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完整word版)GSM-R方案设计客专GSM-R应用系统原理方案设计 一 GSM—R的业务模型 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，它基于GSM的基础设施及其提供的ASCI（先进语音呼叫业务），其中包括eMLPP(增强多优级与强拆）、VGCS(语音组呼)和VBS（语音广播），并提供铁路特有的调度业务,包括：功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基于位置的寻址；并以此作为信息化平台，使铁路部门用户可以在此平台上开发各种铁路应用图1-1为GSM-R系统的业务模型层次结构图,因此，GSM—R的业务模型可以概括为: GSM—R业务=GSM业务+语音调度业务+铁路应用 调度通信列车自动控制平面调车远程控制轨道维护铁路紧急通信高速数字通信尾部风压检测区间移动通信旅客业务图1-1 GSM—R系统业务模型示意图二 GSM-R在铁路中的应用21 调度通信 调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专业通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等利用GSM—R进行调度通信系统组网，既可以完全利用无线方式，也可以同有线方式结合起来，共同完成调度通信任务。

事实上,在铁路上的有线通信已经比较完善，因此完全可以利用现有的有线资源,构成GSM—R+FAS（固定用户接入交换机）的无线/有线混合网络这种混合网络的系统主要由NSS（包括MSC、HLR、AUC、VLR、GCR等）、BSS(包括BSC、BTS)、OSS、固定用户接入交换机(Fixed Access Switching，FAS)、调度台、车站台，机车综合通信设备、作业手持台（Operational Purpose Handset，OPH）及其固定终端等构成，系统构成及组网方式如图2-1所示.BSSMSCMSCMSCMSCFAS铁路局FAS车站值班员FAS车站值班员调度台FAS铁路局调度台铁道部 FAS列车图2-1 GSM—R调度通信系统构成及组网方式示意图铁路沿线采用无线覆盖，机车上采用无线终端，即机车综合通信设备，而车站台和调度台都是有线终端采用有线/无线组网方式在铁道部、铁路局设置FAS，就近与MSC连接;沿线车站根据需要设置FAS，接入局FAS,既有线干调网、数字区段调度应改造升级后接入GSM—R网络,其中车站台和调度台通过FAS连接到GSM—R MSC上,从而实现有线和无线用户的通信。

1 列车调度通信概述列车调度通信是重要的铁路行车通信系统,负责列车的位置和运行防线，其主要用户包括列车调度员、车站（场）值班员、机车司机、运转车长、助理值班员、机务段（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、救援列车主任以及其他相关人员.列车调度通信系统的主要问题是解决“大三角”和“小三角"通信,“大三角”通信是指列车调度员、车长值班员和机车司机之间的通信;“小三角"通信是指车长值班员、机车司机和运转车长之间的通信2 采用GSM—R网络实现列车调度通信功能GSM-R除支持所有的GSM电信业务和承载业务外，为了满足铁路指挥调度的需求,增加了集群通信功能,在GSM标准中定义为高级语音呼叫项目,即ASCI（Advanced Speech Call Item）功能它包括三种业务：优先级业务eMLPP(Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption）、语音组呼叫业务（Voice Group Call Service)和语音广播业务VBS（Voice Broadcast Service）除了包含这三种业务外，为了实现铁路运营应用，GSM-R还包含另外一些铁路所特有的功能，及功能寻址，基于位置的寻址等。

1）优先级业务 eMLPP业务规定了在呼叫建立或越区切换时呼叫接续的不同优先级，以及资源不足时的资源抢占能力这种业务提供了一种强制能力符合列车调度通信的调度特点2）语音组呼业务（VGCS）语音组呼业务（VGCS）是指一种由多发参加（GSM—R移动台或固网）的语音通信方式，其中一人讲话、多发聆听，工作于半双工模式下发起VGCS呼叫时,可用一个组功能码（组ID）来呼叫所有该组成员组ID标识该组的功能，既由哪些身份的成员参加；组呼区域是指VGCS通信说覆盖的地理范围，以无线蜂窝小区为基本单位.组ID与组呼区域的结合称作组呼参考，即组呼参考惟一的确定一个VGCS通信.呼叫建立之后，讲话人可以改变，一旦VGCS发起停止讲话，系统示意其释放上行信道,所有的组内成员都能接到通知，如果其他人想成为下一个讲话人,可使用PTT功能来申请上行信道3）语音广播呼叫（VBS）语音广播呼叫允许一个业务用户,将话音或其他用话编码传输的信号发送到某一个预先定义的地理区域内的所有用户或者用户组显然,它工作于单工模式下VBS中的讲话没有像VGCS中的角色转换，就是说，讲话者（发起者）只能讲，听话者（接收者）只能听,因而可以看作是VGCS的最简单形式。

