干货14数字移动通信系统GSM-R核心网0820(2016)
GSM-R系统介绍
• 组呼寄存器（GCR）：用于存储移动用户的组ID； • 短消息服务中心（SMSC）：负责向MSC传送短消息信
息； • 确认中心（AC）：记录、存储铁路紧急呼叫相关信息。
GSM-R系统介绍
（2）智能网子系统
功能：是在交换子系统中引入的智能网功能实体，实现对 呼叫的智能控制。主要目的是实现操作的便捷程度和 智能程度。
获取区号和组号
最多可定义100000个组 区 (00000 – 99999)
任务: • 储存语音组呼相关数据：包括组呼 参考（组ID和组呼区域）、组呼相关 的用户列表、MSC控制的小区列表。 •与MSC合设于同一物理实体
GSM-R系统介绍
短消息服务中心（SMSC） 提供短消息的存储与转发功能。 短消息业务是信令承载业务，建网初期用户数少，应集 中设置。SMSC应能与全网MSC相互寻址。设置地点应 方便接入全网。
B T S
ADM
终端
ADM
B T S
B T S
AD M
GSM-R系统介绍
电路域数字 应用系统 DSS1
SSS
SMSC
HLR/AuC
No.7
C/D
MSC/VLR E/G
AC
其他通信网 No.7
GMSC
MSC/VLR/GCR/IWF
A
Gr
DSS1 调度交换机
BSS CBC
TRAU Ater
BSC
Abis
呼叫处理功能
(类似固定网的交换机)
移动通信特定的功能
GSM-R系统介绍
MSC
移动业务交换中心
呼叫处理功能 (类似固定网的交换机)
GSM-R铁路综合数字移动通信系统
隧道和地下车站覆盖
GSM-R系统采用特殊的信号传输技术，实现了隧道 和地下车站的有效覆盖，保证了在这些区域的通信 质量。
山区和荒漠覆盖
GSM-R系统具备在山区和荒漠等复杂地形 下的覆盖能力，能够满足在这些区域的通信 需求。
兼容性好
与现有通信系统兼容
GSM-R系统与现有的公众移动通信网络兼容，如GSM、GPRS等，方便用户在铁路沿线及列车上使用 手机、上网等通信服务。
GSM-R铁路综合数字移动通信系 统
目录
• 引言 • GSM-R系统的组成 • GSM-R系统的功能 • GSM-R系统的优势 • GSM-R系统的应用场景 • GSM-R系统的未来发展
01 引言ห้องสมุดไป่ตู้
目的和背景
铁路运输是全球范围内重要的交通方 式之一，保障铁路运输的安全和效率 至关重要。
GSM-R系统是为了满足铁路运输在移 动通信方面的特殊需求而设计的，旨 在提供高效、可靠的通信服务，支持 列车控制、调度、旅客信息等多种应 用。
VS
远程监控
GSM-R系统可以用于远程监控货运列车 的运行状态和货物安全，提高运输安全性 和可靠性。
06 GSM-R系统的未来发展
5G技术在GSM-R系统中的应用
5G技术将为GSM-R系统带来更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的可靠性，提 升铁路运输的安全性和效率。
5G技术将促进铁路移动通信系统的升级，支持更高清的视频监控、更准确的定位和 更智能的调度控制。
列车控制和调度通信
列车控制指令的传输
GSM-R系统能够传输列车控制指令，如启动、停止、加速、减速等，实现对列车的远程控制。
调度指令的传输
调度员可以通过GSM-R系统向列车发送调度指令，如调整列车运行计划、优先级调整等，确保列车的有序运行。
GSM-R-基本介绍
在铁路无线列调作业过程中，每个调度员具有一定的管辖区域。通过利用呼叫区域 限制功能，可以限制调度员呼叫非管辖区内的移动用户。 呼叫区域限制仅适用于点对点呼叫。
eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption）业务允许网络根据 用户的不同优先级在网络资源被占用的情况下实施不同的策略：排队和抢占，另外 还可采用不同的呼叫建立和指配过程以满足不同优先级呼叫对时延的要求。
• 2. GSM-R中CSD业务采用异步透明传输的优点？
• 异步传输保证数据业务的准确性，透明传输提高数据传输速率
• 3.BTS在设备组网方式上分为（星型组网）、（链型组网）、 （树型组网）和（环型组网）。
第26页，共27页。
GSM-R复习题
• 4.哈大高铁BTS组网方式为树型组网。（错） • 5.所有接入紧急呼叫的用户在呼叫结束后都需要AC确认。（对） • 6.哪种业务不是GSM-R典型业务（ C） • A.组呼 B.功能号码呼叫 C.漫游 D.呼叫区域限制 • 7.那种GSM-R设备是沈局没有的？（D）
链型组网对串联的级数有限制，串联的节点数不要 超过5 级。
BSC
BTS
BTS
BTS
第21页，共27页。
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设备组网-树型组网
BTS 树型组网方式适用于网络结构、站点及用 户密度分布较复杂的情况，比如大面积用户与热 点地区或小面积用户交错的地区。
树型组网对串联的级数有限制，一般要求串联不 超过5 级，即树的深度不要超过5层。
GSM-R简介
GSM系统技术基础知识
GSM系统技术基础1.引言GSM全球数字移动通信系统是一种数字移动通信系统，它是一项规模巨大，发展迅速和实用成功的技术。
从开始时只有少数几十个公司从事GSM的工作，每个公司有少数几个专家能够理解欧洲电信标准委员会一ETSI的GSM规范。
而到了现在，已成为有数以百计的公司和众多专家从事GSM系统的工作。
GSM已经不是一项深不可测的技术，它正成为一项可以为运营工程师与维修人员所理解掌握的常规技术。
GSM系统已走出欧洲，向全世界普及。
由于HP公司积极参与欧洲GSM系统规范的制定，HP公司已经成为此方面的专家。
由于良好的内部沟通，HP公司正处于一个极其有利的位置，它可以在全世界范围内，帮助我们的用户，使他们从我们的GSM知识中受益。
本章主要介绍GSM系统的技术基础：1．GSM系统简介。
2．GSM网络结构与空中接口。
3．话音编码和信道类型。
4．建立一个呼叫。
1.1 GSM系统简介首先我们介绍第一节----GSM系统简介。
其内容包括：1．全球移动通信系统2．个人通信网络3．GSM的发展历史全球移动通信系统GSM系统正成为一个全球性的移动通信系统。
在过去的很长一段时间里，人们都认为GSM系统工程是一个欧洲的标准。
但现在，世界上越来越多的国家最终选择了GSM 系统，已使其成为一个泛亚洲的标准。
并且，在南部非洲的许多地区被采用。
GSM900是一种数字蜂窝通信系统，它不同于CT1和DECT这类无绳电话系统。
它和模拟蜂窝通信系统AMPS和TACS系统一样，GSM系统也允许它的用户在一个较大的范围内发送和接收呼叫。
