数字移动通信系统GSM-R核心网
《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
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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系统介绍
▪ 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……
GSMR在铁路中的应用
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语音业务
• • • • • • 点对点呼叫 点对点的紧急呼叫 广播呼叫 组呼叫 铁路紧急呼叫 多方通话（会议）
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语音业务（一）
以铁路调度通信为例，包括列车、货运、牵引变电等调度通信，也包括站场、 应急、施工养护和道口等专用通信。GSM-R网络的引入，使铁路调度通信 业务实现了传统的有线调度和无线调度“两网合一”。
三、GSM-R网络规划
西安 TMSC
汇接网络示意图
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三、GSM-R网络规划--GSM-R核心网络
• 移动业务本地网端局(MSC)设置原则
• 结合铁路网规划和用户容量预测，MSC 设置地 点独立于铁路行政管理隶属关系，一个MSC可 以服务于一个或若干个铁路调度区域。 • MSC容量合理，远期规划达不到1万门的移动 业务本地网原则上不单局门限。 • MSC尽量设置在铁路运输指挥管理中心和铁路 信息化的信息流中心，并利于实现有线调度业 务与无线调度业务的融合。 • 结合具体线路GSM-R网络的覆盖范围、业务模 23 型和用户容量等因素，可适当增加MSC数量。
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语音业务（三）
组呼
1.调度员呼叫辖区内所有或部分车站值班员。 2.调度员呼叫辖区内的所有机车司机。 3. 调度员呼叫辖区内某个车站的车站值班员、助理值班员以 及该车站基站区内的所有机车司机。 4. 调度员呼叫辖区内的机务段（折返段）运转、列车段（车 务段、客运段）、电力牵引变电所等值班员。 5. 调度员、车站值班员、助理值班员、救援列车主任之间按 组呼方式通话。 6. 调度员呼叫辖区范围内的车站值班员、机车司机、助理值 班员、运转车长、工务人员、道口人员。 7. 车站值班员呼叫车站基站区及其相邻区间范围内的机车司 机、助理值班员、运转车长、工务人员、道口人员。 15
GSM-R系统介绍
GSM-R系统介绍
MSC
移动业务交换中心
• NSS 的核心 • 服务几个 BSS (BSC) • 建立并交换用户话务和信令 • 与 VLR 合设于同一物理实体 • 与HLR/AuC可合设，也可分设 • 网关 MSC（GMSC）：到外网的关口，可与MSC合设，也可分设 • 来访 MSC: 服务 MS 的 MSC
移动特定的功能
• 和 BSC, MS & NSS 数据库之间交换 信令
• 处理移动特定的业务 • 移动性管理
例如:寻呼, MSC之间的切换, 位置 更新,... • 过负荷处理, 例如: OACSU • 数据业务的交互功能 • 移动特定的录音通知
GSM-R系统介绍
拜访位置寄存器（VLR）
动态数据库，负责管理漫游用户的动态数据信息，存储、 更新漫游入用户的数据。
B T S
ADM
终端
ADM
B T S
B T S
AD M
GSM-R系统介绍
电路域数字 应用系统 DSS1
SSSLeabharlann SMSCHLR/AuC
No.7
C/D
MSC/VLR E/G
AC
其他通信网 No.7
GMSC
MSC/VLR/GCR/IWF
A
Gr
DSS1 调度交换机
BSS CBC
TRAU Ater
BSC
Abis
外部数据库
主要功能实体
GSM-R系统介绍
业务控制点（SCP）：呼叫控制和处理功能 业务交换点（ gsmSSP gprsSSP）：检出智能业务
请求，并与SCP通信，对SCP的指示作出响应，允许 SCP的业务逻辑影响呼叫处理。 业务管理点（SMP）：业务配置、业务逻辑管理、 用户业务数据的增删、修改、业务运行控制功能、账 单、业务监视功能。 业务管理接入点（SMAP）：为业务管理员提供接入 到SMP的能力 智能外设（IP）及业务生成环境点（SCEP）
