第12讲GSM-R通信系统-GSM-R业务及应用课件.ppt

1、第12讲 GSM-R 业务内容简介一、业务基础 n语音呼叫（电话）n数据传输（列车车次信息）n控制命令（调度）铁路有哪些需求？针对需求，铁路需提供哪些业务？承载业务1.提供在用户之间实时传递信息的手段，而不改变信息本身所包含的内容。2.对应于开放系统互连(OSI)参考模型的低层功能。3.仅说明了通信网的通信能力，而与终端的类型无关。终端业务：用户终端业务包括网络提供的通信能力和终端本身所具有的通信能力。可以理解为用户通过终端的通信所获得的业务。用户终端业务由OSI的1-7层的特性规定。由此可知，用户终端业务中必定包含了承载业务的内容。思考题：nOSI 模型与TCP/IP模型有什么区别？二、高级

2、语音呼叫增强型增强型多优先级与强拆多优先级与强拆（eMLPP）语音组呼业务语音组呼业务语音广播业务语音广播业务增强型增强型多优先级与强拆多优先级与强拆（eMLPPeMLPP）eMLPPeMLPP对于呼叫建立和越区切换时的呼叫接续过程分配了不对于呼叫建立和越区切换时的呼叫接续过程分配了不同的优先等级。同的优先等级。eMLPPeMLPP的优先级分为七种：的优先级分为七种：A A、B B、0 0、1 1、2 2、3 3、4 4。A A和和B B为最高的两个优先级，保留给网络内部的呼叫使用。为最高的两个优先级，保留给网络内部的呼叫使用。0 0、1 1、2 2、3 3、4 4可以提供给用户在整个网络覆盖

3、范围内使用。可以提供给用户在整个网络覆盖范围内使用。中国列车控制系统中国列车控制系统(CTCS)(CTCS)优先级为优先级为1 1级；级；调度通信用户优先级为调度通信用户优先级为 2 2级或级或3 3级；级；如果发生紧急情况需要发起紧急呼叫，此时无论有无空闲信道，呼叫如果发生紧急情况需要发起紧急呼叫，此时无论有无空闲信道，呼叫都必须马上建立，优先级为都必须马上建立，优先级为0 0级。级。在呼叫建立时，用户可以选择预先签约的任何一个优先级。在呼叫建立时，用户可以选择预先签约的任何一个优先级。增强型增强型多优先级与强拆多优先级与强拆（eMLPPeMLPP）eMLPPeMLPP的资源抢占有两种情况：

4、的资源抢占有两种情况：网络资源抢占：网络资源抢占：指呼叫或切换时，没有空闲网络资源，则终止低指呼叫或切换时，没有空闲网络资源，则终止低优先级呼叫，将资源给高优先级呼叫使用。优先级呼叫，将资源给高优先级呼叫使用。用户接口资源抢占：用户接口资源抢占：指具有较高优先级的呼叫请求与正在进行较指具有较高优先级的呼叫请求与正在进行较低优先级通话的用户建立通信时，网络终止被叫用户的当前呼叫，低优先级通话的用户建立通信时，网络终止被叫用户的当前呼叫，并将其接入高优先级呼叫。并将其接入高优先级呼叫。VGCS(VGCS(语音组呼业务语音组呼业务)VGCS使得移动用户之间能够建立点对多点的连接。半双工模式。组呼成员

5、包括业务用户和调度员。调度员可以是固定用户或移动用户，拥有随时讲话的权利。调度员最多有5个。移动调度员可以位于组呼区域外，调度员通过拨叫组呼参考的方式发起组呼。业务用户是预定了VGCS业务的移动用户，通常处于接听状态，必须先争取到上行链路才能讲话。业务用户可以通过组ID来发起组呼。VGCS(VGCS(语音组呼业务语音组呼业务)系统给主叫用户和调度员提供双向信道，给所有的被叫业务用户分配同一下行信道。调度员一直占有一对业务信道，可以随时讲话，某一时刻只能有一个“非调度身份”的用户可以讲话，其他业务用户接听，其他用户要想讲话需要抢占上行信道（PTT按键），讲话者角色可以转换。VGCS(语音组呼业务

