交通運輸概論課件：高速鐵路移動通信

第五章交通運輸通信技術5.12高速鐵路移動通信5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理5.12.2GSM-R網絡結構與功能5.12.3

GSM-R主要業(yè)務5.12.4主要通信過程25.12.1GSM-R數字移動通信系統原理GSM/GSM-R基本原理頻率規(guī)劃3無線覆蓋4面狀覆蓋圓形小區(qū)的覆蓋多邊形小區(qū)的覆蓋5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理無線覆蓋5線狀覆蓋線狀覆蓋的頻率復用5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理無線信道6鐵路無線信道的特性多普勒效應嚴重越區(qū)切換頻繁無線覆蓋存在弱場強區(qū)和場強盲區(qū)快衰落嚴重5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理無線信道分類7按照不同距離內信號強度變化的快慢

（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號與信道變化快慢的程度

（1）慢衰落信道（2）快衰落信道按照不同頻率分量的衰落一致性與否（1）頻率選擇性衰落信道（2）平坦衰落信道5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理無線信道傳輸模型8Hata模型

宏小區(qū)和微小區(qū)都可以使用Hata模型。COST231-Walfish-Ikegami模型適用于宏小區(qū)和微小區(qū)，但不適用于微微小區(qū)。5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理鏈路預算9

鏈路預算是對一條通信鏈路中的各種損耗和增益的核算。（1）上行鏈路預算

上行鏈路是指由移動臺到基站的鏈路。上行鏈路預算基站接收功率公式為：（2）下行鏈路預算

下行鏈路和上行鏈路相反，是指由基站到移動臺的鏈路。下行鏈路預算移動臺接收功率公式為：5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理鏈路預算10上行鏈路預算模型5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理鏈路預算11下行鏈路預算模型5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理傳輸和信息處理技術12信息傳輸框圖5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理GSM-R工作頻段分配13現階段我國GSM-R系統采用900MHz工作頻段，即885MHz～889MHz（移動臺發(fā)，基站收）、930MHz～934MHz（基站發(fā)，移動臺收）。GSM-R相鄰頻道間隔為200kHz。每個頻道采用時分多址接入方式分為8個時隙。5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理頻率復用的原理14

為了更好的表達頻率復用率與系統容量之間的關系，衡量系統容量，提出了同頻復用比的概念。同頻復用比用Q表示，它是D與R的比值：5.12.1GSM-R數字移動通信系統原理5.12.2GSM-R網絡結構與功能GSM-R系統結構基站子系統（BSS）移動交換子系統（SSS）通用分組無線業(yè)務（GPRS）子系統移動智能網（IN）子系統運營與支撐子系統（OSS）終端15GSM-R系統主要包括：基站子系統（BSS）、電路域的移動交換子系統（SSS）、分組域的通用分組無線業(yè)務子系統（GPRS）、移動智能網子系統（IN）、運營與支撐子系統（OSS）165.12.2GSM-R網絡結構與功能5.12.2GSM-R網絡結構與功能基站子系統（BSS）

是有線與無線的接口。通過無線接口與移動臺交互，負責無線發(fā)送/接收和無線資源管理；通過A接口與網絡子系統交互，實現移動用戶之間或移動用戶和固定網用戶之間的通信連接，并且傳送系統信令和用戶信息等。175.12.2GSM-R網絡結構與功能移動交換子系統（SSS）

主要完成用戶的業(yè)務交換功能以及用戶數據管理，移動性管理、安全性管理等功能。18SSS總體結構5.12.2GSM-R網絡結構與功能通用分組無線業(yè)務（GPRS）子系統19

為用戶提供分組數據承載業(yè)務，與GSM-R系統共用頻率資源；利用GSM-R系統的基站實現無線覆蓋，無需單獨增加GPRS系統基站。GPRS總體結構5.12.2GSM-R網絡結構與功能移動智能網（IN）子系統20

