铁路GSMR数字移动通信系统网络结构共32页
《GSM系统的结构》课件
GSM系统具有全球通用性、 覆盖范围广和通信质量高 等特点，为用户提供了便 利和高效的通信服务。
未来GSM系统将注重提高通 信速度、增加容量和提升网 络安全等方面的发展。
总结
1 GSM系统的重要性及 2 GSM系统的发展历程 3 GSM系统的主要特点
应用价值
及未来趋势
及优势
GSM系统在现代通信中起 到至关重要的作用，促进 了全球通信的发展。
GSM系统经历了多年的发 展，未来将继续发展新的 无线技术和应用领域。
物理层负责无线信号的传输；数 据链路层负责数据的传输和错误 检测等。
GSM系统的安全机制
1
GSM系统的安全机制简介
GSM系统采用加密算法和身份验证等安全机制，确保通信内容不被窃听和篡改。
2
GSM系统的加密算法
GSM使用A5家族的加密算法，包括A5/系统的身份验证方式
移动设备通过与基站建立连接，实现与其他设备的通信，包括语音通话和短信交互。
GSM系统的通信协议
GSM系统的通信协议简介
GSM系统的通信协议是一组规定 了通信格式和协议的标准，确保 不同设备之间的互通。
通信协议的分层结构
各层协议的功能及作用
通信协议分为物理层、数据链路 层、网络层和应用层等不同层级， 每层负责不同的功能。
GSM系统通过SIM卡中的密钥和设备识别码进行身份验证，确保通信安全。
GSM系统的未来发展
GSM系统的无线技术发 展趋势
GSM系统将继续发展新的无 线技术，如5G和物联网，以 满足不断增长的通信需求。
GSM系统未来的应用领 域
未来GSM系统将应用于更多 领域，如智能交通、智能家 居和工业控制等。
GSM系统的未来发展方 向
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系统的组成及业务功能
第三章GSM-R系统的组成及业务功能第一节 GSM-R系统概述一、名词解释GSM:全球移动通信系统GSM-R: 全球铁路移动通信系统。
GSM-R是铁路综合数字无线通信系统，通过无线通信方式实现移动话音和数据传输,是基于GSM（公网）而发展起来的一种数字传输技术体制GPS ：全球定位系统，铁路上用于实现列车追踪控制GPRS：通用分组无线业务IN：智能网二、GSM与GSM-R的关系—六大关系GSM-R理论建立在GSM理论基础之上；GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；GSM-R工业以GSM工业为基础；GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础；GSM-R应用开发吸收GSM成功经验；GSM-R的市场铁路专用，GSM公众商用。
GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，属于第二代铁路数字移动通信系统。
三、GSM与GSM-R的关系--业务模型图3-1 GSM与GSM-R业务模型图四、铁路通信为什么要建设GSM-R系统1、既有铁路无线通信系统存在许多问题：（1）功能单一、系统分散、相互间无法互通、维护成本高。
各分散系统主要有：无线列调、站场调车、客运、货运、列检、商检、车号、公务维修、公安等。
功能：主要为语音业务，少量数据业务。
这些系统均为自行投资建设、独立使用、分散维护，造成设备型号各异，种类繁多，相互间无法互通，维护运营成本较高。
（2）频点固定分配、信道固定使用，频率利用率低，容量有限。
铁路无线通信系统主要使用450M频段，共58对频点，固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用，各个部门间不能相互共享，造成频率资源的极大浪费。
如北京、徐州、郑州枢纽等地已无频点可供申请使用。
既有无线通信系统采用频点（信道）固定分配的方式，信道长期指配给某一系统（通常按专业划分）用户使用，当一个信道遇忙时，其它用户只能等待，往往造成该信道上的用户争抢或者出现阻塞，通信质量得不到保证；而信道空闲时，别的系统用户也并不能利用该信道进行通信。
铁路综合数字移动通信系统ＧＳＭ－Ｒ
铁路综合数字移动通信系统ＧＳＭ－Ｒ摘要：GSM-R是基于GSM技术的一种专用通信系统-铁路综合数字移动通信系统，我国已在青藏线、大秦线、还有胶济线使用了GSM-R通信系统。
本文通过介绍GSM-R在铁路上的应用，从全新的角度重点探讨了GSM-R网络的基本结构、业务模型和主要功能。
关键词：GSM-R；无线通信；铁路；调度GSM－R在铁路上的应用可归纳为下列几种：(1)在铁路信号方面的应用，包括自动列车控制（ATC）和远程控制进路等；(2)与列车有关的语音通信，包括列车调度、应急广播、编组调车、工务维护、列车间通信等；(3)局域网和广域网通信，它们与行车有关的调度指挥；(4)面向旅客的信息服务，如预售票、时刻表、电子商务等。
GSM-R除了能提供一系列铁路通信业务外，还能保证列车在500km/h的情况下进行高可靠性、高接通率、高传输质量的通信。
当前，GSM-R技术成为国际国内铁路通信发展的焦点，我国在GSM-R 技术上也有了一定的进展。
2022年开始在青藏铁路、大秦线电气化改造和京沪高速铁路的建设中进行GSM-R铁路专用通信网络的规划、建设和试运营。
1GSM-R网络介绍一个GSM-R移动通信网络由若干个功能实体组成。
各个功能实体所实现的功能的集合就是GSM-R 网络提供给用户的基本业务与补充业务。