6、语音组呼业务)一个特定的VGCS通信由组呼参考唯一地确定。组标识GID与组呼区域SA的结合称作组呼参考。GID表示该组的功能，即由哪些身份的成员参加。3位数字表示。SA是指VGCS通信所覆盖的地理范围。5位数字表示。组呼功能号：50 S1S2S3S4S5 GIDGID举例举例功能说明功能说明优先级优先级组呼区域组呼区域发起方发起方组成员组成员2013列车调度辖区列车调度辖区列车调度员列车调度员 列车调度员、车站值班员、机车司机、运转车列车调度员、车站值班员、机车司机、运转车长、助理值班员、机务段（折返段）调度员、列长、助理值班员、机务段（折返段）调度员、列车段（车务段、客运段）值班员、机车调度

7、员、车段（车务段、客运段）值班员、机车调度员、牵引变电调度员、救援列车主任牵引变电调度员、救援列车主任2103车站基站区车站基站区 车站值班员、助理值班员、车站值班员、助理值班员、司机、运转车长司机、运转车长 车站值班员、助理值班员、机车司机、运转车车站值班员、助理值班员、机车司机、运转车长长2202相邻三车站及站相邻三车站及站间区间间区间车站值班员车站值班员 列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员2990相邻三小区相邻三小区 机车司机、工务巡道人员、机车司机、工务巡道

8、人员、道口值班人员道口值班人员 列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值列车调度员、车站值班员、机车司机、助理值班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员班员、运转车长、工务巡道人员、道口值班人员VBSVBS（语音广播业务）（语音广播业务）VBS是指在某个特定的区域上，一个用户讲话，其他用户在下行链路上聆听讲话内容，即VBS主要实现的单向通信功能。广播业务的用户分类有两种。根据用户的身份分为调度员和业务用户。调度员必须始终占用一对专用信道进行通信。广播业务用户是呼叫发起者时，网络会分配给此业务用户一条专用信道。广播业务用户不是呼叫发起者时，在VBS进行中，系统不分配给业务用户专用的信道，而是与

9、其他聆听用户共享小区上的广播呼叫信道的下行链路，上行链路空闲。与VGCS不同，VBS中的讲话者角色不能转换。组呼功能号：51 S1S2S3S4S5 GID三、铁路特定业务n功能号表示n接入矩阵业务n功能寻址n基于位置的寻址（1 1）功能寻址（）功能寻址（FAFA）功能寻址是GSM-R的一个重要特征，它允许主叫用户通过功能号码来识别功能和应用。功能号识别的是用户使用的功能，而不是用户终端的号码。例如，一个特定的功能号代表的是特定列车上的一个司机，而不是机车上的无线电话号码。MSC/SSPVLR智能网智能网智能网数据库智能网数据库MSISDN功能号13次列车司机司机1149XXXXX9012T13

10、0113次列车列车长列车长1149XXXXX6332T131069次列车司机司机2149XXXXX6462T6902FAS基站基站基站基站典型应用：调度员 司机BSC2T13012T1301149XXXXX90113次列车司机司机1149XXXXX9012T1301（2 2）基于位置的寻址（）基于位置的寻址（LDALDA）基于位置的寻址是一项铁路特定业务,是指将移动用户发起的呼叫，自动路由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址。MSC/SSPVLR/AC智能网平台智能网平台智能网数据库智能网数据库车站值班员1300调度员1200小区ID（01）149XXXXX908149XXXXX047小区

11、ID（02）149XXXXX911149XXXXX048FAS基站基站基站基站辖区辖区1调度员调度员调度辖区调度辖区1调度辖区调度辖区2“1200”“1200”典型应用：司机 调度员、值班员辖区辖区2调度员调度员BSC1200小区01XXX047XXX048小区02小区ID（01）149XXXXX908149XXXXX047小区ID（02）149XXXXX911149XXXXX048业务需求业务需求:不允许无关用户呼叫某些个别不允许无关用户呼叫某些个别用户，避免不希望的干扰。用户，避免不希望的干扰。实现方案：实现方案：HLR中存储用户的签约信息。中存储用户的签约信息。SCP提供针对某一用户主叫