IN子系統是在SSS中引入的智能網功能實體，將網絡交換功能和業(yè)務控制功能相分離，實現對呼叫的智能控制。GSM-R智能網總體結構5.12.2GSM-R網絡結構與功能運營與支撐子系統（OSS）21

OSS包括網絡管理系統（以下簡稱“網管系統”）、監(jiān)測系統以及SIM卡管理系統等，具有網絡管理、接口監(jiān)測、SIM卡管理等功能。終端

終端是供GSM-R系統用戶直接操作、使用，用來接入GSM-R網的設備，終端由終端設備和SIM卡組成，包括移動臺和無線固定臺。5.12.3GSM-R主要業(yè)務話音業(yè)務：個呼、組呼、廣播呼叫等等。數據業(yè)務：電路域數據業(yè)務、分組域數據業(yè)務、短消息。智能網業(yè)務：功能尋址、（精確）位置尋址。補充業(yè)務：主叫號碼顯示、呼叫限制、多方通信、增強型多優(yōu)先級

強插與強拆、功能號顯示等等。22GSM-R的主要業(yè)務5.12.4主要通信過程電路域業(yè)務通信流程23

電路域就是傳輸采用傳統的以電路連接為基礎的交換方式，電路域業(yè)務傳輸的整個過程大致分為建立線路、占用線路并進行數據傳輸、釋放線路三個階段。GSM-R電路域業(yè)務具有話音通信（列調通信）和數據通信（列控命令）功能。5.12.4主要通信過程電路域話音業(yè)務通信流程1.電路域話音通信主動呼叫24電路域語音通信主動呼叫流程5.12.4主要通信過程電路域話音業(yè)務通信流程2.電路域語音通信來話處理25電路域語音通信來話處理流程5.12.4主要通信過程電路域話音業(yè)務通信流程3.電路域語音組呼通信流程26

VGCS即語音組呼業(yè)務，又簡稱組呼，它是一種電路域業(yè)務。組呼業(yè)務定義了一種由多方參加，其中一部分人可以講話、多方聆聽的點對多點語音通信方式，VGCS業(yè)務用一個組功能碼（組ID）就能呼到所有該組的成員。語音組呼建立過程語音組呼通知過程語音組呼通話過程離開語音組呼終止語音組呼5.12.4主要通信過程

電路域數據業(yè)務通信流程27

GSM-R網絡作為CTCS-3級列控（電路域數據業(yè)務）車地傳輸的通道，實現了車-地之間安全信息的雙向傳輸。CTCS-3級列控系統與GSM-R網絡之間的接口為IFIX接口、IGSM-R接口。CTCS-3級列控系統與GSM-R網絡接口示意圖5.12.4主要通信過程智能業(yè)務通信流程28GSM-R智能網采用CAMEL3協議，靈活、方便地實現部分鐵路特定的業(yè)務，并在將來引入新業(yè)務的時候，減少對GSM-R網絡改造。在GSM-R網絡中，移動智能網主要是用來管理移動用戶功能號碼的注冊、注銷和查詢過程，針對具有不同功能角色的移動用戶之間、固定用戶和移動用戶之間的呼叫，進行功能號碼和MSISDN號碼的翻譯，從而實現鐵路所特有的功能尋址和位置尋址。5.12.4主要通信過程智能業(yè)務通信流程29（一）功能尋址有線終端（如調度臺）使用功能號發(fā)起一個常規(guī)呼叫，該呼叫請求通過調度交換機到達MSC，MSC從IAM消息中的被叫方信息中分析出該號碼是一個功能號，則向SCP發(fā)送請求，查詢對應的MSISDN號碼。SCP在查詢到結果后，將相應的號碼返回給MSC。功能尋址信令流程5.12.4主要通信過程智能業(yè)務通信流程30（二）位置尋址無線終端（如司機）使用短號碼發(fā)起一個常規(guī)呼叫，該呼叫請求MSC，MSC從setup消息中的被叫方信息中分析出該號碼是一個短號碼，則向SCP發(fā)送請求，查詢對應的MSISDN號碼。SCP在查詢到結果后，將相應的號