《GSM-R系统维护与应用》课件第三章.ppt

1、第三章GSM-R的网络结构GSM-R系统维护与应用系统维护与应用第第3章章 GSM-R的网络结构的网络结构3.1 GSM-R的网络组成 3.1.1 移动终端设备 3.1.2 BSS基站子系统 3.1.3 直放站和泄露同轴电缆 3.1.4 NSS网络子系统 3.1.5 OSS操作与维护子系统3.2 GSM-R 网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 3.2.2 核心网规划 3.2.3 无线网规划3.3 GSM-R系统编号计划 3.3.1 GSM系统编号 3.3.2 GSM-R系统编号类型3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 铁路GSM-R数字移动通信系统是铁路专用移动通信网，是直接为铁路

2、运输生产和铁路信息化服务的综合通信平台。GSM-R系统主要包括：终端设备、基站子系统（BSS）、网络子系统（NSS）和运行与支持子系统（OSS）等四个部分。3.1.1 移动终端设备 移动终端是指用户端把所需传送的信号转换成无线电波的设备。移动台的类型可分为车载台、便携台和手机。专门用于GSM-R网络的手机外观上与普通手机大同小异，这种手机除了能像普通GSM手机那样进行语音通话外，还增加了铁路运输专用的调度通信功能，甚至能够无线传输图像。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 3.1.1 移动终端设备 移动终端包括：1.移动终端（手机）基带信号处理单元：信源编码、信道编码、交织、加密等射频单元：

3、调制解调器、射频发射机、接收机等控制单元：CPU、电源控制模块等2.用户识别模块（SIM卡）存储数据：电话簿、通话记录、位置区标记、连接频道等运算：鉴权和加密时的运算 3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 3.1.2 BSS基站子系统 通过无线接口直接与移动台相接，负责无线信号发送接收和无线资源管理，与MSC相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。1.BTS 基站收发信台 2.BSC 基站控制器 3.TRAU 码转换器 4.CBC 小区广播中心 3.1 GSM-R的网络组成的网络组成1.基站收发信机（BTS）BTS是无线接口设备，完全由BSC控

4、制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS包括天线、耦合系统、收发信机及基站公共功能组成。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成（1）天线 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。能量转换导行波和自由空间波的转换；定向辐射（接收）具有一定的方向性。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成天线的辐射原理：天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 /62.013DR/222DR根据根据C（光速）（光速）=f（频率）（频率）（波长）（波长）得出波长与频率成反比得出波长与频率

5、成反比频率越低，波长越长，天线越大半波振子半波振子1/4 1/4 波长波长1/4 1/4 波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子半波振子波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子是天线的基本辐射单元天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念小于半波长小于半波长半波长半波长大于半波长大于半波长半波振子半波振子天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 基站天线组成基站天线组成(定向）定向）天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 基站天线组成（全向）基站天线组成（全向）天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 室内分布天

6、线组成室内分布天线组成单锥全向吸顶单锥全向吸顶双锥全向吸顶双锥全向吸顶天线增益的几个要点天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。增益每提高3dB，天线体积变大一倍。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。增益、方向图和天线尺寸之关系增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念)(log103310dBVdBHCDG将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。增益、方向图和天线尺寸之关系增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理天线原理天线基本概念天线基

7、本概念天线辐射参数辐射参数:主瓣；副瓣；半功率波束宽度；前后比；交叉极化鉴别率；增益；上旁瓣抑制；下零点填充；波束下倾角；天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念方向图：方向图：由三维辐射立体图转化成的二维平面图形，包括水平面方向图及垂直面方向图。水平面水平面垂直面垂直面上旁瓣上旁瓣(dB)(dB)下旁瓣下旁瓣(dB)dB)天线辐射参数天线辐射参数旁瓣抑制、零点填充、波束下倾旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角角天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比后向功率后向功率前向功前向功率率前后比前后比(dB)=10

8、log dB)=10 log ，典型值约为典型值约为25dB25dB目的是尽可能减少后向辐射功率目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率前向功率后向功率后向功率天线辐射参数前后比天线辐射参数前后比天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念前后比较差前后比较差前后比较好前后比较好天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念减小的天线辐射功率减小的天线辐射功率VSWR 回波损耗回波损耗(dB)反射功率反射功率(dB)3.0 6.0 25%1.252.0 9.5 11%0.51.8 11.0 8.0%0.361.5 14.0 4.0%0.171.4 15.5 2.8%0