12、提供针对某一用户主叫/被被叫号码的黑白名单，进行呼叫叫号码的黑白名单，进行呼叫限制。限制。司机不希司机不希望在工作望在工作时被打扰时被打扰SCPBSSBSSGSM-R网456456一般用户一般用户（不允许呼叫司机）（不允许呼叫司机）NSSNSS铁路PSTNNSSNSS调度员调度员（允许呼叫司机）（允许呼叫司机）X（4）呼叫限制）呼叫限制-基于基于MSISDN的呼叫限制的呼叫限制业务含义与功能业务含义与功能:把主叫用户发起的呼叫限制在一定范围内。把主叫用户发起的呼叫限制在一定范围内。实例：调度员只能呼叫其调度辖区范围内的用户，如实例：调度员只能呼叫其调度辖区范围内的用户，如司机。司机。解决不唯一

13、车次号的问题。解决不唯一车次号的问题。SCP通过通过MSC/HLR寻呼对应的多个寻呼对应的多个MSISDN号，得号，得到各被叫到各被叫MS当前所在小区，把主叫管辖范围和被叫当前所在小区，把主叫管辖范围和被叫位置小区进行对比，若管辖范围内只有位置小区进行对比，若管辖范围内只有1个符合条件个符合条件的的MS，则进行接续；若存在多个，则发送，则进行接续；若存在多个，则发送USSD串进串进行通知。行通知。业务实现：业务实现：在智能网的在智能网的SCP中预定义各个调度员管辖范围，呼叫中预定义各个调度员管辖范围，呼叫建立时，建立时，MSC/HLR寻呼，查找被叫用户当前的小区寻呼，查找被叫用户当前的小区号，

14、智能网号，智能网SCP负责将主叫管辖区域与被叫当前位置负责将主叫管辖区域与被叫当前位置进行比较，进行呼叫判决，从而把呼叫限制在一定区进行比较，进行呼叫判决，从而把呼叫限制在一定区域范围内。域范围内。AreaID#15 调度员只能呼叫本调度区段内的列车AreaID#23 AreaID#05OKOK（4）呼叫限制）呼叫限制-基于基于MSISDN的呼叫限制的呼叫限制主菜单主菜单下一项下一项系统业务包括系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口

15、通信施工养护通信和道口通信等。等。列车调度通信列车调度通信主要用户包括主要用户包括 列车调度员、车站（场）列车调度员、车站（场）值班员、机车司机、运转车长、助理值班员、机务段值班员、机车司机、运转车长、助理值班员、机务段（折返段）调度员、列车段（车务段、客运段）值班员、（折返段）调度员、列车段（车务段、客运段）值班员、机车调度员、电力牵引变电所值班员、救援列车主任以机车调度员、电力牵引变电所值班员、救援列车主任以及及其他相关人员其他相关人员。SSPBTSBSCMSCHLR/AUCSCPFAS调度员车站值班员VLR GCR 司机运转车长无线列调的实现方式无线列调的实现方式主叫方主叫方通信范围通信

16、范围被叫方被叫方实现方法实现方法行车调度员行车调度员调度范围调度范围某一司机某一司机车次功能号车次功能号某一运转车长某一运转车长车次功能号车次功能号司机和运转车长司机和运转车长语音组呼语音组呼司机和运转车长（广播形式）司机和运转车长（广播形式）语音广播语音广播车站值班员、助理值班员、司机、运转车长车站值班员、助理值班员、司机、运转车长语音组呼语音组呼所有运转车长所有运转车长语音组呼语音组呼车站范围车站范围车站值班员、助理值班员、司机、运转车长车站值班员、助理值班员、司机、运转车长语音组呼语音组呼列车司机列车司机调度范围调度范围行车调度员行车调度员基于位置寻址基于位置寻址车站范围车站范围车站值班

17、员、助理值班员车站值班员、助理值班员语音组呼语音组呼本列车内本列车内运转车长运转车长完整电话号码完整电话号码动态范围动态范围区域内其他司机区域内其他司机语音组呼语音组呼运转车长运转车长调度范围调度范围行车调度员行车调度员基于位置寻址基于位置寻址车站范围车站范围车站值班员、助理值班员车站值班员、助理值班员语音组呼语音组呼本列车内本列车内列车司机列车司机完整电话号码完整电话号码车站值班员车站值班员调度范围调度范围行车调度员行车调度员完整电话号码完整电话号码车站范围车站范围某一司机某一司机车次功能号车次功能号所有司机所有司机语音组呼语音组呼某一运转车长某一运转车长车次功能号车次功能号所有运转车长所有