GSM-R铁路移动通信
GSM-R铁路移动通信1·引言1·1 目的本文档旨在提供关于GSM-R铁路移动通信系统的详细信息，包括其基本概况、设计要求和技术规范等内容。
该文档可供设计人员、技术人员和有关方面参考使用。
1·2 范围本文档涵盖了GSM-R铁路移动通信系统的各个方面，包括网络结构、通信协议、硬件设备、通信范围和性能要求等。
2·概述2·1 GSM-R铁路移动通信系统概况GSM-R铁路移动通信系统是一种专门为铁路行业设计的移动通信系统，提供语音和数据传输功能，并具备可靠性和安全性要求。
该系统基于GSM技术，并在其基础上进行了优化和改进，以满足铁路行业的特殊需求。
2·2 设计要求为了满足铁路行业的通信需求，GSM-R铁路移动通信系统需要具备以下设计要求：●可靠性：能够在各种复杂的环境条件下提供稳定的通信服务。
●安全性：确保通信数据的机密性和完整性，防止未经授权的访问。
●全网覆盖：覆盖整个铁路网络，包括车站、铁路线路和隧道等地方。
●抗干扰能力：能够有效抵御各种干扰源对通信系统的干扰。
●低时延：保证通信时延在可接受的范围内。
●多频道支持：支持同时多个频道的通信。
3·网络结构3·1 网络拓扑结构GSM-R铁路移动通信系统的网络拓扑结构包括核心网和边缘网。
核心网由核心节点、网关和数据库组成，负责集中处理和控制各个边缘网的通信。
边缘网包括车站无线局部网和线路无线局部网，用于提供与车站和线路相关的通信服务。
3·2 通信协议GSM-R铁路移动通信系统使用各种通信协议来实现不同功能。
其中，ISDN-PRI协议用于提供语音通信，GPRS和EDGE协议用于数据传输。
此外，还有一些专用的信令协议，如RSL和LAPD，用于系统内部的控制和管理。
4·硬件设备4·1 基站设备GSM-R铁路移动通信系统的基站设备负责无线信号的发射和接收，并与移动设备进行通信。
GSM-R与LTE-R网络对比
２０１８年 ８月 第 ５４卷 第 ８期
铁 道 通 信 信 号 ＲＡＩＬＷ ＡＹ ＳＩＧＮＡｌ ＬＩＮＧ ＆ Ｃ（）Ｍ ＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ
Ａｕｇｕｓｔ ２Ｏ１８ Ｖｏ１．５４ ＮＯ．８
ＧＳＭ．Ｒ与 ＬＴＥ—Ｒ网 络 对 比
赵 泽 宇
摘 要 ：随着运输和养护技术的提 高，窄带 ＧＳＭ—Ｒ网络 已不能满足新业务的需求，宽带 Ｉ．ＴＥ—Ｒ 系统成 为下一 代铁路 无 线通 信 系统 的发展 方向 。本 文 对 ＧＳＭ－Ｒ 和 ＬＴＥ—Ｒ的 系统 架构 、接 口及 协议 进行 对 比 ，并展 望铁 路 无线移 动通信 技 术的 未 来发展 。 关 键词 ：铁路 数 字移动 通信 系统 ；铁路 宽 带移 动通 信 系统 ； 系统 架构 ；接 口协议
14.数字移动通信系统GSM-R核心网(20140820)
14 数字移动通信系统核心网14.1 一般规定14.1.1 铁路数字移动通信系统（以下简称GSM−R）包括核心网、无线网和运维支撑系统。
14.1.2 GSM−R核心网由移动交换子系统（SSS）、移动智能网子系统（IN）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、分组域数据传输接口设备等组成。
（1）移动交换子系统包括移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AuC）、互联功能单元（IWF）、组呼寄存器（GCR）、短消息服务中心（SMSC）、确认中心（AC）等。
（2）移动智能网子系统包括GSM-R业务交换点（gsmSSP）、GPRS业务交换点（gprsSSP）、智能外设（IP）、业务控制点（SCP）、业务管理点（SMP）、业务管理接入点（SMAP）以及业务生成环境点（SCEP）等。
（3）通用分组无线业务子系统包括服务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）、域名服务器（DNS）、远端拨入用户验证服务（RADIUS）等。
（4）分组域数据传输接口设备包括GPRS归属服务器（GROS）、行车指挥业务系统GPRS 接口服务器（GRIS）、监测业务系统GPRS接口服务器（M−GRIS）等。