GSM系统使用一个位置寄存器来登录所有手机的位置，从而允许外界呼叫能够被转移到相应的基站。
而CT2与DECT则和其它无绳系统一样，并没有这种位置跟踪的能力。
它们的工作方式更像传统的家用无绳电话（CT0和CT1），只能在指定的范围内接收指定基站的呼叫与通话。
个人通信网络个人通信网络（PCN）最早是在英国开始的。
GSM数字移动通信系统介绍(PPT83页)
下行 810-826
（1429-1453）
TDMA
日本
二、 GSM系统主要性能简介
1、发射频率：上行890-915MHz 下行935-960MHz
2、多址方式：TDMA 3、双工方式：FDD 4、双工间隔：45MHz 5、载波频道间隔：200KHz，共124载频。
6、语音编码：规则脉冲激励长期预测编码 （RPE-LPC），语音编码速率13kbps。
*无线信道管理 -信道配置管理 -无线业务信道管理：无线信道指配、无线业务信道监视、 跳频管理、空闲无线业务监视、业务信道功率控制、业务 信道释放、 -广播、公共控制信道管理：随机接入、寻呼消息 -专用信道管理：链路监视、信道释放、功率控制、无线信 道指配
A接口功能（续）
*资源指示：BSS向MSC汇报空闲无线信道状态 *信道编码解码 *码型转换/速率适配 *互通功能：对其他网络数据呼叫的互通功能由MSC完成 *测量信息：空中链路、业务流量测试，MS报告，BSS接收
和预处理，传送给MSC处理。 *切换：小区内、小区间、外部切换 *移动管理：由MSC/HLR/VLR和MS共同完成 *呼叫控制：由MSC/VLR/HLR完成 *安全特性：用户数据密钥管理、用户识别、信令信息保密、
用户鉴权
三、GSM系统的控制与管理
1、GSM识别码 2、 位置区划分 3、位置登记/删除 4、用户管理 5、鉴权与加密 6、呼叫处理过程 7、越区切换/漫游
TACS DCS1800
-HSCSD CDMA2000
NMT450 PCS1900
-GPRS TD-SCDMA
NMT900 PDC
-EDGE
IS95A-CDMA IS95B-CDMA
GSM-R数字集群移动通信系统简介
GSM-R数字集群移动通信系统简介2006年7月1日，随着青藏铁路的全线通车，我国铁路所使用的一种世界上领先的铁路数字移动通信系统也在青藏线上正式投入使用。
这种通信系统就是GSM-R铁路全球移动通信系统。
GSM-R（Global System For Mobile Communications For Railway）系统是欧洲铁路综合调度移动通信系统的简称。
是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
它是在8时隙/200KHz TDMA多址方式GSM蜂窝系统上增加调度通信功能构成的一个综合专用移动通信系统。
它基于GSM的基础设施及其提供的高级语音呼叫业务，提供铁路特有的调度业务，并以此为信息化平台，使铁路部门可以在这个平台上实现铁路管理信息的共享。
GSM-R系统是基于GSM的规范协议，增加了优先级、组呼、广播呼叫等铁路运输专用调度通信功能，适用于铁路通信的需要。
为了完成调度通信的功能，GSM-R系统与GSM系统不同的是在其结构中增加了组呼寄存器（GCR）。
GSM-R系统除了具有语音传送功能外，更重要的是具有数据传送功能，它与GPS卫星定位系统、机车车载计算机结合后能够实现机车和地面之间列车控制信息的实时传送，达到控制列车运行，确保列车安全的目的。
GSM-R网络属于铁路运输指挥专用调度通信系统，因此其网络和业务具有调度通信所要求的封闭性、安全性和实时性特征，要求与外部通信网络只能进行有限的互联互通，即为实现铁路运输指挥业务需要，与铁路专用电话网、铁路各种MIS 信息网络互联互通，一定程度上与公众通信网络互联互通。
同时在铁路运输各工种业务之间也要从技术和管理两方面保证一定的封闭性。
从集群通信的角度来看，GSM-R是在公网GSM技术基础上融合了调度通信功能的专门用于铁路无线通信的数字集群通信系统。
其突出特点是将高速铁路列车自动控制信息的传输与以语音通信为主的调度通信统一纳入同一个无线通信平台。
是一个功能完善、实现通信信号一体化的先进高效的通信系统。
GSMR系统的组成及业务功能
第三章GSM-R系统的组成及业务功能第一节 GSM-R系统概述一、名词解释GSM:全球移动通信系统GSM-R: 全球铁路移动通信系统;GSM-R是铁路综合数字无线通信系统,通过无线通信方式实现移动话音和数据传输,是基于GSM公网而发展起来的一种数字传输技术体制GPS ：全球定位系统,铁路上用于实现列车追踪控制GPRS：通用分组无线业务IN：智能网二、GSM与GSM-R的关系—六大关系GSM-R理论建立在GSM理论基础之上；GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；GSM-R工业以GSM工业为基础；GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础；GSM-R应用开发吸收GSM成功经验；GSM-R的市场铁路专用,GSM公众商用;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,属于第二代铁路数字移动通信系统;三、GSM与GSM-R的关系--业务模型图3-1 GSM与GSM-R业务模型图四、铁路通信为什么要建设GSM-R系统1、既有铁路无线通信系统存在许多问题：1功能单一、系统分散、相互间无法互通、维护成本高;各分散系统主要有：无线列调、站场调车、客运、货运、列检、商检、车号、公务维修、公安等;功能：主要为语音业务,少量数据业务;这些系统均为自行投资建设、独立使用、分散维护,造成设备型号各异,种类繁多,相互间无法互通,维护运营成本较高;2频点固定分配、信道固定使用,频率利用率低,容量有限;铁路无线通信系统主要使用450M频段,共58对频点,固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用,各个部门间不能相互共享,造成频率资源的极大浪费;如北京、徐州、郑州枢纽等地已无频点可供申请使用;既有无线通信系统采用频点信道固定分配的方式,信道长期指配给某一系统通常按专业划分用户使用,当一个信道遇忙时,其它用户只能等待,往往造成该信道上的用户争抢或者出现阻塞,通信质量得不到保证；而信道空闲时,别的系统用户也并不能利用该信道进行通信;这无疑是对频率资源的一种浪费,也制约了用户数量的进一步发展;3话音、数据业务争抢信道,传输可靠性低,数据传输能力差;经测算,在TDCS和CTC区段,当列车运行时速超过250公里时,综合考虑调度命令、