新型数据通信方式GSM-R手持终端的实现
铁路电气化改造中GSM-R技术的运用
铁路电气化改造中GSM-R技术的运用随着时代的发展和科技的进步，铁路运输已经成为了人们生活中不可或缺的一部分，而铁路的电气化改造更是大力发展的一个重要方向。
在铁路电气化改造的过程中，GSM-R 技术的运用已经成为了不可或缺的一部分，它不仅可以有效地提高铁路运输的安全性和可靠性，更可以为铁路运输提供更加高效和便捷的通讯系统。
本文将对铁路电气化改造中GSM-R技术的运用进行深入探讨。
一、GSM-R技术的概念GSM-R技术是一种专门为铁路通信而设计的全球系统移动通信（GSM）标准，它主要用于铁路列车间的通信和铁路信号系统的监控。
GSM-R技术采用了GSM技术的大多数特性，如TDMA多址技术、频分多址（FDMA）和时分多址（TMA）。
与普通的GSM技术相比，GSM-R 技术在覆盖范围、通信质量和安全性上都有着更加严格的要求，因此其适用于铁路领域。
1.提高通信质量在铁路电气化改造的过程中，GSM-R技术可以有效地提高铁路列车间的通信质量。
传统的铁路通信系统往往存在通信质量不稳定、信号覆盖不全等问题，而GSM-R技术采用了优化的天线布局和信号处理技术，可以有效地提高通信质量，保障铁路列车间的通信畅通。
2.提高安全性铁路运输的安全性一直是人们关注的焦点，而GSM-R技术的应用可以为铁路运输提供更加安全可靠的通信系统。
GSM-R技术采用了多重安全备份机制，确保了通信的稳定性和可靠性。
GSM-R技术还支持对通信内容的加密传输，提高了通信的安全性，防止了通信内容被非法获取和篡改。
3.提高运输效率铁路电气化改造后，铁路运输的效率得到了显著提高，而GSM-R技术的应用更可以进一步提升运输效率。
通过GSM-R技术，铁路调度员可以实时监控列车的运行情况，及时作出调度和指挥，保障了列车运行的快速和准确。
GSM-R技术还支持列车间的实时通信，便于列车司机和列车员之间的交流和协作，提高了列车运行的效率和准确性。
4.支持信号监控系统在铁路电气化改造后，铁路信号系统的监控变得更加重要，而GSM-R技术的应用可以为铁路信号监控系统提供更加便捷和高效的通信手段。
铁路数字移动通信系统（ＧＳＭ
铁路数字移动通信系统（ＧＳＭ Ｒ）⼿持终端第１部分：技术
要求
设备分类和组成
ＧＳＭ-Ｒ⼿持终端设备是指在ＧＳＭ Ｒ⽹络中能实现或获得业务服务的⼿持移动设备，可分为ＧＰＨ和ＯＰＨ。
ＧＰＨ主要⽤于铁路各类管理⼈员、与铁路业务相关的⼈员话⾳和数据通信。
ＯＰＨ⽀持调度通信业务，主要⽤于列车、车站、编组场、沿线区间及其他铁路作业区的各⼯种⼯作⼈员话⾳和数据通信。
⼿持终端主要由主机（含显⽰屏、键盘、天线、麦克风和扬声器）、电池、充电器、外置⽿机麦克风等组成。
ＧＰＨ可采⽤物理键盘或虚拟键盘，ＯＰＨ应有物理键盘。
结构要求
ＧＰＨ和ＯＰＨ结构要求：
ａ）ＧＰＨ：长不⼤
于１５０ｍｍ，宽不⼤于８０ｍｍ，厚不⼤于３０ｍｍ，重量（含电池）不⼤于２２０ｇ；
ｂ）ＯＰＨ：长不⼤于１５５ｍｍ，宽不⼤于６７ｍｍ，厚不⼤于４０ｍｍ，重量（含电池）不⼤于２８０ｇ。
功能要求
业务要求。
GSM-R手持台操作解析
GSM-R手持台操作
（2）铁路通信中有许多这样的情况，因为从运 输管理的角度出发，主叫方在发起呼叫时更多的 是使用被叫方所担当的功能角色编号。由于谁在 担当这个功能角色是在动态变化的，所以该编号 与真实的物理号码之间的对应也是在动态变化的。
GSM-R手持台操作
三、GSM-R手持台的操作方法
1、点呼 在待机状态下，输入被叫方电话号码、短号码或功能号， 然后按拨打键。 2、组呼 在待机状态下，输入组呼号码，然后根据屏幕下方的软件 提示按功能键1发起组呼。也可以进入主菜单-GSM-R功能组呼/广播-选择发起组呼。 注意事项： （1）组呼结束后应立即关闭，否则可能影响行车正常业 务通话，正确的退出方法是，按下挂机键，然后根据屏幕 提示按功能键1关闭该组呼，不可按功能键3，功能键3为 退出组呼，此时仅代表本机退出组呼业务，而其他用户仍 然在组呼当中。
GSM-R手持台操作
二、GSM-R手持台功能介绍 GSM-R 手持台具有普通手机的所有功能，本 次重点介绍GSM-R功能。GSM-R功能是专门为铁路 相关用户所设计开发的专用功能，需要 GSM-R 网 络的支持以及专用SIM卡的支持。
GSM-R手持台操作
1、点呼：点对点语音呼叫。 2、组呼：可以有多个用户接听，但同一时间只有一个用 户可以讲话的群组呼叫。常见组呼有210和299，其中210 组呼的功能是接续车站基站区所有用户，299组呼（也称 紧急呼叫）的功能是接续相邻三个基站覆盖区域内的所有 用户和所属调度员，非紧急情况严禁操作。用户需按住 PTT键来占用“讲话权“，松开PTT键则释放”讲话权“， 抢占”讲话权“成功后可以讲话。 3、广播：与组呼相似，但只有广播的发起者可以讲话且 无需按住PTT键，其他多个用户只能接听，无法抢占“讲 话权“。目前南昌局暂未开通此项业务。 4、短号码呼叫：用于快速接入特定用户。常用的有1200 和1300。在GSM-R业务覆盖区段，无论在车上还是铁路沿 线，发起1200呼叫即可接通所属调度台，1300可接通与 当前地理位置最近的车站值班台（值班员）。