14.1.3 GSM−R全网共用设备包括设置在北京、武汉的智能网业务控制点（SCP）、归属位置寄存器（HLR/AuC）、短消息中心（SMSC）、远程接入认证服务器（RADIUS）、域名服务器（DNS）、GPRS归属服务器（GROS）等，北京、武汉共用设备互为主备，定期倒换。
14.2 网络管理14.2.1 网管设置及职责（1）GSM−R核心网设备维护单位设置移动交换子系统网管（OMC−S）、通用分组无线数据业务子系统网管（OMC−D）等，负责核心网设备的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
（2）GSM−R全网共用设备维护单位设置铁路GSM−R系统共用设备网管，负责共用设备的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
3-GSM-R系统网络规划
规划原则
GSM-R无线网络是使铁路沿线和枢纽地区实现GSM-R场强连续覆盖，场强 覆盖指标应符合铁路中长期发展规划的线路等级要求及业务需求并预留 远期发展条件。场强覆盖范围应符合信息产业部有关规定。 铁路枢纽地区BSC与MSC同址设置，铁路干线和没有MSC的枢纽，BSC宜设 置在较大的通信站。为减少BSC间的切换，各BSC所控制的区域应相对集 中，不跨铁路局管界。 TRAU与MSC同址设置，并根据工程实际容量配置。 车站原则上应设置基站，区间基站应尽量靠近铁路线，宜选在交通便利、 供电可靠的地方。在铁路枢纽车站、屏蔽性能良好的室内、地下通道和 旅客车厢内，可根据需要采用微蜂窝基站和室内分布系统。铁路沿线弱 场区应用和现场情况合理选择微蜂窝基站、直放站和LCX等技术措施解决。
根据用户数和业务模型确定，以某小区为例：
1个BCCH信道 1个SDCCH信道 3个话音信道（个呼、组呼、广播呼叫） 4个列控信道 3个GPRS数据传输信道 共需：12个信道，因此基站站型为O2。
目前，基站容量一般为：
区间：基站2个载频（O2） 车站：一般车站3个载频（O3），繁忙车站：4~5个载频。
切换区域的设计
切换位置
应尽量选在开阔地带，避免选在高话务区、隧道口、弯道以及 有阻挡的地带；对于隧道群，在满足覆盖重叠长度的情况下，切 换位置可选在两个隧道之间的开阔区域；对于长大隧道，则需要 在隧道内切换。 场强应按当前小区渐弱、目标小区渐强的趋势进行设计，以保 证切换成功率 。
切换区电平：必须高于最小接收电平 切换时间：各厂家不一样。
式。
第一级：信令转接点 （ STP ）
第二级：信令点 （ SP ）
-
6）支撑网规划之二（同步网）
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14 数字移动通信系统核心网
14.1 一般规定
14.1.1 铁路数字移动通信系统（以下简称GSM−R）包括核心网、无线网和运维支撑系统。
14.1.2 GSM−R核心网由移动交换子系统（SSS）、移动智能网子系统（IN）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、分组域数据传输接口设备等组成。
（1）移动交换子系统包括移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AuC）、互联功能单元（IWF）、组呼寄存器（GCR）、短消息服务中心（SMSC）、确认中心（AC）等。
（2）移动智能网子系统包括GSM-R业务交换点（gsmSSP）、GPRS业务交换点（gprsSSP）、智能外设（IP）、业务控制点（SCP）、业务管理点（SMP）、业务管理接入点（SMAP）以及业务生成环境点（SCEP）等。
（3）通用分组无线业务子系统包括服务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）、域名服务器（DNS）、远端拨入用户验证服务（RADIUS）等。
（4）分组域数据传输接口设备包括GPRS归属服务器（GROS）、行车指挥业务系统GPRS 接口服务器（GRIS）、监测业务系统GPRS接口服务器（M−GRIS）等。
14.1.3 GSM−R全网共用设备包括设置在北京、武汉的智能网业务控制点（SCP）、归属位置寄存器（HLR/AuC）、短消息中心（SMSC）、远程接入认证服务器（RADIUS）、域名服务器（DNS）、GPRS归属服务器（GROS）等，北京、武汉共用设备互为主备，定期倒换。
