1、*,第五章 交通运输通信技术,5.12,高速铁路移动通信,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,5.12.3,GSM-R,主要业务,5.12.4,主要通信过程,2,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,GSM/GSM-R,基本原理,频率规划,3,无线覆盖,4,面状覆盖,圆形小区的覆盖,多边形小区,的覆盖,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,无线覆盖,5,线状覆盖,线状覆盖的频率复用,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,无线信道,6,铁路无线信道的特性,多普勒效应严重,越区切换频繁,无线覆盖存在弱场强区和场强盲区,快衰落严重,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,无线信道分类,7,按照不同距离内信号强度变化的快慢,（,1,）,大尺度衰落信道,（,2,）,中尺度衰落信道,（,3,）,小尺度衰落信道,按照信号与信道变化快慢的程度,（,1,）,慢衰落信道,（,2,）,快衰落信道,按照不同频率分量的衰落一致性与否,（,1,）频率选择性衰落信道,（,2,）平坦衰落信道,5.12.1 GSM-R,数字移动
2、通信系统原理,无线信道传输模型,8,Hata,模型,宏小区,和,微小区,都可以使用,Hata,模型。,COST231-Walfish-Ikegami,模型,适用于,宏小区,和,微小区,，但不适用于微微小区。,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,链路预算,9,链路预算是对一条通信链路中的各种损耗和增益的核算。,（,1,）,上行链路预算,上行链路是指由,移动台到基站,的链路。上行链路预算基站接收功率公式为,：,（,2,）,下,行链路预算,下行链路和上行链路相反，是指由,基站到移动台,的链路。下行链路预算移动台接收功率公式为,：,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,链路预算,10,上行链路预算模型,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,链路预算,11,下,行链路预算模型,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,传输和信息处理技术,12,信息传输框图,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,GSM-R,工作频段分配,13,现阶段我国,GSM-R,系统采用,900MHz,工作频段,，即,885MHz,889MHz,（移动台发，基站收）、,930M
3、Hz,934MHz,（基站发，移动台收）。,GSM-R,相邻频道间隔为,200kHz,。每个频道采用时分多址接入方式分为,8,个时隙。,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,频率复用的原理,14,为了更好的表达频率复用率与系统容量之间的关系，衡量系统容量，提出了同频复用比的概念。同频复用比用,Q,表示，它是,D,与,R,的比值,：,5.12.1 GSM-R,数字移动通信系统原理,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,GSM-R,系统结构,基站子系统（,BSS,）,移动交换子系统（,SSS,）,通用分组无线业务（,GPRS,）子系统,移动智能网（,IN,）子系统,运营与支撑子系统（,OSS,）,终端,15,GSM-R,系统主要包括：基站子系统（,BSS,）、电路域的移动交换子系统（,SSS,）、分组域的通用分组无线业务子系统（,GPRS,）、移动智能网子系统（,IN,）、运营与支撑子系统（,OSS,）,16,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,基站子系统（,BSS,）,是有线与无线的接口。通过无线接口与移动台交互，负责无线发送