gsm-r数字移动通信网设备测试规范第四部分手持终端送审稿
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GSM-R数字移动通信网设备测试规范:第四部分：手持终端Test Specification for GSM-R Digital Mobile Communication Network Equipment PartIV：Handset Radio Communication Equipment（V1.0）二○○七年三月目次1 范围................................................................ 错误!未定义书签。
2 规范性引用文件...................................................... 错误!未定义书签。
3 术语和缩略语........................................................ 错误!未定义书签。
4 测试内容及测试方法.................................................. 错误!未定义书签。
附录A 整体结构和设备组成测试......................................... 错误!未定义书签。
附录B 基本功能测试................................................... 错误!未定义书签。
附录C GSM电路交换业务及功能测试..................................... 错误!未定义书签。
附录D GSM-R业务测试................................................. 错误!未定义书签。
附录E GPRS业务及功能测试............................................ 错误!未定义书签。
CSD在GSM-R手持终端的实现
进 行数 据 通 信 的 功 能 。机 车 控 制 器 将 接 收到 的
维普资讯
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２ ２ 口，因 此硬 件 设 计 相 对 比较 简 单 ， 图 １ ３接 如
个下拉脉冲且最少需要延时 ｌ ｍ ， Ｏ ｓ Ｏ 模块才能正 ▲ 图 １硬 件电路 图
硬 件电路
Ｓ ⅢＭ Ｅ Ｓ ５ 无 线模 块 是 当今 市 场上 尺 Ｎ ５ ＭＣ
以 ＧＳ Ｒ 为 平 台 建 立 综 合无 线通 信 系统 ， 为 寸 最小 的三 频 模 块 。 紧 凑 型 设 计 特 别适 用于 Ｍ—பைடு நூலகம்其
Ｇ Ｍ— Ｓ Ｒ网络 各 种作 业提 供 无线 通 信 手段 和 设 备 大 规 模 生 产 的 生 活 消 费 品 ，例 如 移 动 电 话 、
・
电 流 消耗 ：休 眠状 态为 ３ ｍＡ，空 闲 状 态
令 的功 能 ；
・
为 １ｍ ５ Ａ，发 射 状 态 为 ２ ０ Ａ（ 均 ） １ Ａ峰 ６ｍ 平 ， ． ６
调车员调车便携台具有发送紧急停车指 值 ；
ＭＣ ５的数 据输 入 ／ 出 接 口实 际 上 是 一 ５ 输
令和 解 锁 指 令 的 功 能 ；
时 。 们 采 用 Ａ ｍ ｇ １８ ＳＥ Ｎ ５ 完 我 ｔ ｅ ａ２ 和 Ｉ ＭＥ ＳＭＣ ５
随 着 胶 济 线 、 青 藏 线 、 大 秦 线 Ｇ ＳＭ — 成 此 功能 。
Ｒ ｉ ａ ） 络 的 试 运 行 ， 道 部 已确 定 以 ＧＳ ａｌ ｙ网 ｗ 铁 Ｍ— Ｒ系统 作 为 中国 铁 路 无 线通 信 平 台 ，因 此研 究
・
调 车机 车控 制 台依 据 调 车 小 组 成 员发 来 个 串行 异 步 收 发 器 ，符 合 兀Ｕ— Ｓ ３ 接 口标 ＴＲ ２ ２ 准 。 有 固 定 的 参数 ：位 数 据 位 和 １ 停 止位 ， 它 ８ 位
铁路数字移动通信系统GSM-R技术介绍
13
我国铁路无线移动通信系统的现状
• 公网体制：GSM，CDMA • 铁路专网体制： 1.无线列调 2.模拟集群：SMRATZONE（广深试验），
MPT1327（北京局、柳南），UNTDEN（北 京、成都、上海等） 3.数字集群：TETRA（秦沈），GT800（重庆）， GOTA（长春）
GSM-R 技术
1
讨论提纲
➢ 什么是GSM－R ➢ 为什么我们需要建设GSM－R ➢ GSM－R基本原理 ➢ GSM－R组网
2
什么是GSM－R
• GSM－R（Globle System Mobile for Railway） 是专门针对铁路对移动通信的需求而推出 的专用系统，它基于GSM并在其功能上 有所超越，是一种成熟的技术。