9、.121.3 17.5 1.7%0.071.2 21.0 0.8%0.03天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/87/8“）馈线卡馈线卡接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVCPVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架抱杆抱杆室外馈线室外馈线室内超柔馈线室内超柔馈线馈线过线窗馈线过线窗基站主设备基站主设备天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念一体化结构螺纹拧固N型公头跳线天线天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念垂直面波束宽度14度垂直面波束宽度7度垂直面波束宽度上3dB覆盖点主瓣顶点下 3dB覆盖点主瓣覆盖距离1

10、4度667.84米198.49米114.48米553.36米7度307.19米198.49米145.79米161.4米基站的基站的下倾角下倾角是指天线和竖直面之间的夹角。是指天线和竖直面之间的夹角。例：基站设置例：基站设置-站高：站高：35米，米，下倾角度：下倾角度：10度度垂直方式垂直方式水平方式水平方式+45+45斜角斜角-45-45斜角斜角无线电波振动的平面称为它的极化面天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念l即一个单元中有两个天线l两个天线中的波是相互独立的V/H(V/H(垂直垂直/水平水平)斜角斜角(+/-45(+/-45)天线辐射参数天线辐射参数极

11、化极化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念应用应用环境环境极化分集极化分集增益增益(dB)(dB)空间分集空间分集增益增益(dB)(dB)密集建筑区(室内)3.75.0密集建筑区(室外)4.73.3一般城镇(室内)4.03.7一般城镇(室外)5.74.7农村2.75.3（2）双工器 为了节省空间和支出，一般基站内部的发射机和接收机公用同一个天线。（3）耦合系统 耦合器用于接收端，合路器用于发射端。耦合器将接收到的无线信号分为几路给不同的接收机，合路器则将几路从不同发射机过来的射频信号合为一路到天线发射。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成（4）收发

12、信机TRX（载频单元）进行编码、加密、调制，然后将射频信号馈送给天线；将信号解密、均衡、然后解调；移动呼叫检测；上行链路信道测量；定时提前量的测量；跳频。（5）基站公共功能BCF BCF通过Abis接口与BSC相连，它的功能是将语音和用户数据信道合成以后发送给BSC和将信令信道合成以后发送给BSC。此外，BCF还具有以下功能：Abis接口管理，时隙分配，外部警报等。（6）接口与协议 Um接口连接MS与BTS；Abis接口连接BTS和BSC。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成2.基站控制器（BSC）主要负责对无线侧的管理，具有对一个或多个BTS进行控制的功能，实际上它是一台具有强处理能力的小

13、型交换机，主要负责无线资源管理（采用那个频率，通信信道的安排，同步，执行小区间的越区切换等），功率控制等功能，是个很强的业务控制点。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成2.基站控制器（BSC）3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 处理单元 X.25 控制器 交换矩阵 PCM 控制器 BSC O&M PCM 控制器 Abis 接口 A 接口 BTS NSS 对 BTS 无线资源管理 小区之间越区切换 通信信道安排 BTS 之间的频率重新分配 BTS 时间和频率同步 控制频率跳变 等等 2.基站控制器（BSC）BSC的基本功能包括：l无线呼叫处理：建立与释放无线链路和进行MSC和BTS之间的信

14、道交换；l无线资源管理：无线接入处理，无线信道分配（业务和信令），无线信道监控；l业务集中管理：可以减少传送费用；l短消息业务（小区广播管理）：向OMC-R所规定的目标小区广播短消息。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成3.码转换器（TRAU）TRAU的基本功能是把无线信号的速率与有线信号的速率进行匹配。GSM系统是通过TRAU把13Kbit/s转换成为64Kbit/s。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 A 接口 Ater 接口 E1中继线120路用户和控制信道 T1 中继线92路 用户和控制信道信道 E1 中继线=30路信道 T1 中继线=24路信道 将用户数据流路由至相应的互联功能

15、 编译码器 外部 PCM 接口 TRAU 编译码器 控制器 MSCC 将 13 kbps GSM 语音帧格式转换成 64 kbps T1 PCM-律或 E1 PCM A-律帧格式 BSC 4.小区广播中心（CBC）CBC控制BSC在某一个小区或者某几个小区发送小区广播，使这些区域的移动台都能收到小区广播。CBC是GSM-R系统的特殊设备。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 GSM-R是基于GSM平台上开发出来的铁路专用数字式无线通信系统。铁路沿线地形复杂多隧道、沟堑、山体和坡地。这些地形都对GSM-R信号形成阻挡产生大量盲区。如果使用基站

