSC划分为若干个位置区。 需要综合平衡位置更新频率和寻呼系统的寻呼能力来确定。
GSM-R系统介绍
小结
• 移动业务交换中心（MSC）：负责用户的移动性管理 和呼叫控制；
• 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；
• 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；
• 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；
提供的业务：基本话音呼叫业务；电路域数据传输。
话音呼叫：点对点话音呼叫（MS之间，MS与有线FT之间）； 组呼、广播呼叫、多方通信、公众紧急呼叫。
电路域数据传输：提供透明传输通道。如与列控RBC节点、机 车同步操控地面节点之间进行互联，实现车～地、车～车之间 数据信息传送。
组成：由MSC、HLR、VLR、GCR、AC、SMSC等组成。
GSM-R系统简介
一、GSM-R系统结构 二、GSM-R系统功能 三、GSM-R系统承载的业务
GSM-R系统介绍
一、GSM-R系统结构
➢ GSM-R在通信网中的地位与作用
业务网
（固定电话网PSTN）（移动电话网GSM-R）
基础传送网
（传输：DWDM、SDH）
支撑网
（信令） （网管） （同步）
存储信息包括：移动用户IMSI，MSISDN，位置区等，支 持寻呼功能。用户漫游入该控制区时，VLR从HLR获取上 述信息；用户漫游出该控制区时，VLR删除上述信息。
VLR与MSC之间交互数据量大，为了提高移动管理和呼叫 建立的速度，VLR与MSC一般合适于同一物理实体。
注：位置区划分由人为规定，1个MSC划分为若干个位置区。 需要综合平衡位置更新频率和寻呼系统的寻呼能力来确定。
GSM-R系统介绍
小结
• 移动业务交换中心（MSC）：负责用户的移动性管理 和呼叫控制；
• 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；
• 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；
• 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；
提供的业务：基本话音呼叫业务；电路域数据传输。
话音呼叫：点对点话音呼叫（MS之间，MS与有线FT之间）； 组呼、广播呼叫、多方通信、公众紧急呼叫。
电路域数据传输：提供透明传输通道。如与列控RBC节点、机 车同步操控地面节点之间进行互联，实现车～地、车～车之间 数据信息传送。
组成：由MSC、HLR、VLR、GCR、AC、SMSC等组成。
GSM-R铁路综合数字移动通信系统PPT课件
有线终端
CBC
BSC
Abis
BTS
BTS
Um
无线固定台
车载台 无线终端
手持台
IN SCP
L SSP
SMP
SCEP TCP/IP
IP
SMAP
GPRS SGSN Gn
GGb b PCU
GGSN GRIS
OSS OMC
SIM卡系 统管理
外部分组数 据网
铁路应用系统
19.05.2020
19.05.202-0
19.05.2020
19.05.202-0
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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。
19.05.2020
19.05.202-0
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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。
10 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