•
我国铁路数字无线移动通信采用何种通信系
统，现在争论的焦点主要在GSM-R系统和TETRA
系统之间。究竟采用那一种通信系统，不同的专
家之间存在着较大的分歧。
20
欧洲选择GSM-R的原因
• 取代落后的模拟设备，提升系统性能的需 要
• 欧洲铁路互通性的需要 • 新业务的需要（欧洲列车控制系统在2级以
上）
④
OCU及显示（主控）
启动！ 加速！ 减速！ 制动！
①
从
1
③
从1
④ 确认
④ 从2 确认 从2
30
GSM-R承载的业务 调度通信、应急语音通信
MSC
局 级
FAS
GSM-R网络
BSC
BTS
站
段
FAS
应急指挥中心
GSM-R概述资料
2、GSM-R系统结构-3
智能网子系统：是在SSS中引入的智能网功能实
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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业务交换点（gsmSSP） GPRS业务交换点（gprsSSP） 智能外设（IP） 业务控制点（SCP） 业务管理点（SMP） 业务管理接入点（SMAP） 业务生成环境点（SCEP）。
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3、GSM-R铁路特色应用-1
伴随着铁路发展出现的新业务需求： （1）客运专线的业务需求 （2）货运专线机车同步控制传输 （3）车地信息化数据传输的需要 （4）有线、无线调度两网融合的需求
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3、GSM-R铁路特色应用-2
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1）三大环境难点
1
高原缺氧
2
生态脆弱(环保)
3
冻土(青藏铁路穿 过冻土区有550公 里，真正的冻土地 段400公里；属于 较不稳定、不稳定 多年冻土地区190 公里，极不稳定高 温冻土地段100公 里)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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6）青藏线承载的业务
电路域业务： 1. 调度语音通信 2. 西宁移动交换中心设置智能网节点SCP，以实现固定用
3.
1. 2. 3. 4.
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户呼叫移动台业务，完成寻址功能号的注册、查询及呼 叫、短码的呼叫。 西宁、拉萨移动交换中心设置IWF设备以实现电路域实 时可靠的数据业务传送，与GPS卫星定位技术相结合， 实现列车控制信息的无线传输。实现ITCS无线列车控制。 分组域业务： 进路预告信息和无线调度命令传送， 晃车仪数据业务 TDCS数据业务 冻土层数据业务
铁路电气化改造中GSM-R技术的运用
铁路电气化改造中GSM-R技术的运用GSM-R技术可以提供高质量的音频通信服务。
在铁路电气化改造中，列车之间的通信非常重要，特别是在应急情况下。
GSM-R技术可以保证通信的稳定性和清晰度，确保列车司机之间能够准确地传达信息，协调运行计划和应对突发状况。
GSM-R技术还可以提供数据通信服务。
电气化改造后，铁路系统需要实时获取列车的运行状态、速度、位置等信息，以便进行线路调度和运行监控。
GSM-R技术可以提供稳定可靠的数据传输通道，确保数据的即时性和准确性，为运行管理人员提供准确的信息支持。
GSM-R技术还可以为铁路电气化改造提供列车保护和信号控制服务。
在电气化改造中，信号系统需要进行现代化升级，以确保信号的可靠性和准确性。
GSM-R技术可以与信号系统相结合，提供列车保护和信号控制服务，确保列车能够按照预定的线路和速度安全运行。
GSM-R技术还能够提供广播和公共通知服务。
在铁路电气化改造后，车站和列车之间的通信也变得更加重要。
GSM-R技术可以为车站和列车提供广播和公共通知服务，及时向乘客传递运营信息、安全提示等，提高乘客的出行体验和安全感。
在铁路电气化改造中，GSM-R技术的运用还面临一些挑战。
网络覆盖率是一个重要的问题。
电气化改造后，铁路线路的覆盖范围较广，需要铺设大量的基站设备。
铁路线路的特殊环境也会影响信号的传输质量。
如何保证网络覆盖的全面性和稳定性是一个需要解决的难题。
GSM-R技术的维护和更新也是一个挑战。
随着技术的发展，新的功能和服务需要不断地引入到铁路通信系统中。
旧有设备的维护和更新也需要进行。
如何统一管理和升级铁路通信系统，确保其性能和功能不断提升，是一个需要长期关注的问题。
GSM-R技术在铁路电气化改造中的运用具有重要的意义。
它可以提供高质量的音频和数据通信服务，为列车运行和运行管理提供支持。