16、对这些区域进行信号补强，会造成极大的投资浪费并会使得线路运行设备频繁进行切换影响通信效果。目前对这些弱场区域的信号一般都采用光纤直放站配合天线或漏缆进行补强，以保证GSM-R网络覆盖的稳定连续。3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 光纤直放站由近端机、远端机、光纤和网管系统组成。近端机在GSM-R基站侧将射频口的信号数字化处理，通过光纤传送到远端，利用远端数字单元还原、射频单元再生、放大，实现GSM-R基站信号拉远覆盖。近端机 DAU远端机 DRU四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备（1 1）近端机设备：）近端机设备：射频单元、数字中继单元、光传输

17、单元 3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备（1 1）近端机设备：）近端机设备：射频单元 双工器、滤波器、变频单元 双工器：实现收、发（上行、下行）信号的分离。变频单元：上行变频单元和下行变频单元 下行变频单元主要是实现将基站过来的射频信号变为数字中频模块中ADC能够接收采样的中频信号。上行变频器是将数字中频模块DAC输出模拟中频信号变为基站接收的上行射频信号。3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 3.1.3 直放站和泄

18、漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备（1 1）近端机设备）近端机设备 数字中频单元：ADC、DAC、DDC、DUC、CPRICPRI：由爱立信、华为、NEC、北电和西门子五个厂家联合发起制定，用于无线通讯基站中基带到射频之间的通用接口协议。ADC：将模拟中频信号通过高速采样变为数字信号；DAC：将DUC信号转变为模拟中频信号；DDC：将ADC采样的数字中频信号转换到基带并形成I/Q数据；DUC：将基带I/Q数据由基带频率转换到数字中频；CPRI：传送GSM-R基带数据；3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站

19、 3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站（1 1）近端机设备）近端机设备3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备 光传输单元 数字光模块 将CPRI输出的高速串行信号通过光模块进行传输到对端 监控单元 完成对近端机设备的本地监控和远程监控（1 1）近端机设备）近端机设备3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备（2 2）远端设备）远端设备光传输单元、数字中频单元

20、、射频单元监控单元、供电系统 3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆 1.直放站 3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备（2 2）远端设备）远端设备 远端机设备中的光传输单元、数字中频单元、监控单元、供电系统与近端机中对应单元的功能相似。射频单元中除了变频单元、双工器、滤波器之外还增加了下行高功率放大器（HPA）和上行低噪声放大器（LNA）。HPA：GSM-R下行射频信号进行放大实现对覆盖区的大范围覆盖；LNA：对上行GSM-R信号进行低噪声放大提高系统的接收灵敏度；四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站

21、设备设备2.泄漏同轴电缆 泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆，与普通的同轴电缆不同的是，泄露电缆在其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔，所以又称为开槽电缆。电缆内部传输的一部分高频电磁能可以由这些槽孔以电磁波的形式向外部辐射，同时又可以通过槽孔接收外部的电磁波，加上同轴电缆原有的传输性能，可以说，泄露同轴电缆兼有传输线和收、发天线的功能。3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆3.1.3 直放站和泄漏同轴电缆直放站和泄漏同轴电缆长日光灯管长日光灯管.和传统电灯泡的差别和传统电灯泡的差别.辐射型电缆和天线的差别就象是辐射型电缆和天线的差别就象是辐射型漏缆优势辐射型漏缆优势

22、 辐射漏缆辐射漏缆l安装时间长l信号波动范围小l在火车里的穿透损耗最佳l最小的阴影衰落l宽频带 天线天线l较容易安装l信号波动范围大l火车里的穿透损耗大l高阴影衰落l窄频带辐射型漏缆优势辐射型漏缆优势四、四、GSM-R数字光纤直放站数字光纤直放站设备设备 3.1.4 NSS网络子系统 基本的NSS由六个功能实体组成：分别是：移动交换中心（MSC）.归属位置存储器（HLR）.拜访位置存储器（VLR）.鉴权中心（AUC）.设备识别寄存器（EIR）和互连功能单元（IWF）。GSM-R网络由于铁路特殊功能的需要，增加了组呼寄存器（GCR）。另外，为实现铁路特殊的语音调度功能和高速率的数据传送，还增加了