GSM-R移动通信网络结构基于GSM移动通信网络，主要由基站子系统（BSS）、网络子系统（NSS）、操作与维护子系统（OSS）三部分组成，其基本结构如图1所示。
基站子系统（BaseStationSystem，BSS）主要由基站控制器（BSC）、基站收发信台（BTS）组成。
通过无线接口（Um）与移动台（MS）相连，A接口与NSS相连。
BTS是网络固定部分与无线部分之间进行通信的中继，MS通过空中接口与BTS进行连接，是移动通信网络的无线接入部分，是终端用户最直接感受网络质量的部分。
一个或几个BTS连接到一个BSC上，BSC主要提供在其覆盖区域内的无线电治理与移动性治理的功能，以及提供无线电网络的运营与维护功能。
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-基本介绍
功能号呼叫
调度员功能号呼叫 SY3101次列车司机
2 83893101 01
MSC
GSM-R
SCP
司机注册功能号
... 功能号码: 2 838903101 01 ... MSISDN: +86 149 831 20000
2+
呼叫类型
车次功能号
83893101
车次号
SY3101
+ 01
功能代码
01 司机
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。
3 基于位置的 是 路由
4 AC确认
是
5 优选小区
是
6 呼叫矩阵
是
7 呼叫区域限 是 制
8 eMLPP
是
9 CTC
是
业务介绍
包括VGCS、VBS两种组呼业务，简单地说，就是要实现多个人可以讲话（VGCS最多可 以有6个人同时讲话，VBS只能由1个人讲话），更多的人可以作为听者（听者数量无 限制）的业务。
• 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
第4讲_GSM-R网络结构及功能
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4.3 NSS结构和功能
网络交换系统完成GSM 网络主要的交换功能，管理 GSM 网络与其它电信网络之间的通信。 另外还包括用户移动性管理和存储用户数据的数据库 管理。
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NSS 结构
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网络交换系统主要由以下部分组成： • 移动业务交换中心MSC（Mobile Service Switching Center） • 归属位置寄存器HLR（Home Location Register） • 拜访位置寄存器VLR（Visitor Location Register） • 设备识别寄存器EIR（Equipment Identity Register） • 鉴权中心AUC（Authentication Center） • 网络互通功能IWF（Interworking Function） • 实现语音组呼和语音广播的实体（GCR ） • 短消息业务的短消息服务中心（SMS-SC） • 统计服务器。
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速率适配单元(TRAU)结构及功能
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无线覆盖—BSC和BTS的设置原则
• 铁路枢纽地区BSC与MSC同址设置，铁路干线可没有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、直放站等技术措施解决。
Um接口——BTS与MS之间通信 Abis接口——BTS与BSC之间通信 Ater接口——TRAU与BSC之间连接 A接口——BSS与NSS之间通信
铁路职工班GSM-R
1.GSM-R的发展
GSM-R终端设备供应商
GSM-R终端设备供应商有法国萨基姆 （smrdn） 、奥地利电信公司卡普施 (Kapsch) 、英国马可尼公司和北京中电华大 公司等。萨基姆和马可尼提供GSM-R手机和 模块。Kapsch公司提供GSM-R模块。北京中 电华大公司提供GSM-R SIM卡和SIM卡管理 维护系统。另外，国内已有11家机车综合通 信设备供应商，实现了与GSM-R网络的互联 互通。
BSC是无线网络的中心
设计原则 – 铁路枢纽地区BSC与MSC同址设置，同归属； – 铁路干线和没有MSC的枢纽，BSC设置在大通信站； – 铁路支线不设置BSC； – 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、铁路分局管界。各BSC负荷应留出网络优化时调整的余 量。 BSC应考虑今后小区广播短消息业务发展的需要
铁路GSM-R数字移动通信系统
鄢江艳 yjy8110@
武汉铁路职业技术学院
铁路GSM-R数字移动通信系统
GSM-R的发展 GSM-R的网络结构 GSM-R的功能 GSM-R在铁路中的应用
1.GSM-R的发展
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(885-889MHz/930-934MHz) 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。