它还可以实现列车保护和信号控制，提高列车的运行安全性。
GSM-R技术的运用仍然面临一些挑战，需要进一步的研究和改进。
GSM-R手持台操作
GSM-R手持台操作
GSM-R手持台操作 2、GSM-R手持台配备岗位及人员规定如下：
（1）车务系统： GSM-R区段各站助理值班员按当班岗位、 集控站（无人站）车务应急值守人员按每站一台、在GSM-R 区段运行客车的当班运转车长，配备OPH手持台。 （2）机务系统：在GSM-R区段运行的机车司机、负责GSM-R 区段救援的救援列车主任，配置OPH手持台；GSM-R区段接触 网工区、电力工区，配置GPH手持台。 （3）工务系统：GSM-R区段工务工区、探伤组、线路检查组、 桥隧检查组，配置GPH手持台；GSM-R区段重要地段的防洪巡 守、汛危看守点配置OPH手持台，并纳入防洪器具管理。 （4）电务系统：GSM-R区段信号工区、集控车站信号维护人 员,配置GPH手持台；GSM-R区段通信工区、配置GPH（应急通 信）、OPH（故障倒修）手持台；作为GSM-R系统维护工具之 一，网管中心、网优工区皆配置GPH、OPH手持台;GSM-R手持 台维护班组（含出入库检测等工区）配备OPH检修、维护备 品。
GSM-R手持台操作
6、常用职位功能码（以最终应用为准） 01 81 10 11 本务机司机 本务机司机手持台 列车长1 列车长2
GSM-R手持台操作
7、几种特殊情况 （1）组呼/广播中收到点呼 在组呼/广播进行中收到点呼，手机会提示您有 新的寻呼信息，此时您可以按通话键等待该寻呼 消息的振铃信息。 若您在组呼中且处于通话状态，将先释放“讲话 权”，再推出该组呼； 若您在组呼中处于接听状态，会退出该组呼； 若您是广播发起者，会结束该广播； 若您是广播接收者，会暂时推出该广播。
GSM-R手持台操作
（2）注销功能号 方法一： 在待机状态下按功能键，然后依次选择 GSM-R功能-功能号管理-注销。然后选择需要注 销的功能号。 注意事项：如果已正确注册功能号，此时 列表中会将所有功能号都显示出来，2开头的为 车次功能号，3开头的为机车功能号。
GSM-R组网及相关技术规章
VS
调制参数调整
根据不同的信道环境和传输质量要求，动 态调整调制参数，以优化信号传输性能。
无线资源管理技术
无线资源分配
根据用户需求和网络负载情况，动态分配无线资源，实现资源的合理利用和高效管理。
无线信道调度
采用先进的信道调度算法，优化信道分配和数据传输顺序，提高无线信道的利用率和传 输效率。
越区切换与漫游技术
规范制定
为确保GSM-R系统的正常运行，制定了一系列的操作和维护规范，包括设备安装、调试、运行、维护等方面的 要求和流程。
网络安全规定
网络安全策略
制定并实施了严格的网络安全策略，包括数 据加密、用户身份验证、访问控制等方面的 规定，以确保网络的安全性和保密性。
安全漏洞管理
建立了一套安全漏洞管理制度，对发现的安 全漏洞进行及时处理和修复，以降低安全风
GSM-R组网及相关技术规 章
• GSM-R概述 • GSM-R组网技术 • GSM-R关键技术 • GSM-R技术规章 • GSM-R发展趋势与挑战
01
GSM-R概述
GSM-R定义
定义
GSM-R（Global System for Mobile Communications - Railway）是一 种专为铁路通信和列车控制而设计的 数字无线通信系统。
发展
随着技术的不断发展和演进，GSM-R 系统逐渐成为铁路通信的国际标准， 被广泛应用于世界各地的铁路运输系 统中。
02
GSM-R组网技术
网络架构
2G网络架构
基于时分多址（TDMA）技术的第二代移动通信网络架构，包括基站控制器 （BSC）、移动交换中心（MSC）等核心网元。
3G网络架构
基于码分多址（CDMA）技术的第三代移动通信网络架构，增加了分组数据网 关（PGW）等网元，支持高速数据传输和多媒体业务。
GSM-R手机终端使用管理办法
GSM-R手机终端使用管理办法GSM-R手机是用于京津城际铁路的专用通讯工具，为保证京津城际铁路通信的畅通，规范GSM-R手机终端的使用，根据我段京津城际各站值班人员安排及维修（施工）作业的实际情况，特制定GSM-R手机使用管理办法。
一、建立健全台账1、GSM-R手机归口管理由技术科负责，日常使用管理由京津工务维修组负责。
2、技术科及京津工务维修组按照路局下发的GSM-R手机数量、型号及SIM卡卡号按照附件1内容建立健全台帐。
3、申领、停用、更换、报损GSM-R手持终端或SIM卡由技术科填写申领、停用、更换、报损GSM-R手持终端或SIM卡登记表。
（附件2）。
4、使用人发生变化时及时修改台帐。
二、合理使用，确保信息畅通1、接收GSM-R手机前检查配件是否齐全，开机检查是否能正常启动和使用。
2、认真阅读使用说明书，熟悉手机各按键功能。
3、使用时要按使用说明书的说明正确操作。
4、各站值班用GSM-R手机要保证24小时开机，由专人看管，每次交接班时要把GSM-R手机作为重要物品交接。