行车凭证、车次号、进路预告等数据信息传送和车机联控话音通信需求时,业务密度加大,碰撞概率很大;基于无线列调系统的数据传输速率仅达到s;4枢纽地区干扰严重;枢纽站往往是多条线路的交汇处,通话的无序性,使各个机车台终端会对无线列调信道进行争抢,造成“大信号抑制小信号”的后果;目前,在枢纽车站设置多套车站电台每条线1套,其中部分车站台使用同频工作,这些电台在车站附近形成一个大范围内的同频干扰,降低了车站值班员的行车指挥效率;5既有铁路无线通信不具备网络能力;既有铁路移动终端对讲距离受限;铁路各个无线通信系统分散,不能联合组网,使得各系统之间用户无法进行联络;铁路无线、有线调度网基本独立,无法形成有机融合的整体;6开放系统,不具保密性无线列调系统是开放系统,并未做任何鉴权加密处理,对用户无需进行身份识别,只要无线终端用户频点和调制方式与无线列调相同,便可以加入到无线列调系统内的通信;因此,话音业务可以被接收或窃听,给行车安全带来极大的隐患;此外,公安系统对保密性的要求也很高,现有系统无法达到;2、铁路新业务对铁路通信新的业务需求;1客运专线的业务需求对通信系统在高速情况下的安全性、可靠性、实时性、便捷程度提出了更高的要求;话音类：调度通信、区间通信;数据类：列控信息传送、调度指挥信息传送、行车安全监控信息的传送、旅客综合服务信息的传送等2机车同步控制传输重载货运专线的需求;重载运输中为了实现牵引过程中多个机车头的同时加速、减速、制动,主控机车和从控机车之间需要通过GSM-R无线信道实时传递控制命令,这就是机车同步操控信息传送业务; 通过采用多机车牵引模式,实现机车间的同步操控,达到单列运量2万吨,使用3-4个机车头进行牵引;如果牵引机车操作不同步,就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象,影响运输安全,降低运输效率;为了保证操作的可靠性,利用GSM-R网络提供可靠的数据传输通道,采用无线通信的方式来实现机车间的同步操控;图3-2 机车同步控制传输示意图3车地信息化数据传输的需求;列车与地面之间的无线通信一直是信息化发展中的最薄弱环节;随着铁路的发展,铁路信息化要求的无线数据传输内容越来越多,一方面,列车运行控制、列车安全监控、诊断以及承载货物等实时信息需要传送到地面上来,为实现列车信息实时追踪、客票发售、货运计划、货车追踪、集装箱追踪等提供基础信息,满足铁路路网移动体机车、车辆等实时动态跟踪信息传输的需要；另一方面,以旅客为主体的移动信息,需要在车地之间实时进行传送,为旅客提供多方位的综合信息服务;4有线、无线调度业务融合的需求;3、铁路通信采用GSM-R系统的优势;GSM-R是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;它是基于GSM,并在功能上有所超越的成熟技术,是专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专用系统;它可以满足铁路的特殊需求：1高级语音呼叫,包括：组呼、群呼、增强多优先级与强拆2功能寻址、基于位置的寻址3高速情况下的数据、语音业务的准确传输4数据业务需求;5其系统标准公开,可互联互通；欧洲有成功的标准、工程、试验经验可借鉴;无需从头研发,节约了时间,且支持的厂家为多家,有利于形成良好的竞争局面;第二节 GSM-R系统业务网络构成一、GSM-R的频率资源1、采用无线资源中GSM900MHZ工作频段,上行885-889MHZ移动台发,基站收,下行930-934MHZ基站发,移动台收,共4MH频率带宽;双工收发频率间隔45MHZ,相邻频道间隔为200KHZ;共有21个载频;频道序号从999-1019,扣除低端999和高端1019作为隔离保护,实际可用频道19个;图3-3 无线资源频谱图图3-4 GSM-R频道号对应频率表2、小区频率配置的基本原则：同一个基站的载频间隔不小于400KHz ,相邻基站载频间隔不小于400KHz;3、GSM-R系统的频率资源很紧张,既然这一段频段资源少,为什么不考虑使用更高的频段,比如1800M左右的频率3G所使用的频率无线电波频率越高,在传播过程中造成的衰落就约快,这样一个基站的覆盖范围就越小,则小区半径越小,所以频率是和小区的半径成反比的,频率高,半径小,那么一定的范围内,沿线所建基站就多,这样干扰就大;此外,高速列车要频繁的进行越区切换,其对铁路业务的影响是极大的,容易能造成通信延时以及掉话;4、GSM-R系统使用对称无线信道,采用频分多址FDMA+时分多址TDMA的多址方式;先将4M频谱划分为21个载频,每一个载频分成8个时隙,8个时隙组成一个TDMA帧,即1个载频可以提供8个物理信道时隙,提供给8个用户同时使用,用来传输语音或数据业务;也就是说一个频点可以同时8个用户进行语音或数据的通信;图3-5 时分多址常规的多址方式有三种：频分多址FDMA,时分多址TDMA,码分多址CDMA;FDMA是将规定的频谱划分为若干个规定带宽的信道,每个用户在通信的时候占用一个信道;其是最早广泛应用也最成熟的多址技术,主要用于第一代模拟移动通信系统中;TDMA是将规定的带宽的信道在时间轴上分成一个个时隙,若干个时隙组成一帧;每一帧中的若干时隙构成一个物理信道;其在第二代蜂窝移动通信系统中使用;铁路GSM-R系统也是采用这种多址方式;CDMA的物理信道在时间和频谱上是重叠的,利用码字的正交性来区分不同的物理信道;即在TDMA基础上,在每个时隙上承载多个正交码型,属于第三代移动通信技术3G;二、GSM-R承载的铁路业务;1、电路域业务：目前,高铁GSM-R系统所承载的电路域数据业务主要有C3列控及调度语音业务;电路域业务又分为电路域数据业务和电路域话音业务;电路域数据业务:列车控制信息C3列控业务;电路域话音业务：调度移动通信语音基础语音业务、高级语音业务;GSM-R除了提供基础语音通话功能外,还具备较高级的语音功能,如：优先级与强拆eMLPP、语音组呼VGCS、语音广播VBS;优先级与强拆:包括两个方面：优先级和资源抢占;优先级是指在呼叫建立时给该呼叫指配一个优先级,该呼叫可以此级参与网络资源的竞争和调配;资源抢占是指当网络中没有空闲资源可用时,具有较高优先级的用户可以抢占强拆低优先级的用户的信道资源进行通信;语音组呼：一个讲话呼叫的发起人,多人聆听;当发起人停止讲话,某个人需要讲时,需要先进行申请,同意后也可以讲话;语音广播：只能由发起人讲话,其他人听没有讲话的权力;语音组呼和语音广播可以用于实现调度的指挥、紧急通知等,尤其适用于铁路的行车指挥调度部门;电路域业务主要针对于那些对实时性要求较高,又要十分准确的传递信息,具有最高或者较高的优先级的业务;一般用于列车控制,调度语音指挥行车,铁路应急指挥通信等重要的业务;采用电路交换数据传输方式,配置固定信道,无法和其他信道共享,以此来保证传输的实时性和准确性;电路交换数据传输通过占用一条话音信道提供端到端的数据传输;建立完成后,每条链路数据独占一个时隙即一个信道,数据传输速率最高为 ;2、分组域业务;目前,一般高铁线路GSM-R系统所承载的分组域数据业务主要有无线车次号信息、调度命令、近路预告信息;分组域数据业务主要针对于那些对实时性要求较低与电路域业务相比,突发性强,有一定的数据量的业务;采用分组交换技术,可以高效传输数据和信令,只有当传输数据时才占用网络资源;优化了对网络资源和无线资源的利用,同时提高了传输的速率;无线资源中的一个频点即一个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙;这些时隙能为用户所共享,且上行链路和下行链路的分配是独立的;可以同时使用8个时隙进行数据传输,最高速率可达理论值;我国铁路发展基于GSM-R的GPRS业务,是根据我国铁路运输对通信业务需求量大、但频率资源紧张的实际情况而进行的技术决策;为提高有限的频率资源利用率而引入的在我国铁路GSM-R系统可以使用的频率只有4M;GSM-R系统内加入GPRS,把一些特定的铁路业务来通过GPRS进行分组传输,以提高频率的利用率;3、智能业务1功能号注册、注销与管理业务利用智能网数据库管理功能实现机车功能号注册、注销以及管理;2增强型接入矩阵业务根据主、被叫的身份进行呼叫裁决,判断是否允许呼叫继续;3功能寻址业务根据被叫用户所承担的功能来发起呼叫,而不是根据被叫用户的号码来寻址;主要用于解决固定用户呼叫移动用户,即调度员和车站值班员呼叫机车司机或手持台用户;4位置寻址业务将移动用户发起的呼叫,路由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址;这个功能主要用于解决移动用户呼叫固定用户,包括司机或运营手持台用户呼叫调度员和当前车站值班员等;三、GSM-R小区覆盖1、GSM-R小区形状;GSM-R网络是沿路铁路线方向布放基站铁塔,铁塔顶端安装定向天线,以形成沿铁路线椭圆型的全向小区;在话务量较大但对于速度要求较低的编组站则采用扇行小区覆盖;人口密度不高的低速路段和轨道交织处一般是农村地区的采用全向小区覆盖;2、频率复用;铁路GSM-R 系统线状覆盖的频率复用：图3-6 频率复用示意图在系统中会给每一个小区的基站分配一组信道,只要相隔距离足够远,相同的信道可以在另一个小区重复使用;把若干个使用全部频率的小区组成的集合称为一个簇,把不同簇中使用相同频率的小区成为同频小区;任2个同频小区之间的距离成为同频复用距离;为了避免同频小区之间的干扰,必须选定合适的同频复用距离;图3-7 同频复用距离其中：小区半径R/小区簇、小区簇内的小区数N 、同频复用距离D 、同频复用比Q3、GSM-R 的干扰有线通信是可以基本上不考虑干扰问题的,而无线通信首先要考复用距离f1 f2 fn f1 f2 fnR N D 3=N R D Q 3==虑的就是干扰问题,这是有线通信与无线通信最大的不同之处;1同频干扰：由于采取频率复用,在同频小区之间产生的干扰;通常我们用同频干扰信噪比C/I来衡量接收机的接收质量;小区簇的N 值决定了移动台的接收信噪比,同时也决定了系统的容量;所以只要指定一个能够保证话音质量的接收门限电平,就能够确定簇的大小和频率复用的方案;图3-8 同频干扰第一代移动通信：要求信噪比〉20dB,即有用信号为干扰信号的100倍以上;第二代移动通信：要求信噪比〉9dB,即有用信号为干扰信号的10倍左右;而这是对公网GSM系统而言,对于铁路通信,由于其中包括了很重要的列车控制、调度命令等业务,所以对GSM-R来说,为了保证其更高的安全性,要求信噪比〉12dB;现有的GSM公网采用的小区复用模型,其信噪比〉9dB,不适合与铁路专网使用;2邻道干扰：由与所用频率相邻的频率产生的信号干扰;可以通过避免在相邻小区之间分配连续的频率,同时使相邻小区之间的频率间隔最大来减小邻道干扰;4、信道分配方法固定信道分配：每个小区分给一组信道,该小区的用户只能使用这一组信道,如果出现信道全部被占用情况,新的呼叫就会被拒绝,只有存在空闲信道时,才能再发起呼叫;GSM—R电路域业务采用固定分配,其特点是信道资源利用率低,但接入所用时间短,业务质量高;动态信道分配：每个小区不是固定使用一定的信道,而是多个小区可以使用相同的信道,每个小区的信道数是不固定的;当业务量大时,分配给该小区的信道数就多,业务量减小时还可以再把这些信道分配给其他小区使用;小区的信道分配由移动交换中心来管理和执行分配; GSM—R分组域业务采用动态分配,其特点是信道资源利用率高,但接入所用时间长,业务质量低;5、提高系统容量的方法随着用户数量以及业务的增长,需要不断提高系统容量;通常采用小区分裂和划分扇区两种方法;小区分裂：将业务量增大的小区分成更小的小区,分裂后每个小区都有自己的基站,基站的天线高度要相应降低,发射机功率也要减小;通过基站数量增加,使得单位覆盖面积内的信道数增加,从而提高频率的复用率,增大系统容量;图3-9 小区分裂划分扇区：保持小区半径不变,通过使用定向天线来减小同频小区数,使用定向天线,天线的辐射范围只限定于一定特定扇区,这样原来的同频小区中只有一部份小区能对其产生干扰;图3-10 划分扇区6、GSM-R系统位置理论在GSM-R网络中,有几类与区域有关的概念：小区：一个BTS基站收发机所覆盖的全部或部分区域扇区,是最小的可寻址无线区域;位置区：移动台可以任意移动但不需要进行位置更新的区域,一个位置区由一个或多个小区组成;当MSC移动交换中心寻找移动台时,只需在移动台所属的位置区进行呼叫,而不需要在整个MSC区内呼叫移动台;MSC区：一个MSC管辖下的所有覆盖区域,一个MSC区由一个或若干个位置区组成;服务区：移动用户可以获得服务的所有区域;位置区位置区位置区图3-11 位置理论示意图移动用户在位置区中必须进行位置登记,移动台的位置信息储存在位置寄存器功能单元HLR归属位置寄存器和VLR拜访位置寄存器中;移动台要不断地向MSC的VLR提供自己的位置信息,这一个过程叫位置更新,主要是在移动台闲时;将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的移动台转换到新的业务信道上的过程叫切换,切换主要是在同网络中;在归属GSM-R网络外的其他GSM-R网络中使用移动业务称漫游;漫游主要是不同网络之间;7、GSM-R系统常见的六种网络覆盖方式：1单MSC单BSC的单网线性覆盖;;2单MSC单BSC的单网交织覆盖MSC 