23、智能网（IN）和通用分组无线业务（GPRS）。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 3.1.4 NSS网络子系统 GSM-R网络子系统包括移动交换子系统（SSS）、移动智能网（IN）子系统和通用分组无线业务（GPRS）子系统三大部分。1.SSS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.安全性管理所需的数据库功能。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 3.1.4 NSS网络子系统 1.SSS交换子系统3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 MSC：移动交换中心（核心）VLR：访问位置寄存器 HLR：归属位置寄存器 AUC：鉴权中心 EIR:移动设备识

24、别寄存器 IWF:互联功能单元 SMSC:短消息服务中心 GMSC：网管移动交换中心 GCR:组呼寄存器 AC：确认中心 3.1.4 NSS网络子系统 2.IN智能网子系统3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 主要是在SSS中引入的智能网功能实体，将网络交换功能和业务控制功能相分离，实现对呼叫的智能控制。SSP：业务交换点SCP：业务控制点SMP：业务管理点SMAP：业务管理接入点SCEP:业务环境接入点IP：智能外设 3.1.4 NSS网络子系统 1.SSS交换子系统3.1 GSM-R的网络组成的网络组成移动业务交换中心（MSC）：负责用户的移动性管理和呼叫控制；拜访位置寄存器（VLR）：

25、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；移动设备识别寄存器（EIR）：对移动设备进行鉴定的存储器；互连功能单元（IWF）：与固定网络的数据终端之间提供速率和协议的转换；短消息服务中心（SMSC）：负责向MSC传送短消息信息；网关移动交换中心（GMSC）：与外部网络相连时的网关作用；组呼寄存器（GCR）：用于存储移动用户的组ID；确认中心（AC）：记录、存储铁路紧急呼叫相关

26、信息。3.1.4 NSS网络子系统 2.IN智能网子系统3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 l业务控制点（SCP）：接收SSP发出指令，执行业务逻辑，实现业 务控制功能，存储业务逻辑和网络、用户数据。l业务交换点（SSP）：检测智能业务的请求，与SCP通信，对SCP响应，允许SCP影响处理。可与MSC合设，也可分设。l业务管理点（SMP）:管理SCP中的业务逻辑，用户数据。l业务管理接入点（SMAP）：业务管理接入功能。l业务生成环境（SCEP）：智能业务的研发部分。l智能外设（IP）：提供外部智能设备。3.1.4 NSS网络子系统 3.GPRS通用分组无线子系统 负责为无线用户提供分组数

27、据承载业务。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成SGSN：服务GPRS支持节点GGSN：网关GPRS支持节点PCU:分组控制单元 3.1.4 NSS网络子系统 3.GPRS通用分组无线子系统l GPRS服务支持结点(SGSN,Serving GPRS Supporting Node)：SGSN通过帧中继与BSS连接，是GPRS骨干网的重要组成部分，SGSN是移动终端和GPRS网络之间的接口。它具有以下功能：记录移动终端的当前位置信息；在移动终端和GGSN之间转发移动分组数据；对数据进行压缩；实现鉴权.登记和加密。lGPRS网关支持结点(GGSN,Gateway GPRS Support No

28、de)：GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSN和SGSN相连的，它是连接GPRS网和外部数据网的网关。通过一个GGSN，GPRS可以连接到多个外部数据网上。它的主要功能有：可维护内部GPRS骨干网；可连接多个外部数据网(X.25网和Internet)。l分组控制单元(PCU)其作用如下：负责处理无线信道的数据业务；无线数据信道的管理和分配；用户数据的压缩.加密和转发；向GPRS网络屏蔽使用的无线技术。3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 3.1.5 OSS操作维护子系统 3.1 GSM-R的网络组成的网络组成 OSS可以分为两部分：对应BSS的操作与维护中心（OMC-R）和对

29、应NSS的操作与维护中心（OMC-S）。OMC-R与BSC的连接有两种途径：一种是直接通过X.25数据网络与BSC相连；另一种是BSC先与TRAU相连，然后通过MSC再与OMC-R连接。OMC-S通过OMN接口与MSC相连。其主要功能为以下几点：对交换网、智能网、GPRS系统、基站、直放站等设备进行网管功能,对用户识别卡进行管理,计费、结算、营帐、客服等功能，均由软件实现。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 GSM-R网络实际上由三大部分组成：GSM-R陆地移动网络、FAS固定网络、移动终端和固定终端。GSM-R网络规划的主要内容如下：核心网规划(移动交换网、智能网、GPRS、GSM-R与

