高速铁路通信系统

7.3 高速铁路数字移动通信系统
7.1 高速铁路通信系统基础知识
近年来，随着国内武广、郑西、京沪、京石武等 一批高铁的相继建成和运营，我国成为世界上高速铁 路发展最快、系统技术最全、集成能力最强的国家。 而高铁通信技术作为高铁技术的重要组成部分，应该 确保行车安全，实现有效的人机控制和提高运输效率。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
10.综合网管系统
综合网管系统通过与各通信子系统或网元管理系统按 定义的规范和接口交换网络管理信息，形成一个综合管 理平台。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
11.综合视频监控系统
综合视频监控系统采用全数字网络视频技术，实现对车站的重点 区域、公跨铁立交桥、通信机房、信号机房、牵引供电机房内外、电 力供电机房内外的实时监控；在控制中心和分控中心实现对其管辖范 围内视频分专业、分区域远程监控。综合视频监控系统基于本线 MSTP传输系统和IP数据承载网进行组网。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
高速铁路调 度通信系统 的网络结构 按机构划分
干线调度（铁路总公司调度）通信网 区段调度（铁路局调度）通信网
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
1.干线调度通信网
干线调度通信网由铁路总公司调度交换机和各铁路局汇接交 换机组成，采用复合星形网络结构，并设置迂回路由。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
5.铁路数字移动通信系统
GSM-R是高铁通信系统参与控车的核心部分，它负 责完成RBC与车载设备之间的信息交换，从而使RBC生 成行车许可，使列车在RBC管辖范围内的线路上安全运 行。
GSM-R由网络交换子系统（NSS）、基站子系统（ BSS）、操作维护子系统（OSS）等子系统构成。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
8.应急通信系统
应急通信系统主要满足客运专线事故现场应急通信的需要，为事故 现场提供语音、图像应急救援指挥通信，并作为全路应急救援指挥通信 网的有机组成部分。应急通信系统由事故抢险现场设备和应急中心设备 构成。应急指挥中心设置接入设备，沿线结合维修机构的设置状况，配 置现场事故抢险设备。从事件现场采集到的语音、数据、图像等业务信 息先通过有线或无线方式（两种方式互为备用）传送到区间接入点，再 通过传输设备传送到应急指挥中心，建立应急指挥中心与事故现场间的 应急通信网络。
高铁通信网络是一个庞大而复杂的系统。作为高铁的神经系统，高 铁通信网络是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。 高铁通 信系统按照不同的功能和结构，主要分为传输与接入系统、通信电源系 统、电话交换系统、数据网系统、铁路数字移动通信系统（GSM-R）、 调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、同步及时钟分配系统、 综合网管系统、综合视频监控系统、电源及环境监控系统、通信线路系 统、综合布线系统等。其中，GSM-R是高铁通信系统的核心内容，是铁 路通信技术发展步入更高阶段的重要标志。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
高速铁路调度通信系统是调度 指挥中心、调度所的调度员及其所 管辖区内有关运输生产人员之间进 行业务联系时所使用的专用电话通 信系统。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
1.数字调度交换机
图7-1 数字调度交换机的系统
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
7.1 高速铁路通信系统基础知识
12.电源及环境监控系统
电源及环境监控系统可对机房动力设备、空调设备及机房运行 环境和安全等各类情况进行实时监控，为通信系统的正常运行和提 高服务质量（QoS）提供保障。本监控系统可监测各站点通信、信 号机械室的环境量，包括温/湿度、烟雾、水浸、门禁、空调的控 制，同时可对通信机械室的电源设备进行监测。
7.3 高速铁路数字移动通信系统
图7-5 GSM-R网络结构
7.3 高速铁路数字移动通信系统
1.网络交换子系统