4单MSC双BSC的交织覆盖不同站址;MSC5双MSC双BSC的双网交织覆盖不同站址;6双MSC双BSC的双网冗余覆盖同站址;8、郑西高铁GSM-R系统;1根据铁道部统一安排,郑西高铁GSM-R核心网设在西安;核心网包括移动交换子系统SSS、通用分组无线业务GPRS子系统、运行和业务支撑子系统OSS; 核心网设备采用北电设备,在西安设置2套基站控制器BSC设备、编译码和速率适配单元TRAU设备、分别负责管辖A、B层基站BTS设备;BSC与基站间按每3-5个基站共用一个2M/E1环路设计;全线共设基站190个,郑州局管内121个;2郑西高铁GSM-R网络采用单网交织冗余覆盖方案,即1、3、5…奇数站组成一层网,2、4、6…偶数站组成另一层网;当某一个基站出现故障时,相邻两个小区的覆盖电平仍然能够达到系统规定的性能要求BSCA1 2 3 4 5 6BSCB图3-12 郑西GSM-R网络覆盖图图3-13 郑西高铁沿线基站厢房以及铁塔图3-14 铁塔上的定向天线3郑西一般车站采用O3站型业务量较大的站区考虑扩容,沿线基站采用O2站型0为全向型, O3配置3个载频,1个BCCH 广播控制信道,2个TCH业务信道, O2配置2个载频,一个BCCH有8个信道,除去广播控制信道,可用来传业务的信道7个,一个TCH有8个信道,全部可以用来传业务;每个小区固定4个信道用来传列控信息;GPRS信息如：调度命令、进路预告信息、无线车次号信息等采用1+3的方式;第三节 GSM-R系统网络结构和功能一、我国GSM-R数字移动通信系统由七个相关子系统构成：网络交换子系统SSS、基站子系统BSS、操作维护子系统OSS、通用分组无线业务子系统GPRS、智能网子系统IN、固定接入交换子系统FAS和无线终端系统;通过交换子系统SSS中的网关移动交换中心GMSC实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通如信号专业的无线闭塞中心RBC;通过通用分组无线业务系统GPRS中的网关GPRS业务支持节点GGSN实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通如：GRIS接口服务器、信号专业CTC;图3-15 GSM-R系统网络结构与其它系统连接示意图二、GSM-R系统的网络结构：图3-16 GSM-R系统网络结构图MS是接入GSM-R网络的用户终端,通过无线接口Um接入到网络中;基站子系统BSS由一个基站控制器BSC和若干个基站收发机BTS 组成,BTS主要负责与一定覆盖区域内的移动台MS进行通信,并对空中接口进行管理;BTS与BSC之间通过Abis接口通信;BSS中还可能存在编码速率适配单元TRAU,它实现GSM-R编码速率向标准的速率的转换;Abis接口属于私有协议,厂家自己定义.即BSC与BTS一定要使用同一厂家的设备;BSC和BTS连接的设置： 3－5个BTS环形组网,构成与BSC的链接;每个环使用2个2M传输通道;一BSS 基站子系统结构：图3-17 BSS子系统结构图BSS通过无线接口直接与移动台相连,负责无线发送/接收和无线资源管理,通过A接口与NSS相连,实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信连接,并且传送系统信令和用户信息;在BSS 中,BTS主要负责无线传输,BSC主要负责控制和管理,如果加入TRUA 速率适配单元,主要为了减少PCM链路数量;1、BSC通用结构和功能图3-18 BSC 结构图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,以及提供无线网络的运营与维护功能;一台BSC 可以管理一个或多达几十个BTS;BSS 通过无线接口Um 与移动台MS 、机车台等移动终端相连,负责无线发送/接受和无线资源管理；通过A 接口与SSS 相连,实现移动用户之间与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;2、BTS 通用结构和功能图3-19 BTS 结构图BTS 是网络固定部分与无线部分之间进行通信的中继,移动用户过空中接口与BTS 连接;BTS 能够进行语音、数据和短消息的传输,并完成信号处理、无线测量预处理、切换、功率控制等基于无线接口的功能;BS BSC 耦合系统 耦合系统 TRX n TRX n-1 TRX 2TRX 1 BCF 耦合系统 耦合系统 TRX n TRX n-1 TRX 2 TRX 1 耦合系统 耦合系统TRX n TRX n-1 TRX 2 TRX 1 扩展机柜基本机柜 BTS天线TRX是BTS中最主要的设备; 一台TRX管理着一个TDMA帧8个时隙,8个物理信道;3、TRAU通用结构和功能图3-20 TRAU结构图TRAU能够将13kbit/s的话音或数据转换成标准的64kbit/s的数据,实现编码速率转换,减少了BSC中PCM链路的数量;二网络交换子系统NSS一般由6个功能实体组成,分别是移动交换中心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,互连功能单位IWF;NSS中还可以有实现语音组呼和语音广播的实体组呼寄存器GCR;图3-21 NSS结构图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;MSC是NSS的核心,MSC的核心是交换功能,它用于建立业务信道和在MSC之间或与其他网络之间交换信令消息；它与其他网络互连时可以采用E1中继线,提供30路用户信道,或采用T1中继线,提供24路用户信道;GMSC为网关MSC,具有路由功能,作为固定网络和移动网络之间的一个接入单元,提供业务和功能接入;网络可以在全部MSC 中选出一些MSC作为GMSC;与MSC相连的是VLR,VLR管理在一个MSC区内漫游移动用户信息的动态数据库；一个VLR可以管理一个或多个MSC;HLR存储的是在网络中永久注册的移动用户的静态信息,如用户信息、承载和定制的用户信息等；一个GSM-R网络中可以不止有一个HLR,它的数量决定用户的数量和系统容量;AUC完成对用户的鉴权及为移动台与网络之间的无线通信加密；设备识别寄存器EIR可用可不用,互连功能单位IWF能够提供不同网络与GSM-R网络之间的协议转换;作为GSM-R网络的特有组件GCR,用于存储移动用户的组ID、移动台发起语音组呼VGCS和语音广播VBS参考的小区信息及发起呼叫的MSC是否负责处理呼叫的指示;GSM-R采用信令系统,是一种公共信令;。
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
数字移动通信系统GSM-R核心网.