4、,/,接收和无线资源管理；通过,A,接口,与网络子系统交互，实现移动用户之间或移动用户和固定网用户之间的通信连接，并且传送,系统信令,和,用户信息,等,。,17,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,移动交换子系统（,SSS,）,主要完成用户的,业务交换功能,以及,用户数据管理,，,移动性管理,、,安全性管理,等功能,。,18,SSS,总体结构,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,通用分组无线业务（,GPRS,）子系统,19,为用户提供分组,数据承载业务,，与,GSM-R,系统,共用频率资源,；利用,GSM-R,系统的基站实现无线覆盖，无需单独增加,GPRS,系统基站。,GPRS,总体结构,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,移动智能网（,IN,）子系统,20,IN,子系统是在,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。,GSM-R,智能网总体结构,5.12.2 GSM-R,网络结构与功能,运营与支撑子系统（,OSS,）,21,OSS,包括网络管理系统（以下简称,“,网管系统,”,）、监测系统以及,SIM,卡管理系
5、统等，具有网络管理、接口监测、,SIM,卡管理等功能,。,终端,终端是供,GSM-R,系统,用户直接操作、使用,，用来接入,GSM-R,网的设备，终端由终端设备和,SIM,卡组成，包括移动台和无线固定台,。,5.12.3 GSM-R,主要业务,话音业务：个呼、组呼、广播呼叫等等。,数据业务：电路域数据业务、分组域数据业务、短消息。,智能网业务：功能寻址、（精确）位置寻址。,补充业务：主叫号码显示、呼叫限制、多方通信、增强型多优先级,强插与强拆、功能号显示等等。,22,GSM-R的主要业务,5.12.4,主要通信过程,电路域业务通信流程,23,电路域就是传输采用传统的以电路连接为基础的交换方式，电路域业务传输的整个过程大致分为建立线路、占用线路并进行数据传输、释放线路三个阶段。,GSM-R,电路域业务具有,话音通信,（列调通信）和,数据通信,（列控命令）功能。,5.12.4,主要通信过程,电路域话音业务通信流程,1.电路域话音通信主动呼叫,24,电路域语音通信主动呼叫流程,5.12.4,主要通信过程,电路域话音业务通信流程,2.电路域语音通信来话处理,25,电路域语音通信来话处理流程,5
6、.12.4,主要通信过程,电路域话音业务通信流程,3.电路域语音组呼通信流程,26,VGCS 即语音组呼业务，又简称组呼，它是一种电路域业务。组呼业务定义了一种由多方参加，其中一部分人可以讲话、多方聆听的点对,多点语音通信,方式，VGCS 业务用,一个组功能码,（组ID）就能呼到所有该组的成员。,语音组呼建立过程,语音组呼通知过程,语音组呼通话过程,离开语音组呼,终止语音组呼,5.12.4,主要通信过程,电路域数据业务通信流程,27,GSM-R网络作为CTCS-3级列控（电路域数据业务）车地传输的通道，实现了车-地之间安全信息的双向传输。CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的接口为,IFIX接口、IGSM-R接口,。,CTCS-3级列控系统与GSM-R网络接口示意图,5.12.4,主要通信过程,智能业务通信流程,28,GSM-R 智能网采用CAMEL3协议，灵活、方便地实现部分铁路特定的业务，并在将来引入新业务的时候，减少对GSM-R网络改造。在GSM-R网络中，移动智能网主要是用来管理移动用户功能号码的,注册、注销和查询,过程，针对具有不同功能角色的移动用户之间、固定用户和移动
7、用户之间的呼叫，进行功能号码和MSISDN号码的翻译，从而实现铁路所特有的,功能寻址和位置寻址,。,5.12.4,主要通信过程,智能业务通信流程,29,（一）功能寻址,有线终端（如调度台）使用功能号发起一个常规呼叫，该呼叫请求通过调度交换机到达MSC，MSC从IAM消息中的被叫方信息中分析出该号码是一个功能号，则向SCP发送请求，查询对应的MSISDN号码。SCP在查询到结果后，将相应的号码返回给MSC。,功能寻址信令流程,5.12.4,主要通信过程,智能业务通信流程,30,（二）位置寻址,无线终端（如司机）使用短号码发起一个常规呼叫，该呼叫请求MSC，MSC从setup消息中的被叫方信息中分析出该号码是一个短号码，则向SCP发送请求，查询对应的MSISDN号码。SCP在查询到结果后，将相应的号码返回给VMSC。,位置寻址信令流程,5.12.4,主要通信过程,分组域业务通信流程,31,由铁路综合信息无线接入平台中的,RADIUS服务器，GPRS接口服务器，DNS服务器,完成。,（一）通用CIR激活PDP通过安全认证并获取IP地址,（二）向归属GPRS接口服务器查询当前所属GPRS接口服务器IP地址,（三）车载应用实体与地面应用实体之间的数据传输,
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