30、外网的接口)无线网络规划(频率资源、蜂窝空间)传输网规划建网原则工程实施 OPHOPHCIROPHOPH3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 1.基站子系统组网方式 星型组网 链形组网 环型组网3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （1）小区形状 在铁路、高速道路上的用户呈线状分布，小区采用椭圆或者圆形。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （1）小区形状 在一些枢纽地区，铁路交错分布，将采用面状网的蜂窝网的覆盖方式。MTSO1243567基站至

31、公用电话网3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （1）小区形状 面状小区形状为蜂窝状，是因为正六边形有最大的小区面积、最远的中心距离、最小的交叠面积及宽度。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 我们把由若干个使用全部频率的小区组成的集合称为一个区群，区群内的小区频率唯一，不同区群可以使用相同频率。把不同区群中使用相同频率的小区称为同频小区，任意两个同频小区之间的距离称为同频复用距离。为了避免同频小区之间的干扰，必须选定一个合适的同频复用距离。3.2 GSM-R的网络规

32、划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 FE小区1DGBDECAGBFAGB小区8七小区群再用距离相同字母小区使用相同频率组3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 蜂窝式移动通信网通常是先又若干邻接的无线小区组成一个无线区群，再由若干无线区群构成整个服务区。区群的组成应满足两个条件：一是区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖；二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的。可以证明，区群内的小区数N应满足下式：22ji

33、jiN i,j为正整数。由此可计算出N的取值表如表所示。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 区群的组合：3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 确定同信道小区的位置和距离同信道小区的位置和距离可用下面的方法。下图中i=3，j=2，N=19。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分

34、配 设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r，则从上图可以算出同信道小区中心之间的距离为 3)(3)2/3()2/(32222rNrjijiiijrD 可见群内小区数N越大，同信道小区的距离就越远，抗同频干扰的性能也就越好。例如：N=3,D/r=3;N=7,D/r=4.6;N=19,D/r=7.55。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 蜂窝频率分配方式可分为固定信道分配和动态信道分配。在固定信道分配方案中，每个小区分给一组信道，该小区的用户只能使用这一组信道，如果出现信道全部被占用情况，新的呼叫就会被拒绝，只有存在

35、空闲信道时，才能再发起呼叫。这种方式的优点是管理和控制过程容易，缺点是系统的资源不能得到有效利用，尤其是当用户数量突然增加时，系统的呼损率较大。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （2）频率分配 动态信道分配是多个小区可以使用相同的信道，每个小区的信道数时不固定的。当业务量大时，分配给该小区的信道数就多，业务量减小时还可以再把这些信道分配给其他小区使用。在这种方式中，信道都由MSC（移动交换中心）来管理和执行分配。这种方法的优点是有效的利用了资源，降低了呼损率，但是由于在动态分配的过程中要监视信道的使用情况，检查所分配的信道是否满足干扰

36、的要求，需要收集和处理大量的数据，因此控制复杂，成本较高。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 我国规定采用7个基站21个小区的模型。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （3）平衡设计 平衡设计的关键是要在四面建立天线群系统。两个发射天线和两个接收天线分别指向道路两边，下行链路的信号从小区沿着道路向两个方向辐射。两个接收天线按同样的方式朝向两个方向。每个天线与一个多路耦合器连接，多路耦合器又预选滤波器、放大器和分离器组成。两个接收机的多路耦合器连接一个接入信道和所有的话音信道。3.2 GSM-R的网

37、络规划的网络规划 3.2.1 GSM-R组网技术概述 2.网络覆盖方式 （4）小区分层 根据覆盖地区的人口密度和移动台移动速度的要求，可以按照覆盖范围的大小将小区分为以下四种类型l扩展小区：半径35km-120km，主要由于沿海地区海域的覆盖。l宏小区：半径1km-35km，用于高速公路和人口较稠密的地区。要求具有高的抗干扰灵敏度和安全的频率复用模型。l微小区：半径0.1km-1km，用于城市繁华地段。要求用高的干扰隔离度，使用少量频率就可以实现密集频率复用。l微微小区：半径小于0.1km，用于室内环境，如商场、会议中心、办公楼等。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划