5、施工（维修）作业使用GSM-R手机由专人用于施工中联络，作业后妥善保管。
6、新GSM-R手机使用前要关机充电5个小时；日常使用中当显示电池容量只剩一格时及时充电。
三、GSM-R手机故障处理程序1、无法开机：检查电池是否有电。
2、显示SIM卡未插入：检查SIM卡是否存在并以确认放置/插入。
3、其他未明原因的故障，及时向技术科汇报详细情况，由技术科向上级部门报损。
四、使用要求1、禁止使用GSM-R手机玩游戏。
2、禁止使用“紧急呼叫”按钮，易造成网络堵塞或网络中断。
3、禁止尝试拆卸手机。
4、在任何禁止使用手机的场所都要关闭手机。
5、请勿在潮湿环境中，并让手机远离液体或湿气。
6、请勿将手机置于极端温度（低于－10℃或高于＋55℃）。
7、为避免消磁的危险，要远离其他电子设备。
8、作业时防止雨淋GSM-R手机。
五、考核办法1、各站值班人员因人为因素损坏按照上级部门处罚赔偿。
GSM-R铁路平面调车通信手持终端设计的开题报告
GSM-R铁路平面调车通信手持终端设计的开题报告一、选题的背景随着铁路行业的发展，调车作业在铁路公司中扮演着非常重要的角色。
调车作业在铁路运输中承担着连接站台内外线路的职责，它通过运转组调车而实现了所有车辆的分类、检查等基本作业，同时还要确保运输的可靠性和及时性。
因此，调车作业是铁路行业的关键环节，需要高效且精准的通信手段支持。
目前，调车作业的通信主要依靠手持对讲机、电话等传统通信工具，但这些通信工具在移动互联网及其他技术的高速发展下，已无法满足快速、准确传达信息的需求。
为了解决这一问题，铁路行业需要采用一种先进、高效的通信手段，来提高调车作业的效率和安全性。
二、选题的意义本课题旨在设计一款适用于调车作业的GSM-R铁路平面调车通信手持终端，以GSM-R通信技术为核心，为调车作业人员提供更加高效、方便的通信方式。
该终端具有定位导航、车辆尾随、文本传输、语音呼叫、数据查询等多种功能，能够满足调车作业中的各种通信需求。
本课题的研究将具有以下意义：1.提高调车作业的效率和安全性：GSM-R铁路平面调车通信手持终端通过实现智能化作业，可以大大提高调车作业的工作效率和安全性，降低操作失误率，减少事故发生的可能。
2.满足铁路行业的现代化需求：随着铁路行业的发展，对设备的精确度、可靠性和高效性提出了更高的要求。
本课题设计的GSM-R铁路平面调车通信手持终端符合铁路行业设备要求，并能适应未来信息化水平的发展。
3.推动信息化建设：GSM-R铁路平面调车通信手持终端的推广应用，将进一步提高信息化建设的水平和速度，加快铁路信息化建设步伐。
三、选题的研究内容1.需求分析：对调车作业人员的实际通信需求进行调查分析，明确各种功能要求和特殊需求。
2.系统设计：根据需求分析的结果，设计符合调车作业人员日常工作的GSM-R铁路平面调车通信手持终端系统，包括硬件平台和软件系统。
3.硬件平台设计：制作手持终端的呼叫、短信、巡检等必要硬件，通过GSM-R铁路平面调车通信功能与调度员进行联系。
语音回示在GSM-R手持终端中的实现
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维普资讯
■ 铁 道 科 学研 究 院通 信信 号研 究 所
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语 音 回 示 在 ＧＳ － Ｍ Ｒ手 持 终 端 中 的 实 现
铁路电气化改造中GSM-R技术的运用
铁路电气化改造中GSM-R技术的运用首先，GSM-R技术的运用极大地提高了铁路通信的可靠性和安全性。
在过去，铁路通讯主要依赖于模拟通信系统，由于技术缺陷和频谱资源紧张等问题，通讯质量很难保证。
而GSM-R技术采用数字通讯，通过无线传输数据，并能够自动处理信息以及对故障进行检测和处理，大大提升了通信质量。
此外，GSM-R技术可以加密通讯信息，保证信息的机密性和安全性。
其次，GSM-R技术的广泛应用完善了铁路调度工作的技术手段。
通过铁路调度中心与车站、列车、机车之间的互动，GSM-R技术实现了信息实时交互，相对于传统的人工无线电呼叫，通讯效率得到了很大的提高。
同时，GSM-R技术能够自动获取列车的实际位置信息，为调度员的工作提供更为准确的数据支持。
此外，GSM-R技术与其他先进技术的融合，还可为铁路通讯系统提供更多的应用场景。
例如结合GIS技术，实现对铁路线路、车站、行车规律等的实时跟踪和监控。
再例如结合人工智能技术，对列车运行数据进行分析预测，辅助铁路调度员做出更加科学的决策。
需要指出的是，GSM-R技术在铁路电气化改造中的运用，不仅仅是技术层面的突破，还具有重要的经济意义。
铁路电气化改造所有设备的构建和运行维护都需要耗费人力、物力、财力。
而GSM-R技术的广泛应用，可以提高智能化水平、精简铁路调度流程等多方面优点，减轻人力物力财力的负担。
总而言之，GSM-R技术作为铁路电气化改造的重要组成部分，具有极其重要的作用。