数字移动通信系统GSM-R核心网.数字移动通信系统 GSMR 核心网在当今高度信息化的时代，铁路运输的安全和效率对于国家的经济发展和人民的出行至关重要。
数字移动通信系统 GSMR（GSM for Railway）作为专门为铁路通信设计的数字移动通信系统，其核心网在保障铁路运营的稳定、高效和安全方面发挥着关键作用。
GSMR 核心网是整个 GSMR 系统的控制和管理中心，它负责处理呼叫控制、用户数据管理、移动性管理等重要功能，以确保铁路通信的顺畅和可靠。
首先，呼叫控制是 GSMR 核心网的一项基本任务。
当铁路工作人员需要进行通信时，核心网会接收并处理呼叫请求。
它会根据用户的权限和当前网络的资源状况，为呼叫建立合适的连接路径。
无论是语音呼叫还是数据呼叫，核心网都要迅速而准确地完成路由选择和连接建立，以保障信息的及时传递。
比如，列车司机与调度员之间的紧急通话，必须在最短时间内接通，以确保列车运行的安全。
用户数据管理也是核心网的重要职责之一。
GSMR 系统中的每个用户都有相关的身份信息、权限级别和服务配置等数据，这些数据都存储在核心网的数据库中。
核心网需要对这些数据进行有效的管理和维护，确保用户信息的准确性和完整性。
同时，当用户的状态发生变化，如位置更新、权限调整等，核心网要及时更新相应的数据，以提供准确的服务。
移动性管理是 GSMR 核心网的另一个关键功能。
由于铁路运输的特点，用户（如列车上的工作人员）在移动过程中会不断跨越不同的基站覆盖区域。
核心网需要实时跟踪用户的位置变化，并在用户移动时，确保通信的连续性和稳定性。
当用户从一个基站覆盖区域移动到另一个区域时，核心网要迅速进行切换控制，使通话和数据传输不受影响。
为了实现这些功能，GSMR 核心网采用了一系列先进的技术和架构。
它通常由多个网络节点组成，包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）等。
移动交换中心是核心网的核心组件之一，它负责处理呼叫的建立、释放和切换等功能。
GSM-R
GSM-R在列控系统中的应用班级：姓名学号：GSM-R 作为铁路专用通信技术，正在世界铁路范围内得到越来越广泛的应用，发展GSM-R 已经成为我国铁路的技术政策。
近年来，GSM-R 数字移动通信网络在青藏、大秦和胶济线的应用取得成功，客运专线建设也将采用GSM-R 作为调度通信、列车控制和移动信息传输等的综合平台。
我国铁路发展GSM-R 的目标是在全路建立移动通信网络，利用通信手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接，确保列车平稳、高速、安全运行。
1 基于GSM-R 的列车控制系统基于GSM-R 的列车控制系统是在车载设备和地面设备之间，利用无线通信系统双向传输列车控制信息，可以实现地面对列车的闭环控制（见图1）。
目前，相对比较成熟的有欧洲列车控制系统（ETCS）、北美增强型列车控制系统（ITCS）和应用于重载运输的机车同步操作控制系统（LOCOTROL）。
从图 1 可以看出，基于GSM-R 的列控系统主要包括三个部分：地面子系统、车载子系统和GSM-R 网络。
另外，还有一些外部接口，如列车接口、联锁设备、调度集中设备等。
图1基于GSM-R的列控系统结构图地面子系统中的无线闭塞中心（RBC）是一个安全计算机系统，根据来自外部信号系统（如联锁设备）的信息以及与车载子系统交换的信息，经过计算，产生发送给列车的消息。
这些许可列车运行的消息，保证列车在RBC的管辖范围内安全运行。
列控G S M -R 接入服务器主要用于连接RBC 和GSM-R 网络，可以方便实现接入控制。
车载子系统的核心也是一个安全计算机系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。
地面子系统和车载子系统之间的信息交换由GSM-R 网络实现，并且列控信息在网络中要安全、可靠、及时地传递。
2列控数据传输对GSM-R 业务的要求2.1 基本承载业务车载设备和R B C 之间的列控数据传输需要GSM-R 网络提供满足电路交换模式的数据传输、非限制数字信息（UDI）、全速率无线信道、非语音/ 数据交替、异步透明传输模式等要求的承载业务。
GSM-R系统介绍
固定终端：调度台、车站台、有线电话等 移动终端：机车综合无线通信设备CIR、通用手持台GPH、运营手持台OPH、列尾设备等
语音业务
点对点呼叫
多方通话 广播呼叫 语音组呼 铁路紧急呼叫 公众紧急呼叫 位置寻址 功能寻址 多优先级和强拆 呼叫限制 呼叫转移/呼叫等待… ……
OPH
OPH
GSM-R系统网络要素
交换子系统(SSS)
建立在移动交换中心MSC上，由MSC、HLR、SMSC、AC等构成。 负责端到端呼叫、用户数据管理、移动性管理、固定网络连接等。
智能网(IN)
以业务应用节点SCP为核心，由SCP、SSP、IP、SMS及SCE构成。 实现功能寻址、位置寻址、呼叫限制、智能短信业务等。
3. 299组内用户进行小组通话。非调度身份的用 户采用按讲方式进行单工通话，调度身份的 用户的通话则是双工的。
4. 通话完毕，所有用户必须向确认中心发送紧 急呼叫通话确认信息，包括用户身份、优先 级、通话时长等。
FF
01: 本务机司机
02～05: 补机司机
08: 运转车长
10～11：列车长
29：列检人员
31：乘警长
40～49：ETCS/CTCS ……
G I D
201: 当前调度辖区组呼 210: 当前车站基站区组呼 220: 相邻3车站及区间组呼 ……
L1L2L3L4L5
T+Y+XX
L1L2: 位置区号, 按部、路局、地区统一分配 T: 编组类型, 5: 调车组；其它为预留
适应高速移动应用环境
GSM-R的发展 (一)
GSM-R的提出
1993年：国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准组织(ETSI)协商提出 1995年：经UIC评估并最终确认 欧洲铁路通信信号一体化发展项目 -- 欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)
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
2018/11/15
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
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高原缺氧
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生态脆弱(环保)
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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
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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
GSM-R演示文稿
四、GSM-R原理简介（6）
• 组网方式
GSM-R由核心网和无线网组成，核心网采用二级网络结构，设立 移动业务大区汇接中心（TMSC）和本地网端局（MSC）。无线网络是 由铁路沿线、车站内的一些小区（一个基站或基站的某个扇区覆盖的区 域）组成。
四、GSM-R原理简介（7）
• GSM-R中用到的关键技术
四、GSM-R原理简介（1）
• • • • • GSM-R系统结构 线状覆盖 频率配置 组网方式 GSM-R中用到的关键技术
四、GSM-R原理简介（2）
• GSM-R系统结构
GSM-R通信系统主要由交换子系统（SSS）、基站子系统 （BSS）、运行与维护子系统（OMC）、通用无线分组业务子系 统（GPRS）、终端子系统及移动智能网子系统（IN）六大部分组 成，如下图所示。