38、 1.移动交换网 （1）核心网（SSS）MSC设置：规划在18个铁路局所在地以及拉萨设置MSC（含VLR/GCR/IWF等设备），共计19个。北京、武汉、西安等3个大区，设置3个TMSC，TMSC之间网状网连接。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 1.移动交换网 3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 1.移动交换网 （1）核心网（SSS）网关局（GMSC）：与MSC同址设置，作为与其他网间的互联互通点。网络建设初期由移动端局MSC兼任，当网络规模和业务量达到一定程度时，可考虑独立设置。HLR的设置：全路在北京和武汉设置2个HLR，采用地理冗

39、余成对配置，北京主用，武汉备用，成对的两个HLR间实时数据复制。容量按照全网MSC用户容量的120150进行配置，确定HLR容量为800000用户，远期可进行扩容。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 1.移动交换网 （1）核心网（SSS）短消息服务中心（SMSC）：在北京、武汉分别设置1套SMSC，并互为备用。根据全路19个MSC的用户容量，按每用户每天发送3条短信的话务模型，确定SMSC容量为40万BHSM，远期可根据全路GSM-R系统建设的情况进行扩容。紧急呼叫确认中心（AC）：在MSC所在地各设置1套AC记录存储设备，对紧急呼叫的相关信息进行记录、储存。3.2

40、 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 1.移动交换网 （2）固定用户接入交换系统设置 固定用户一般指调度员或者车站值班员，采用有线方式和FAS（固定用户接入交换机）相连，FAS再与MSC相连实现无线和有线的互通。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 2.智能网 智能网规划包括业务控制点SCP 的设置、业务交换点SSP的设置、其它设备的设置等。（1）业务控制点SCP 的设置：北京和武汉设置2个SCP节点，每个节点均采用硬件和软件冗余备份，2个SCP节点之间建立主备用关系，通过广域网实现高速互联，保证SCP数据实时同步。（2）业务交换点SSP的设置：S

41、SP是受SCP指令控制起接续作用的部件，SSP与MSC合设。（3）其他设备的设置：IP、SMS和SCE在建网初期暂不配置。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 3.GPRS网 （1）GPRS数据网络分为骨干网和本地网两个层次。骨干层由北京、武汉、西安3个大区节点的骨干路由器组成，为网状连接。本地层由19个GPRS业务节点所在地的路由器组成。本地层路由器与骨干层路由器互连。为保证网络的可靠性，每个本地网节点的本地路由器成对设置，分别接入不同的骨干网节点。（2）GPRS节点的设置：北京、武汉各设置一套全网服务器，全路共享。北京、武汉、西安设骨干层路由器，在铁路局所在地及拉

42、萨等地新设19个GPRS节点（GGSN、SGSN）。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 3.GPRS网3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.2 核心网规划 4.GSM-R网与外网接口 （1）列控系统RBC （2）同步操控系统地面应用节点 （3）铁通PSTN专网交换机 （4）FAS（固定用户接入交换机）系统 （5）TDCS及其他应用系统3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 1.BSC与TRAU的设置 （1）BSC设置原则：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

43、，各BSC所控制的区域应相对集中，不跨铁路局管界。各BSC负荷应留出网络优化时调整的余量。（2）TRAU设置原则：TRAU与MSC同址设置，并根据工程实际容量配置设计。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 2.基站设置 （1）覆盖区范围和场强要求：应保证基站辐射场强的有效覆盖范围，覆盖范围为工程设计的铁路作业区，在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R系统的覆盖范围为铁路外侧轨道两侧各2km，其他地域覆盖范围为铁路外侧轨道两侧各6km。铁路GSM-R场强应连续覆盖，根据铁路中长期发展规划，场强覆盖指标应符合具体业务需求，并预留远期发展条件。3.2 GSM-

44、R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 2.基站设置 （2）不同地区站型规划 车站基站宜采用全向站型，圆形或沿铁路椭圆形覆盖。区间基站宜采用全向站型，沿铁路椭圆形覆盖。枢纽地区根据覆盖和容量的需求，可以采用定向站型或全向站型。在铁路枢纽车站和屏蔽性能良好的室内，可以采用微蜂窝基站。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 2.基站设置 （3）弱场区解决方案 铁路无线弱场区情况比较复杂，工程中应结合具体应用和现场情况合理选择以下方案：山区、隧道、路堑等弱场区可根据需要采用增加基站。在站房内、地下通道和旅客车厢内，可根据需要采用室内分布系统。3.2 GSM-R的网络规