14.2 网络管理
14.2.1 网管设置及职责
（1）GSM−R核心网设备维护单位设置移动交换子系统网管（OMC−S）、通用分组无线数据业务子系统网管（OMC−D）等，负责核心网设备的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
（2）GSM−R全网共用设备维护单位设置铁路GSM−R系统共用设备网管，负责共用设备的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
14.2.2 业务、障碍处理
（1）铁路局管内GSM−R相关的业务、障碍由本局核心网指挥处理。
（2）全网共用设备主用方负责受理全路与GSM−R系统共用设备有关的GSM−R业务障碍，并负责组织备用方和其他相关GSM−R核心网进行障碍处理。
14.2.3 全网共用设备网络管理
（1）全网共用设备主用方负责两地共用设备中用户数据、业务数据制作；网络数据（信令、路由等）由主备用方分别制作和维护。
（2）全网共用设备异地主备用状态应定期进行倒换，由主用方负责指挥。
（3）进行集中检修、重点整修及障碍处理等作业前，应确认对方设备处于正常运用状态；严禁两地冗余设备同时脱网进行检修作业。
（4）当全网共用设备一方不能承载业务时，应及时通知对方。
14.3 设备管理
14.3.1通信专业与其它专业的维护分界
（1）通信专业与列控业务（CTCS−3、ITCS）的维护分界：MSC至列控设备机房传输通道DDF接线端子（不含）由通信部门负责。
（2）通信专业与机车同步操控业务（LOCTROL）的维护分界：MSC至机车同步操控设备机房传输通道DDF接线端子（不含）由通信部门负责。
（3）通信专业与CTC/TDCS（其它铁路应用系统）的维护分界：GRIS（M−GRIS）至CTC/TDCS（其它铁路应用系统）的网络安全设备MDF/EDF接线端子（不含）由通信部门负责。
（4）其它维护分界由铁路局根据实际情况自行确定。
14.3.2 严禁未经批准的系统及设备接入GSM−R核心网。
14.3.3 维护单位应根据GSM−R核心网维护工作需要，配备下列主要仪表和工器具：
GSM−R信令分析仪、GSM−R测试手机、测试用机车综合无线通信设备（CIR）、测试用调度台。
14.3.4 设备维护部门应具备下列技术资料：
（1）工程竣工资料、验收测试资料；
（2）网络拓扑结构图；
（3）各类图纸（设备平面图、布线图等）
（4）设备和备件台帐（含设备和备品备件型号与版本、数据配置、端口运用、配线等）；
（5）业务开通、设备配置数据制作流程；
（6）业务信令流程；
（7）设备资料（说明书、维护手册、操作手册等）
（8）仪器仪表使用说明书；
（9）应急预案。
14.4 设备及系统维护
14.4.1 GSM−R核心网设备维护单位应根据本维护规则制定相应的维护作业指导书、维护管理制度，编制维修工作计划表。
14.4.2 MSC/TMSC/STP 设备维修项目与周期见表14.4.2。
14.4.3 AC设备维修项目与周期见表14.4.3。
14.4.4 HLR/AuC设备维修项目与周期见表14.4.4。
14.4.5 SMSC设备维修项目与周期见表14.4.5。
14.4.6 SCP设备维修项目与周期见表14.4.6。
14.4.7 SGSN设备维修项目与周期见表14.4.7。
14.4.8 GGSN设备维修项目与周期见表14.4.8。
14.4.9 RADIUS设备维修项目与周期见表14.4.9。
14.4.10 DNS设备维修项目与周期见表14.4.10。
14.4.11 GRIS设备维修项目与周期见表14.4.11。
14.4.12 GROS设备维修项目与周期见表14.4.12。
14.4.13业务应用质量统计项目与周期见表14.4.13
14.4.14 系统性能指标统计项目与周期见表14.4.14
14.4.16 设备维护单位应根据网络性能统计、业务应用指标统计分析情况，结合网络服务质量（QoS）测试结果，开展网络参数调整、中继链路优化、无线干扰处理等网络优化工作。
14.5 质量标准
14.5.1 列控业务应用质量标准见表14.5.1。
14.5.2 非列控业务应用质量标准见表14.5.2。
14.5.3 移动交换子系统性能指标见表14.5.3。
14.5.4 通用分组无线子系统性能指标见表14.5.4。
14.5.5 GSM−R系统中继链路性能指标见表14.5.5。