二、我国GSM-R的发展过程及应用 （1）
我国铁路无线列车调度通信制式经历了四十多年的运营，其无线 通信也是使用单信道模拟制式。无线通信系统采用频点，信道，固定 分配的方式，固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用， 各个部门间不能相互共享，造成频率资源的极大浪费，铁路无线通信 系统枢纽地区干扰严重不具备网络能力，移动终端对讲距离受限，邻 站交界区易发生业务中断，各个无线通信系统分散，不能联合组网， 使得各系统之间用户无法进行联络，无线、有线调度网基本独立，无 法形成有机融合的整体。无线列调系统是开放系统，并未做任何鉴权 加密处理，对用户无需进行身份识别，只要无线终端用户频点和调制 方式与无线列调相同，便可以加入到无线列调系统内的通信。因此话 音业务可以被接收或窃听，给行车安全带来极大的隐患。
五、GSM-R厂商及成功案例
GSM-R网络设备商有西门子、北电和华为等，三个厂商在GSM都有 着丰富的工程经验。西门子在运输、车辆、通信信号等交通领域综合实力 很强，其GSM-R设备已经应用在瑞典、荷兰、英国等国家和我国胶济铁 路。北电网络公司的GSM-R设备已应用到德国、法国、英国等国家和我 国青藏铁路。华为公司是国内能够提供GSM-R成套设备的厂商，其设备 已应用于大秦铁路。
GSM-R数字移动通信网络技术体制
GSM-R数字移动通信网络技术体制Technical Specification for the GSM-R Digital Mobile Communication Network（暂行）二○○八年十月目次I前言 (II)GSM-R数字移动通信网技术体制（暂行） (1)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 符号和缩略语 (2)5 总则 (4)6 业务与功能 (5)7 系统结构 (6)8 移动交换网 (10)9 智能网 (13)10 通用分组无线业务网 (15)11 频率配置 (18)12 编号计划 (18)13 用户管理 (19)14 服务质量要求 (19)15 运行与业务支撑系统 (21)16 主要设备进网要求 (24)《GSM-R数字移动通信网技术体制（暂行）》条文说明 (26)前言本技术体制根据《关于印发<2008年铁道部标准项目计划>的通知》（铁科技函[2008]230号）进行编制，是中国铁路GSM-R数字移动通信网（以下简称“GSM-R网”）系列技术规范文件之一，该系列文件包括7类共计40项技术规范，其中：1、综合类包括《GSM-R数字移动通信名词术语》1项；2、系统类包括《GSM-R数字移动通信网技术体制》等5项；3、工程类包括《GSM-R数字移动通信系统工程设计规范》等4项；4、设备类包括《GSM-R数字移动通信网设备技术规范第一部分：调度台和车站台》等6项；5、应用业务类包括《GSM-R数字移动通信应用技术条件第一分册：调度通信系统》等9项；6、设备测试类包括《GSM-R数字移动通信网设备测试规范第一部分：智能网子系统》等6项；7、接口技术要求及测试类包括《GSM-R数字移动通信网接口技术要求及测试规范第一部分：交换子系统与基站子系统间接口（A接口）》等9项。
随着网络和业务的发展，还可能继续完善升级并制定后续的相关规范。
本技术体制规定了中国铁路GSM-R数字移动通信网的业务和功能、网路结构、网路组织、编号计划、频率配置、服务质量、接口与信令、支撑系统、主要设备进网要求等内容，为GSM-R网络规划、产品开发、工程设计、网路组织、设备配置、运行管理等提供技术依据，是网络规划与建设、管理和维护的指导性文件。
GSM-R通信系统解析
GSM-R(GSM for Railway)GSM,全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，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，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
全球贸易组织(GSMA)GSM-R数字集群移动通信系统简介2006年7月1日，随着青藏铁路的全线通车，我国铁路所使用的一种世界上领先的铁路数字移动通信系统也在青藏线上正式投入使用。
这种通信系统就是GSM-R铁路全球移动通信系统。
GSM-R（Global System For Mobile Communications For Railway）系统是欧洲铁路综合调度移动通信系统的简称。
是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
它是在8时隙/200KHz TDMA多址方式GSM蜂窝系统上增加调度通信功能构成的一个综合专用移动通信系统。
它基于GSM的基础设施及其提供的高级语音呼叫业务，提供铁路特有的调度业务，并以此为信息化平台，使铁路部门可以在这个平台上实现铁路管理信息的共享。
GSM-R系统是基于GSM的规范协议，增加了优先级、组呼、广播呼叫等铁路运输专用调度通信功能，适用于铁路通信的需要。
为了完成调度通信的功能，GSM-R系统与GSM系统不同的是在其结构中增加了组呼寄存器（GCR）。
GSM-R系统除了具有语音传送功能外，更重要的是具有数据传送功能，它与GPS卫星定位系统、机车车载计算机结合后能够实现机车和地面之间列车控制信息的实时传送，达到控制列车运行，确保列车安全的目的。
GSM-R网络属于铁路运输指挥专用调度通信系统，因此其网络和业务具有调度通信所要求的封闭性、安全性和实时性特征，要求与外部通信网络只能进行有限的互联互通，即为实现铁路运输指挥业务需要，与铁路专用电话网、铁路各种MIS 信息网络互联互通，一定程度上与公众通信网络互联互通。
2024年移动通信核心网基础知识培训
移动通信核心网基础知识培训一、引言移动通信网络是现代通信技术的重要组成部分，为全球数十亿用户提供无线通信服务。
核心网作为移动通信网络的关键部分，负责处理用户通信请求、数据传输、信令控制等功能。
为了帮助大家更好地了解移动通信核心网的基本知识，我们特此举办此次培训。
本培训将从移动通信核心网的概述、架构、关键技术、发展趋势等方面进行详细讲解，旨在提高大家对移动通信核心网的认知水平，为我国移动通信事业的发展贡献力量。
二、移动通信核心网概述1.定义与作用移动通信核心网（MobileCoreNetwork）是指移动通信网络中负责处理用户通信请求、数据传输、信令控制等关键功能的部分。
核心网是移动通信网络的大脑和心脏，负责将用户数据从发送端传输到接收端，并确保通信过程的安全、稳定、高效。
2.发展历程移动通信核心网的发展历程可以分为几个阶段：第一代移动通信网络（1G）采用模拟通信技术，核心网主要实现语音通信功能；第二代移动通信网络（2G）采用数字通信技术，核心网开始支持数据业务；第三代移动通信网络（3G）引入了分组交换技术，核心网支持更高速的数据传输；第四代移动通信网络（4G）采用全IP架构，核心网实现高速、高效的数据传输；第五代移动通信网络（5G）进一步优化核心网架构，支持更高速度、更低时延的通信需求。
三、移动通信核心网架构1.总体架构（1）接入网：负责将用户设备接入移动通信网络，包括基站、控制器等设备。
（2）传输网：负责将接入网与核心网之间的数据进行传输，包括光纤、微波等传输设备。
（3）核心网：负责处理用户通信请求、数据传输、信令控制等功能，包括移动交换中心（MSC）、服务网关（SGSN）、分组数据网关（GGSN）等设备。
（4）支撑系统：为核心网提供运营、维护、管理等功能，包括业务支撑系统（BSS）、运营支撑系统（OSS）等。
2.主要设备与功能（1）移动交换中心（MSC）：负责处理语音通信、短信业务、信令控制等功能。
14.数字移动通信系统GSM-R核心网(20140820)
14数字移动通信系统核心网14.1 一般规定14.1.1铁路数字移动通信系统（以下简称GSM-R ）包括核心网、无线网和运维支撑系统。