18、运转车长语音组呼语音组呼所有助理值班员所有助理值班员语音组呼语音组呼所有助理值班员、某一车次的司机和运转车长所有助理值班员、某一车次的司机和运转车长语音组呼语音组呼某一助理值班员、某一车次的司机和运转车长某一助理值班员、某一车次的司机和运转车长多方通信多方通信相邻车站相邻车站相邻车站的车站值班员相邻车站的车站值班员完整电话号码完整电话号码助理值班员助理值班员车站范围车站范围某一司机某一司机车次功能号车次功能号某一运转车长某一运转车长车次功能号车次功能号所有司机、所有运转车长所有司机、所有运转车长语音组呼语音组呼车站值班员、其他助理值班员车站值班员、其他助理值班员语音组呼语音组呼无线列调的实现方

19、式无线列调的实现方式实现车次号传送的目的实现车次号传送的目的IPIP地址自动更新。地址自动更新。按要求进行车次号信息传送。按要求进行车次号信息传送。进行列车停稳信息的传送。进行列车停稳信息的传送。对发送的车次号信息、列车停稳信息进行存储。对发送的车次号信息、列车停稳信息进行存储。TDCS/CTCTDCS/CTC向采集处理装置查询车次号信息。向采集处理装置查询车次号信息。调度员向辖区内的运行列车发送调度命令。调度员向辖区内的运行列车发送调度命令。车站值班员向辖区内的运行列车发送调度命令。车站值班员向辖区内的运行列车发送调度命令。自动向辖区内的运行列车发送列车接车进路预告信息。自动向辖区内的运行列

20、车发送列车接车进路预告信息。在规定时间内向通过某站的所有列车发送调度命令。在规定时间内向通过某站的所有列车发送调度命令。列车接收调度命令进行自动确认、司机签收。列车接收调度命令进行自动确认、司机签收。调度命令发送方未收到自动确认信息，应自动重发，重发不超过调度命令发送方未收到自动确认信息，应自动重发，重发不超过2次。次。规定时间内未收到签收信息，应向调度命令发送方提示。规定时间内未收到签收信息，应向调度命令发送方提示。操作显示终端接收到发给本次列车的调度命令，在操作显示终端上显操作显示终端接收到发给本次列车的调度命令，在操作显示终端上显示并提示司机签收调度命令，司机根据需要选择打印。示并提示司

21、机签收调度命令，司机根据需要选择打印。存储调度命令并记录操作过程，调度命令信息（含相应操作）和接车存储调度命令并记录操作过程，调度命令信息（含相应操作）和接车进路预告信息（含相应操作）分别存储，存储容量各不小于进路预告信息（含相应操作）分别存储，存储容量各不小于100条。条。系统中各终端对不同的信息种类应设置不同的语音提示。系统中各终端对不同的信息种类应设置不同的语音提示。司机利用操作显示终端可发送调车请求信息。司机利用操作显示终端可发送调车请求信息。组合列车的主控机车通过无线方式广播操控命令，从组合列车的主控机车通过无线方式广播操控命令，从控机车根据接收的操控命令自动控制从控机车实现同控机车

22、根据接收的操控命令自动控制从控机车实现同步操作，如同时步操作，如同时加速、减速、制动停车加速、减速、制动停车。从控机车传。从控机车传送本地机车的状态信息到主控机车。送本地机车的状态信息到主控机车。我国大秦线：重载组合列车采用我国大秦线：重载组合列车采用GSM-R网络为机车同网络为机车同步操控信息传送提供数据传输通道。步操控信息传送提供数据传输通道。OCUOCUOCUMSCANOCU主控机车主控机车从控机车从控机车1从控机车从控机车2从控机车从控机车333n特点：特点：基于基于点式应答器点式应答器和和连续轨道电路。连续轨道电路。n应用：应用：已经在提速线路和客运专线获得成功应用，已经在提速线路和

23、客运专线获得成功应用，适用于适用于200km/h250km/h200km/h250km/h的线路。的线路。n存在问题：存在问题：q铁路沿线地面设备过多铁路沿线地面设备过多-投资高，维护成本大投资高，维护成本大q地面向列车传送信息的信息量不足地面向列车传送信息的信息量不足q实时性不够实时性不够q车地之间不能实现双向通信车地之间不能实现双向通信CTCS-2CTCS-2级列车控制系统级列车控制系统34n解决方案解决方案q尽量减少地面设备尽量减少地面设备q采用采用无线传输无线传输方式来实现车地之间的双向、大容量、实方式来实现车地之间的双向、大容量、实时的信息传递时的信息传递CTCS-2CTCS-2级列