它能够提高通讯可靠性和安全性、完善铁路调度工作、面对传输数据和信息加密和处理，并且GSM-R技术整合了其他先进技术成果的优势，具有广泛且重要的应用意义。
铁路电气化改造的核心是提升整体管理水平，GSM-R技术的推广与应用必将是铁路电气化改造中不可缺少的组成部分。
GSM-R技术资料
GSM-R简介GSM-Railway属于专用移动通信的一种，专用于铁路的日常运营管理，是非常有效的调度指挥通信工具。
GSM-R是基于分组数据的通信方式。
GSM-R（GSMforRailways）系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
它在GSMPhase2+的规范协议的高级语音呼叫功能，如组呼、广播呼叫、多优先级抢占和强拆业务的基础上，加入了基于位置寻址和功能寻址等功能，适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。
主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻址和旅客服务。
在中国铁路的频段为上行885-889MHz，下行方向为930-934MHz。
GSM-R系统包括网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行和业务支撑子系统（OSS/BSS）和终端设备等四个部分。
其中，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。
GSM-R系统采用主从同步方式，TMSC、MSC、HLR、SCP等设备应就近从BITS设备中获取定时信号，MSC至BSS间的G数字链路应兼作同步链路使用，BSS从MSC获取同步时钟信号，也可从就近的BITS设备或SDH 设备提取同步时钟信号。
GSM-R传输系统指的是为GSM-R系统各子系统之间的连接提供通道的数字传输系统，包括GSM-R系统为提供基本服务所必需的传输配套单元，如传输光、电缆和传输设备，但不包括直放站远端机和近端机之间的连接通道，也不包括天馈线等连接。
具体的实际应用：武广线、新丰镇编组站、大秦线、胶济线、青藏线、石太线、合宁线、京津城际线等。
GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。
由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R 作为我国铁路专用通信的发展方向。
GSM-R手持机使用说明书
GSM-R手持机使用说明(本说明适用于GPH610和OPH810型号)GSM-R手持机是指专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统手机，简称为吉时玛手机。
GSM-R配的SIM卡称为MSISDN号，如。
吉时玛手机的功能菜单有“呼叫记录”“薄”“工具”“短消息”“GSM-R”等功能菜单，其中“GSM-R”为铁路吉时玛手机专用菜单，配合专用SIM使用的。
其它菜单同普通手机一样。
“GSM-R”菜单功能又受到所配SIM卡的权限限制。
如工区所配SIM卡不能注册司机车次功能号，不能发起210组呼等限制。
吉时玛手机使用说明如下：1． GSM-R手持台用户类别调度通信用户：司机、助理值班员（车务应急值守人员）、随车机械师；其它用户：通信、信号、工务、供电维护人员，列车长，公安人员，有关管理人员。
2． GSM-R手持台呼叫方式2.1 常规功能的使用（1）GSM-R手机只能实现手机与铁路的互打，不支持与移动、联通、电信的互打。
（2）GSM-R手机拨打GSM-R手机，直接拨打对方（如，手机上会显示来电和来电）。
（3）使用GSM-R手机拨打铁路：901—0441—铁路5位（其中0441为铁路长途区号）。
（4）铁路拨打GSM-R手机：018—0—手机。
（其中018为铁路区号，3字头的铁路暂时不能拨打GSM-R手机）。
2.2 功能号呼叫方式该拨叫方式适合调度通信用户，列车长。
使用功能号呼叫前提是被叫用户必须进行功能号网络注册（注册方式见下文“3. ”）。
用户直接拨打功能号即可发起呼叫。
例1：通过车次功能号呼叫D333次动车司机，可以直接拨打2006833381（“2”表示使用车次功能号呼叫，“0068”表示“D”，“333”表示1-5位可变长度的车次号数字位，“81”表示本务司机手持台）；如果呼叫D333次列车长，可以拨打2006833310（最后2位“10”表示列车长）。
车次功能号呼叫，除直接按齐拔打外，也可通过菜单：“GSM-R”—“铁路通讯拨号”—“车次功能号”—【输入车次号】栏输入D333，—【输入功能码】栏输入81或按“选择”键选择“本务司机手持台”项后拔打，通过本菜单可减少手工换算功能码的程序。
GSM-R编组站手持终端及其软件设计的开题报告
GSM-R编组站手持终端及其软件设计的开题报告1. 研究背景GSM-R系统是铁路专用无线通信系统，是欧洲铁路行业标准之一。
作为铁路行业通信的主要手段，GSM-R系统的稳定性、可靠性以及通信效率起着非常重要的作用。