14.1.2 GSM-R 核心网由移动交换子系统 （SSS ）、移动智能网子系统 （IN ）、通用分组无线业务 子系统（GPRS ）、分组域数据传输接口设备等组成。
（1） 移动交换子系统包括移动交换中心（ MSC ）、拜访位置寄存器（VLR 、、归属位置寄存 器（HLR ）、鉴权中心（AuC ）、互联功能单元（IWF ）、组呼寄存器（GCR ）、短消息服务中心 （SMSC ）、确认中心（AC 、等。
（2） 移动智能网子系统包括 GSM-R 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 、以及业 务生成环境点（SCE P ）等。
（3） 通用分组无线业务子系统包括服务 GPRS 支持节点（SGSN ）、网关GPRS 支持节点 （GGSN ）、域名服务器（DNS ）、远端拨入用户验证服务（ RADIUS 、等。
（4） 分组域数据传输接口设备包括 GPRS 归属服务器（GROS 、、行车指挥业务系统 GPRS 接口服务器（GRIS ）、监测业务系统 GPRS 接口服务器（M-GRIS 、等。
14.1.3 GSM-R 全网共用设备包括设置在北京、 武汉的智能网业务控制点 器（HLR/AuC ）、短消息中心（SMSC ）、远程接入认证服务器GPRS 归属服务器（GROS 、等，北京、武汉共用设备互为主备，14.2网络管理14.2.1 网管设置及职责（1） GSM-R 核心网设备维护单位设置移动交换子系统网管 据业务子系统网管（OMC-D ）等，负责核心网设备的日常维护、 运用质量分析等工作。
（2） GSM-R 全网共用设备维护单位设置铁路 GSM-R 系统共用设备网管，负责共用设备 的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
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14 数字移动通信系统核心网
14.1 一般规定
14.1.1 铁路数字移动通信系统（以下简称GSM−R）包括核心网、无线网和运维支撑系统。
14.1.2 GSM−R核心网由移动交换子系统（SSS）、移动智能网子系统（IN）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、分组域数据传输接口设备等组成。
（1）移动交换子系统包括移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AuC）、互联功能单元（IWF）、组呼寄存器（GCR）、短消息服务中心（SMSC）、确认中心（AC）等。
（2）移动智能网子系统包括GSM-R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）以及业务生成环境点（SCEP）等。
（3）通用分组无线业务子系统包括服务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）、域名服务器（DNS）、远端拨入用户验证服务（RADIUS）等。
（4）分组域数据传输接口设备包括GPRS归属服务器（GROS）、行车指挥业务系统GPRS 接口服务器（GRIS）、监测业务系统GPRS接口服务器（M−GRIS）等。
14.1.3 GSM−R全网共用设备包括设置在北京、武汉的智能网业务控制点（SCP）、归属位置寄存器（HLR/AuC）、短消息中心（SMSC）、远程接入认证服务器（RADIUS）、域名服务器（DNS）、GPRS归属服务器（GROS）等，北京、武汉共用设备互为主备，定期倒换。
14.2 网络管理
14.2.1 网管设置及职责
（1）GSM−R核心网设备维护单位设置移动交换子系统网管（OMC−S）、通用分组无线数据业务子系统网管（OMC−D）等，负责核心网设备的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
（2）GSM−R全网共用设备维护单位设置铁路GSM−R系统共用设备网管，负责共用设备的日常维护、数据配置、障碍处理、性能和运用质量分析等工作。
14.2.2 业务、障碍处理
（1）铁路局管内GSM−R相关的业务、障碍由本局核心网指挥处理。
（2）全网共用设备主用方负责受理全路与GSM−R系统共用设备有关的GSM−R业务障碍，并负责组织备用方和其他相关GSM−R核心网进行障碍处理。
14.2.3 全网共用设备网络管理
（1）全网共用设备主用方负责两地共用设备中用户数据、业务数据制作；网络数据（信令、路由等）由主备用方分别制作和维护。
（2）全网共用设备异地主备用状态应定期进行倒换，由主用方负责指挥。
（3）进行集中检修、重点整修及障碍处理等作业前，应确认对方设备处于正常运用状态；严禁两地冗余设备同时脱网进行检修作业。
（4）当全网共用设备一方不能承载业务时，应及时通知对方。
14.3 设备管理
14.3.1通信专业与其它专业的维护分界
（1）通信专业与列控业务（CTCS−3、ITCS）的维护分界：MSC至列控设备机房传输通道DDF接线端子（不含）由通信部门负责。
（2）通信专业与机车同步操控业务（LOCTROL）的维护分界：MSC至机车同步操控设备机房传输通道DDF接线端子（不含）由通信部门负责。
（3）通信专业与CTC/TDCS（其它铁路应用系统）的维护分界：GRIS（M−GRIS）至CTC/TDCS（其它铁路应用系统）的网络安全设备MDF/EDF接线端子（不含）由通信部门负责。
（4）其它维护分界由铁路局根据实际情况自行确定。
14.3.2 严禁未经批准的系统及设备接入GSM−R核心网。
14.3.3 维护单位应根据GSM−R核心网维护工作需要，配备下列主要仪表和工器具：
GSM−R信令分析仪、GSM−R测试手机、测试用机车综合无线通信设备（CIR）、测试用调度台。
14.3.4 设备维护部门应具备下列技术资料：
（1）工程竣工资料、验收测试资料；
（2）网络拓扑结构图；
（3）各类图纸（设备平面图、布线图等）
（4）设备和备件台帐（含设备和备品备件型号与版本、数据配置、端口运用、配线等）；
（5）业务开通、设备配置数据制作流程；
（6）业务信令流程；
（7）设备资料（说明书、维护手册、操作手册等）
（8）仪器仪表使用说明书；
（9）应急预案。
14.4 设备及系统维护
14.4.1 GSM−R核心网设备维护单位应根据本维护规则制定相应的维护作业指导书、维护管理制度，编制维修工作计划表。
14.4.2 MSC/TMSC/STP 设备维修项目与周期见表14.4.2。
14.4.3 AC设备维修项目与周期见表14.4.3。
14.4.4 HLR/AuC设备维修项目与周期见表14.4.4。
14.4.5 SMSC设备维修项目与周期见表14.4.5。
14.4.6 SCP设备维修项目与周期见表14.4.6。
14.4.7 SGSN设备维修项目与周期见表14.4.7。
14.4.8 GGSN设备维修项目与周期见表14.4.8。
14.4.9 RADIUS设备维修项目与周期见表14.4.9。
14.4.10 DNS设备维修项目与周期见表14.4.10。
14.4.11 GRIS设备维修项目与周期见表14.4.11。
14.4.12 GROS设备维修项目与周期见表14.4.12。
14.4.13业务应用质量统计项目与周期见表14.4.13
14.4.14 系统性能指标统计项目与周期见表14.4.14
14.4.16 设备维护单位应根据网络性能统计、业务应用指标统计分析情况，结合网络服务质量（QoS）测试结果，开展网络参数调整、中继链路优化、无线干扰处理等网络优化工作。
14.5 质量标准
14.5.1 列控业务应用质量标准见表14.5.1。
14.5.2 非列控业务应用质量标准见表14.5.2。
14.5.3 移动交换子系统性能指标见表14.5.3。
14.5.4 通用分组无线子系统性能指标见表14.5.4。
14.5.5 GSM−R系统中继链路性能指标见表14.5.5。
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