它也是用组功能（组ID）来呼叫所有该组成员同VGCS一样，语音广播呼叫也提供了点对多呼叫的能力，适用于铁路的行车调度4）功能寻址（FA） 功能寻址是指用户可以由它们当时所担当的功能角色，而不是它们所使用的终端设备的号码来寻址.在同一时刻，至少可以为一个用户分配若干功能地址,但只能将一个功能地址分配给一个用户用户可以向网络注册和注销功能地址5)基于位置的寻址(LDA）基于位置的寻址是指网络将移动用户发起的用于特定功能的呼叫,路由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址,正确的调度员或者车站值班员由主叫移动用户当时所处的位置来确定列车调度的语音通信需求可以归结为：点对点通信，多方通信，语音组呼,语音广播呼叫点对点通信，移动台呼叫固定台,即从移动台到固定台的寻址，由于固定台位置是不动的,故可以采用基于位置的寻址；固定台到移动台，移动台处于不断移动的状态,故不能采用基于位置的寻址,而采用功能寻址.22 列车自动控制车地之间的信息传输通道采用双向无线通信地面控制中心或基站所发出信号由列车上的天线接收基于GSM—R传输平台，提供车地之间双向安全数据传输通道.准确的定位由GPS或其他的定位服务经GSM—R传输获得，ATC将最终代替现有的信号和列车控制系统.系统构成及组网方式如图2—2所示.RBCISDN服务器移动交换中心TRAUBSCGSM—R室内设备光传输GSM-R轨旁设备GSM-R轨旁设备GSM-R轨旁设备GSM-R轨旁设备GSM-R轨旁设备BTSBTSBTSBTSBTS光传输光传输光传输光传输光传输GSM—R场强覆盖场强门限GSM-R移动终端列控车载设备图2-2 GSM-R列车自动控制系统构成及组网方式中国列车控制系统(CTCS)是在采用传统的闭塞系统或者移动闭塞系统的条件下,增加列车自动控制功能的超速防护系统。

同时，它也是一个驾驶辅助系统，帮助司机以安全的方式驾驶列车根据国情路情实际出发，CTCS共划分为5级其中CTCS3级（基于轨道电路和无线通信的固定闭塞系统)和CTCS4级（完全基于无线通信的移动闭塞系统）与GSM—R有着密切关联CTCS3级系统是一个基于轨道电路和无线通信系统（GSM-R）的列车运行控制系统在CTCS3级系统中，车载设备应与地面设备配合工作，列车按固定闭塞方式运行,由无线闭塞中心（RBC）控制，利用无线通信系统(GSM—R）在车地之间双向传输信息，车载设备无线通信模块,应答器作为定标设备机车信号为主体信号，可以取消地面信号另外，利用轨道电路或记轴设备进行轨道占用及列车完整性检查，但它们不属于CTCS3级的设备CTCS4级是一个完全基于无线通信（GSM-R）的列车运行控制系统该系统具有移动自动闭塞的特征.区间占用靠GPS和GSM—R实时数据传输解决（站内仍需轨道电路）列车完整性检查、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设备减少到最低程度采用GSM—R实现车地间双向无线数据传输，代替目前的用轨道电路来传输色灯信号的指令，是基于无线通信系统的列车运行控制系统的关键技术，它具有以下明显的优势:·基于GSM—R传输平台,提供车地之间双向安全数据传输通道;·无盲区、设备冗余、加密;·满足列车控制响应时间的要求。

23 平面调车调车机车信号和监控信息传送系统主要功能是提供调车机车信号和监控信息传输通道,实现地面设备和多台车载设备间的数据传输,并能够存储进入和退出调车模式的有关信息.多台调车机同时作业时，地面设备使用连选功能，与每台车载设备分别建立电路连接.GSM—R调车机车信号与监控系统构成见图2-3,包括调车机车信号和监控车载设备(简称车载设备)、调车机车信号和监控地面设备（简称地面设备）、GSM-R网络和GSM-R机车综合通信设备. 地面设备RS—422车载设备1GSM-R机车综合通信设备1 GSM-R网络RS-422车载设备1GSM-R机车综合通信设备2 图2-3 GSM调车机车信号和监控信息传送系统结构图为保证可靠性,系统通信方式采用点对点电路连接，当GSM—R机车综合通信设备接收到车载设备发送的进入调车监控模式命令时,自动按分配给地面设备的功能号进行基于位置的呼叫，GSM-R网络接受到功能号呼叫后将路由指向对应的地面设备，在地面设备与车载设备之间建立一条电路链路，同时操作显示终端提示处于调车监控模式.地面设备发送数据时根据信息内容中的机车号选择对应的端口将数据转发，GSM-R机车综合通信设备接收到数据后按照目的端口码转发给车载设备。

车载设备将数据通过已建立的数据链路发送给GSM-R机车综合通信设备,GSM—R机车综合通信设备再把数据通过链路发送到地面设备当GSM—R机车综合通信设备接收到车载设备发送的退出调车监控模式命令时，GSM-R机车综合通信链路设备则释放电路链路4 远程控制长期以来地面信号发码设备的维护技术手段以现存的电务试验车、人工添乘观察为主,存在监测间隔长、无法远程动态监测等局限，已不能适应铁路发展的需要随着JT1-CZ2000机车信号车载系统和无线通信、计算机技术的应用与发展，尤其是基于GSM的机车信号远程监测控制装置，对提升机车信号设备的管理和维护水平，实现系统状态修，提高地面、车载系统的综合可靠性，具有较大的现实意义并具备良好的示范效应基于GSM-R的机车信号远程动态监测控制系统由车载和地面两部分构成车载终端与地面设备通过GPRS与GSM—R构成星形网络，采用TCP/IP协议进行数据通信，系统结构图如图2—4所示车载终端采集机车信号的输出信息和工作状态、轨道电路信号及TAX机车辅助信息等，并将这些数据以无线方式发给地面设备，通过服务端与客户端的数据处理与显示，实时提供机车信号的运用状态TAX辅助信息轨信道号电参路数机工车作信状号态机输车出信信号息GSM-RGPRS远程监测控制客户端远程监测控制车载终端GSM-R有线专网。