在铁路通信系统的使用中，由于特殊的环境和使用要求，手持终端是不可或缺的一部分。
基于此，通过研究设计GSM-R编组站手持终端及其软件，可以提高GSM-R系统通信效率和可靠性，同时也能提高铁路行业的安全性和效率。
2. 研究目的本文旨在设计一款GSM-R编组站手持终端及其软件，实现以下目标：1）接收、处理并发送GSM-R系统的各种信息。
2）支持语音通话、短信和数据传输功能。
3）支持调度工作，如录音、广播等功能。
4）能够抵御铁路行业特殊环境的干扰。
3. 研究内容本文将分为以下几部分：1）分析需求，设计GSM-R编组站手持终端的硬件结构，选择合适的传输方式和标准，同时考虑终端电力消耗等因素。
2）设计GSM-R编组站手持终端软件，包括通信协议、信息处理方式、用户接口和功能实现等方面。
3）进行软硬件联合试验，对终端进行验证和性能测试。
4. 研究方法本文将采用以下研究方法：1）文献研究，结合已有研究、标准和技术文献，了解GSM-R系统的基本原理和发展趋势。
2）需求分析，分析GSM-R编组站手持终端的使用环境、通信要求以及功能需求，制定系统设计规定。
3）设计方案，包括硬件结构设计和软件设计两个方面。
4）实现调试，对系统硬件、软件进行联调测试和性能评估。
5）对研究结果进行总结、分析和评价。
5. 研究意义通过本文的研究，可以设计出一款适用于铁路行业特殊环境的GSM-R编组站手持终端和相应的软件系统，以提高铁路行业通信效率和可靠性。
同时，也可以为GSM-R系统的发展提供借鉴和参考。
另外，本文的研究方法和方案也具有一定的推广和应用价值。
6. 预期成果通过本文的研究，将实现以下成果：1）GSM-R编组站手持终端的硬件结构设计，以及适合特殊环境的电源储备和耐用度。
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新型数据通信方式GSM-R手持终端的实现
1 GSM-R手持终端功能概述
铁道部已确定以GSM-R系统作为中国铁路无线通信平台，因此，以GSM-R为平台建立综合无线通信系统，为GSM-R网络的各种作业提供无线通信手段和设备已迫在眉睫。
WT588D接收端反应速度较快，整个语音信息从触发到播放并发送BUSY反馈信号的时间不到5ms，能在速度上很好的迎合整套系统所追求的速率。
在配套软件方面，从语音编辑到下载语音工程，操作都趋向简易模式，不仅能很好的被资深设计者使用，而且也适合入门者做实验测试。
GSM-R手持终端在编组站中有着特殊的应用。
编组站的作业以小组为单位，完成调车、编组工作。
小组的每位成员均配备GSM-R专业手持终端，并根据职务要求的不同，具有各自的功能。
本文主要介绍语音回示功能的实现方式。
调车长发出的调度指令种类是有限的，因此，GSM-R手持终端可以先预存相应指令的语音信息，然后根据收到的调度指令，播放出相应的语音。
这个功能是编组站手持终端必备的功能，本文采用ATMEGA48和WT588D语音芯片完成此功能，并采用一种全新的方法高效完成ATMEGA48与WT588D语音芯片之间的通信与控制，完全发挥了ATMEGA48高速的特点。
2 器件简述
本文采用WT588D语音芯片与ATMEGA48之间的SPI控制接口，完成所需要的语音回示功能。
ATMEGA48是AVR单片机的一个型号，AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。
所有的寄存器都直接与算术逻辑单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。
它还废除了机器周期，采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，可高速执行指令。
这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。
在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。
WT588D语音芯片采用语音数据直接在SPI-Flash存储器中存储的技术，下载速度快，并经过D/A转换后输出。
因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。
功能多、音质好、应用范围广性能稳定是WT588D系列语音芯片的特长，弥补了以往各类语音芯片应用领域狭小的缺陷。
能够完全取代ISD1700、ISD1425、ISD4000、PM50等语音芯片。
WT588D系列语音芯片具有如下特点：变更语音内容简单，放音方便；高音质，声音自然；支持2M～64M的SPI-Flash内存，在6K采样下能达到2149S的放音；手动操作/微控制器控制兼容；放音时可用边沿触发或电平触发；可以循环放音；具有自动节电控制，节电时静态电流小于10uA；信息存储无需后背电源；最多可加载220段语音；PWM输出可直接推动0.5W/8Ω扬声器；可重复擦除烧写10万次；放音可用单片机编程控制；单电源工作；模块封装（带FLASH存储器）为16脚、28脚嵌入式形式，芯片封装为DIP18、SSOP20和LQFP32形式。