NSS主要负责端到端的呼叫、用户数据管理、移动性管理和固定网络的 连接。NSS一般具有移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归 属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）、设备识别寄存器（EIR）、互 连功能（IWF）等功能。NSS还可以有实现语音组呼和语音广播的实体—— 组呼寄存器（group call register，GCR），以及用于短消息业务的短消息 服务中心（short message service center，SMSC）。
其中，MSC既是NSS的核心，也是整个GSM-R网络的核心。
7.3 高速铁路数字移动通信系统
2.基站子系统
BSS通常由基站控制器（base station controller，BSC）和基站 收发信机（base transceiver station，BTS）组成。BSC主要提供在 其覆盖区域内的无线电资源管理与移动性管理的功能，以及无线网络的 运营与维护功能。一套BSC根据容量不同可以管理一个或上百个BTS。 BTS主要负责空中接口，能够进行语音、数据和短消息的传输，并可以 完成信号处理、无线测量预处理、切换、功率控制等基于无线接口的功 能。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
1.传输与接入系统
（1）传输系统。光纤通信由于具有传输频带宽、通信容量大、传输损 耗低、抗干扰能力强、成本低等优点，因而在世界范围内得到广泛应用，并 成为通信网最主要的传输手段。
铁路传输系统的网络 结构从高到低可分为
第一节
①骨干层
②汇聚层
③接入层
7.1 高速铁路通信系统基础知识
铁路局主、备汇接调度所交换机除完成干线调度外，还可以 承载数字环调度业务，完成部局间、相邻局间、路局内的普速调 度通信和客专非行车调度通信业务。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
2.区段调度通信网
区段调度通信网由各铁路局调度所交换机与沿线各车站交 换机组成，采用环状网络结构，以数字环的形式确保调度通信 的畅通。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
13.通信线路系统
通信线路系统主要是通过光缆、电缆等传输介质将通 信设备连接起来，使其形成一个庞大而复杂的网络。通 信线路系统具有智能化，是通信网络的基础。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
14.综合布线系统
综合布线系统是高铁通信系统中的集成化通用传输布线系统， 它是通信站、车站通信机械室等通信设备房内的传输网络，它使语 音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理信息彼此相连接。综 合布线系统的物理结构一般采用模块化设计和分层星形拓扑结构， 其遵循统一的标准，使系统的集中管理成为可能。
1.数字调度交换机
（1）电源模块。 （2）控制模块。 （3）交换模块。
（4）资源模块。 ①会议资源。 ②双音多频（DTMF）资源。 ③多频互控（MFC）资源。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
（5）时钟模块
1.数字调度交换机
图7-2 调度交换机的主要接口
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
项目7 高速铁路通信系统
学习目标
第一节 （1）了解高速铁路通信业务的分类及高速铁路
通信系统的类型。 （2）掌握高速铁路调度通信系统的设备和网络
结构。 （3）掌握GSM-R网络结构和功能，以及它的
主要业务与应用。
项目7 高速铁路通信系统
目 录
7.1 高速铁路通信系统基础知识
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
核心层一般都是在大型或中心通信站设置核心路由器，核心路由器 之间一般通过POS 155 M通道设备互联。在沿线枢纽节点设置骨干层节点 和汇聚层节点，在沿线车站/调度所设接入层节点，采用多协议标签交换 （MPLS）和虚拟专用网络（VPN）技术提供业务系统隔离和服务质量 (QoS）保证，以MSTP作为远程承载平台。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
1. 按传输信号的
性质分类
（1）语音业务 （2）数据业务 （3）图像业务
7.1 高速铁路通信系统基础知识
2. 按应用性质分
类
（1）地区、长途交换通信。 （2）铁路专用语音。 （3）会议通信。 （4）应急抢险通信。 （5）数据网络通信。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
操作台具备单呼、组呼和全呼功能，呼叫状态显示功能（双色灯显、 液晶显示屏显示）， 会议功能，电子复述机功能，台间联络等功能。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