24、车控制系统级列车控制系统35n系统特点：系统特点：q连续式列车速度监控，信息通道是无线通信（连续式列车速度监控，信息通道是无线通信（GSM-RGSM-R）方式方式q地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况的设备地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况的设备q列车运行控制功能集中于车上，列车具有自行定位的功列车运行控制功能集中于车上，列车具有自行定位的功能，只设一些固定地面应答器用于列车定位校准能，只设一些固定地面应答器用于列车定位校准CTCS-4CTCS-4级列车控制系统的出现级列车控制系统的出现36n列车的位置由列车传至列车的位置由列车传至RBCRBC，并由，并由RBCRBC传送至后续传送至后续

25、列车，实现移动闭塞方式的间隔控制。列车运行列车，实现移动闭塞方式的间隔控制。列车运行安全速度是根据地面设备传递的信息，由车上设安全速度是根据地面设备传递的信息，由车上设备进行自动控制。备进行自动控制。CTCS-4CTCS-4级列车控制系统的出现级列车控制系统的出现37n车地之间车地之间大数据量的传输大数据量的传输可以支持高速列车的运行需要，列车运行可以支持高速列车的运行需要，列车运行的时速可以达到的时速可以达到350350公里以上；公里以上；n取消地面信号和轨道区段空闲检查设备及相应电缆，可以降低设备取消地面信号和轨道区段空闲检查设备及相应电缆，可以降低设备成本；成本；n可以实现可以实现移动闭

26、塞方式移动闭塞方式，使两列车追踪间隔大大缩短，提高列车在，使两列车追踪间隔大大缩短，提高列车在区间追踪运行的密度，从而大大提高铁路运输效率；区间追踪运行的密度，从而大大提高铁路运输效率；n由于能够实现车地之间的由于能够实现车地之间的双向信息传输双向信息传输，构成了闭环控制系统，使，构成了闭环控制系统，使列车运行的安全性大大提高；列车运行的安全性大大提高；CTCS-4CTCS-4级列车控制系统的出现级列车控制系统的出现38n需要解决最重要的问题就是采用无线方式传输列控信息的可靠性、实时性。n对无线传输通道的可靠性和实时性没有十足的把握，所以列车报告的位置可用性也不确定，需要实现一个中间的列车控制

27、等级，即CTCS-3级。nCTCS-3级列控系统依然使用准移动闭塞而非移动闭塞，并采用成熟的CTCS-2级列控系统作为后备模式。CTCS-3级与CTCS-2级基本类似，只是在CTCS-2级的基础上引入RBC实现了车地双向通信。CTCS-3CTCS-3的出现的出现39根据轨道电路、联根据轨道电路、联锁进路等信息锁进路等信息生成生成行车许可行车许可无线闭塞中心无线闭塞中心RBC应答器应答器通过通过GSM-R无线通无线通信系统将行车许可信系统将行车许可、线路参数、临时、线路参数、临时限速传输给限速传输给CTCS-3级车载设备级车载设备通过通过GSM-R无线通无线通信系统接受车载设信系统接受车载设备发

28、送的位置和列备发送的位置和列车数据等信息车数据等信息向车载设备传输定向车载设备传输定位和等级转换信息位和等级转换信息向车载设备传送线向车载设备传送线路参数和临时限速路参数和临时限速等信息，满足后备等信息，满足后备系统的需要系统的需要用于实现车载设备用于实现车载设备与地面设备的双向与地面设备的双向通信通信GSM-R核心网包括核心网包括移动交换子系统、移动交换子系统、GPRS子系统、智子系统、智能网接口能网接口GSM-R网络网络采用冗余交叉覆盖采用冗余交叉覆盖的方式进行布置，的方式进行布置，提高了车地通信的提高了车地通信的可靠性可靠性根据地面设备提供根据地面设备提供的行车许可、线路的行车许可、线路参数、临时限速等参数、临时限速等信息和列车参数，信息和列车参数，按照目标距离连续按照目标距离连续速度控制模式生成速度控制模式生成动态速度曲线，监动态速度曲线，监控列车的安全运行控列车的安全运行车载安全计算机车载安全计算机轨道电路轨道电路实现列车占用检查实现列车占用检查发送行车许可信息，满足后备系统的需要发送行车许可信息，满足后备系统的需要