45、划的网络规划 3.2.3 无线网规划 3.工作频段 采用900MHz工作频段 885889MHz（移动台发，基站收）930934MHz（基站发，移动台收）共4MHz频率带宽,共有21个载频。频道序号从9991019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个，频道序号为10001018。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 4.GSM-R网络的BSS组网方案 （1）单网交织冗余覆盖网络 单网交织冗余覆盖是指铁路沿线由一层无线网络进行覆盖，但在系统设计时通过加密基站，使线路上的某个地点的基站出现故障时，该地点的场强仍能通过相邻基站得到保证，使沿线的业务

46、应用不会因个别无线设备的故障而中断。交织单网交织单网BSCMSC设计电平设计电平92/-95dBm92/-95dBm可靠性高、但切换数量增加会使频率利可靠性高、但切换数量增加会使频率利用率低，适于承载用率低，适于承载CTCS-3CTCS-3级列控的高铁。级列控的高铁。交织单网交织单网3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 4.GSM-R网络的BSS组网方案 （2）同站址无线双层网络 同站址无线双层网络是指2个基站并列设在同一站点，形成了铁路沿线的2个无线网络层。同一站点的2个基站安装在同一个机房内，有类似的覆盖区域。这种方式易于安装，还可降低安装成本，但没有考虑容灾问题

47、。如果某地发生灾害（火灾、洪水、闪电等），同一站点的2个基站都会损坏，造成在某一路段内同时失去2层网络的覆盖。同址双网同址双网BSC1BSC2MSC1可靠性高，易于安装，但容灾性比较差。可靠性高，易于安装，但容灾性比较差。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 4.GSM-R网络的BSS组网方案 （3）交织站址无线双层网络 与同站址方式不同，交织站址无线双层网络中的第二层基站位于一层2个连续的基站之间。如图所示，每个基站有独立的机房和天馈系统。其优点是如果某地发生灾害，只有其中一个层失去覆盖，另外一层的服务不受影响。但与此同时也带来了小区规划复杂以及基站站址和安装成本增

48、加等问题。交织双网交织双网BSC1MSC1设计电平设计电平92/-95dBm92/-95dBmBSC2可靠性最高，对站址需求低，但投资可靠性最高，对站址需求低，但投资高、无线参数设置复杂。高、无线参数设置复杂。3.2 GSM-R的网络规划的网络规划 3.2.3 无线网规划 5.无线网络规划存在的问题 （1）带宽问题：在枢纽地区，由于铁路线向各个方向放射状延伸，4MHz的频率带宽显得比较拥挤，目前客专建设就遇到了此类问题，而且将来在客专与既有线平行建设时也会出现同样的问题，因此频带有加宽的必要。（2）干扰问题：由于目前使用的频段为GSM的扩展频段，与中国移动共用，因此在线路穿越繁华地市时干扰严重

49、（胶济线），铁路应申请专用频段，信产部（2007）136号文件已下发，自2009年年底，铁路GSM-R频段专用。3.3 GSM-R的编号计划的编号计划 3.3.1 GSM系统编号 1移动用户的电话号码（MSISDN）MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码。国家码CC是用来代表国家的，如中国为86。国内目的码NDC用来代表不同号段的。用户号码SN是用来代表不同用户的，一共有八位H0H1H2H3+ABCD，分为两个部分：HLR号码和个人号码。HLR号码为H0H1H2H3用来识别不同HLR，前3位国家编一分配，H3为省内分配。个人号码A

50、BCD是每个HLR中的用户号码。MSISDN的号码举例：86 139 0477 00013.3 GSM-R的编号计划的编号计划 3.3.1 GSM系统编号 2.国际移动用户识别码（IMSI）为了在无线路径和整个GSM移动通信网上正确地识别某个移动用户，就必须给移动用户分配一个特定的识别码，这个识别码为IMSI，用于GSM移动用户所用信令中，存储在用户识别模块SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送。3.3 GSM-R的编号计划的编号计划 3.3.1 GSM系统编号 2.国际移动用户识别码（IMSI）lMCC移动国家码，由三个数字组成，惟一识别移动用户所归属的国家。如中国为 46