WT588D VoiceChip 软件是根据WT588D 语音芯片特性开发出来的相对应配套软件。
它很好的完成对WT588D 语音芯片各种控制模式程序的写入，当单片机口线不够可选用一线串口控制或SPI串口控制，更有能够作为扩展单片机I/O口线的功能，非常适合在单片机场合下使用。
软件还能完成语音的替换、组合，音频输出模式的设置等，而且操作界面简单，编辑过程方便。
3 硬件电路设计
WT588D的所有操作都由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口SPI送入。
SPI 协
议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作，因此对WT588D而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据。
使用ATMEGA48的SPI接口直接控制WT588D，因此硬件设计相对比较简单。
ATMEGA48作为SPI主设备，WT588D作为SPI从设备。
ATMEGA48通过/SS片选WT588D,MOSI 控制线向WT588D发送控制信息，播放相应的语音信息。
当WT588D读到语音尾端时，会产生一个中断，ATMEGA48接收此中断，播放下一段语音。
具体引脚连接如下：
1、ATMEGA48的SS与WT588D的CS相连，当ATMEGA48对WT588D进行操作时，选通此芯片。
2、ATMEGA48的MOSI与WT588D的DATA相连，进行数据的传输。
3、ATMEGA48的SCLK与WT588D的CLK相连，提供串行数据的时钟。
4、ATMEGA48的中断线与WT588D的BUSY相连，可以作为语音播放完毕的中断信号。
5、WT588D可以设置为DAC（外接功放）输出或者PWM（直接驱动喇叭）输出，播放选中的语音信息。
4 软件实现
本文使用ATMEGA48的SPI接口直接控制WT588D，对其相应的地址进行读操作，完成选定语音的播放。
SPI收发程序往往是一段采用轮循方式完成收发的简单代码，也就是单片机通过MOSI寄存器发送数据。
同时根据查询MOSI状态寄存器的状态来判断是否能发送下一个数据。
在此过程中，单片机处于死等的状态，不能进行任何其它任务的执行。
对于高速的AVR 来讲，采用这种方式大大降低了MCU的效率，无法发挥其高速、高效的特点。
同时，由于ATMEGA48在完成语音回示的同时，还需要完成语音通话、故障记录等功能，因此需要MCU能更高效地完成SPI收发功能。
在使用ATMEGA48时，根据芯片本身的特点（片内大容量RAM，适合采用高级语言编写系统程序），使用了一种新的方法，采用接收和发送缓冲器加中断的方法，编写高效可靠的SPI 收发程序。
基本思路如下：
1、发送数据时，如果MOSI数据寄存器为空，则直接将需要发送的数据填入MOSI数据寄存器，由单片机自动完成数据的发送。
2、发送数据时，如果MOSI数据寄存器不为空，也就是说有待发的数据，此时将需要发送的数据填入发送数据缓冲区（构建在ATMEGA48的RAM中）。
单片机将数据置入发送缓冲区中，就算已经完成了数据的发送，可以执行别的指令，这样，充分发挥了其并行高速运行的特点。
本文在中断处理程序中完成对发送缓冲区数据的处理。
每次MOSI数据寄存器数据发送完成，都会产生一个中断，因此当产生中断时，表明前一个数据已经发送完成，将待发的发送缓冲区数据置入MOSI数据寄存器，进行数据的自动发送。
以下为SPI数据发送程序和SPI中断处理程序，流程分别。
图2 数据发送程序
图3 中断处理程序
采用缓冲加中断的SPI发送方法，能够高效地完成数据的收发，提高MCU的效率，具有以下优点：
l、采用两个8字节的接收和发送缓冲器来提高MCU的效率，如当程序发送数据时，如果SPI口不空闲，就将数据放入发送缓冲器中，MCU不必等待，可以继续执行其它工作。
而SPI
的硬件发送完一个数据后，产生中断，由中断服务程序负责将发送缓冲器中的数据依次送出。
2、数据缓冲器结构是一个线性的循环队列，由读、写和队列计数器3个指针控制，用于判断队列是否空、溢出，以及当前数据在队列中的位置。
3、由于在数据发送程序和中断服务程序中都要对数据缓冲器的读、写和队列计数器3个指针进行判断和操作，为了防止冲突，在数据发送程序中对3个指针操作时临时将中断关闭，提高了程序的可靠性。
5 结语
整个控制系统采用缓冲加中断的SPI发送方法，使用两个数据缓冲器，分别构成循环队列。
这种程序设计思路，不但程序的结构性完整，同时也解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾，实现程序中任务的并行运行，提高了MCU的运行效率，同时这种程序设计的思路对编写UART、I2C的串行通信接口程序都是非常好的借鉴。