2.操作台
图7-3 操作台
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
3.集中维护管理系统
集中维护管理系统由一台或多台集中维护管理终端、 打印机组成。集中维护管理系统可以对主系统和主系统管 辖范围内的所有分系统进行集中的维护管理及监控，其具 有性能管理、配置管理、故障管理和安全管理等功能。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
7.会议电视系统
会议电视系统是铁路总公司、铁路局和基层站段间进行信息沟通、 决策部署，处理紧急突发事件的重要通信设施。会议电视系统可以提供 安全可靠的图像和声音信号。会议电视平台基于H-323制式，采用星形 组网结构建立，通过数据网进行承载。一般在动车所、沿线车站设置会 议电视系统分会场，配置会议电视编解码和视讯终端。根据设计需要决 定是否统一纳入既有路局的电视会议系统，实现统一管理。
2.操作台
操作台是调度员进行调度操作的终端设备。操作台一般由键盘部分、 显示部分、控制部分、接口部分、通话回路部分、电源部分和其他辅助功 能部分等组成，其中控制部分是核心，其主要实现操作台内各部分的管理 和控制、操作台的呼叫处理、调度主机的信令交互等功能。
操作台有三种形式:专用键控式（24键、48键），如图7-3（a）所示 ；微机触摸屏式，如图7-3（b）所示；普通电话（应急前台）。
1.传输与接入系统
（2）接入网。接入网（access networks，AN）是由业务节点接口 （service network interface，SNI）和相关用户网络接口（user network interface，UNI）之间的一系列硬件设施组成的，为传输电信 业务提供所需传送承载能力的系统。接入网可以经由一个Q3接口（电 信管理网的标准接口）进行配置和管理。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
9.同步及时钟分配系统
数字同步网是现代通信网中必不可少的重要组成部分，它向基 础承载网和各种业务网等网络提供高质量、高可靠性的定时基准信 号。同步及时钟分配系统为铁路通信传输网、调度通信系统、GSMR等提供同步时钟信号，确保铁路各系统和运行计时准确，同时也为 调度员、车站值班员、行车相关人员及旅客提供统一的基准时间信 息。
电话交换以程控交换机为主要模式，利用交换设备和长途话 路把全路各级部门联系在一起。电话交换系统由交换设备、电缆 线路和用户终端构成，为铁路各单位、各部门的用户提供电话联 系服务，铁路电话交换网的结构分为本地电话交换网和长途电话 交换网。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
4.数据网系统
数据网系统是为提供数据通信业务而组成的网络。数据网系统按照 核心层、汇聚层和接入层三级网络拓扑结构组建，并预留接入铁路数据通 信网全国骨干网络的条件。
区段调度通信网按照行车调度区段的划分进行组网，可以 由多个数字环组成。
7.2 高速铁路调度通信系统的设备与组网
图7-4 区段调度网络结构
7.3 高速铁路数字移动通信系统
GSM是一种起源于欧洲的移动通信技术标 准，是第二代移动通信技术，其被开发的目的 是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络 标准。而GSM-R技术则是在成熟、通用的GSM 平台基础上专门为满足铁路应用而开发的，通 过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一 种技术体制。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
6.调度通信系统 调度通信系统主要负责调度员、车站值班员和其他用户间的通 信。在GSM-R区段，为了实现调度员与司机的通信，需要将调度通 信系统与GSM-R相连，此时将调度通信系统称为固定用户接入交换 机（fixed users access switching，FAS）组织调度系统。固定 用户接入FAS组织调度系统，通过与GSM-R及相邻既有线调度系统 互连，实现有线与无线调度一体化互连。一般在端站及沿线车站、 动车所各设置一套FAS，且端站所属调度所内的调度交换机要互为 主热备。
7.1 高速铁路通信系统基础知识
2.通信电源系统
通信电源系统负责通信设备的直流电源（48 V）和 交流电源（220 V）的供电。通信电源系统由直流供电 设备（高频开关电源、蓄电池、直流配电设备）和交流 供电设备（UPS、蓄电池、交流配电设备）组成。
7.1 高速铁路通信Hale Waihona Puke Baidu统基础知识
3.电话交换系统