高速铁路无线通信介绍

VLR
BSC BTS
调度台 FAS
车站台
SSP SCP
HLR/AUC
MSC
GCR
VLR
BSC BTS
IGSM-R
CTCS-3 车载应用
CTCS-3 车载安全 通信单元
MT
ATP
CTCS-3车载设备
Um
IFIX
GSM-R 网络
CTCS-3 RBC安全通 信单元
CTCS-3 RBC应用
RBC
CTCS-3地面设备
普通单网 （无冗余） 交织单网
频道号 基站接收频 基站发射频 频道号 基站接收频 基站发射频
率(Mhz) 率(Mhz)
率(Mhz) 率(Mhz)
999 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009
885.000 885.200 885.400 885.600 885.800 886.000 886.200 886.400 886.600 886.800 887.000
。
推广使用。
1993年
1999年
2002年
2015年
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
DSS1 调度交换机
BSS CBC
A
Gr
TRAU Ater
BSC
Abis
BTS
BTS
Um
No.7
• 包括显示屏、键盘、MIC、扬声器等 • 需要PTT按键，用于组呼，在主机左侧面 • 应有一个红色的紧急呼叫按钮，在面板右上方 • 易于携带，允许操作人员腾出双手，可挂在车辆
的突出部位上
• 面板设计便于操作人员带手套用
GSM-R设备介绍-用户终端
➢ GSM-R手持终端只能实现与铁路自动电话、车站/调度FAS
932.200 932.400 932.600 932.800 933.000 933.200 933.400 933.600 933.800 934.000
这根大杆子是干啥用的？
成绵乐客专 区间
这根大杆子是干啥用的？
南广线 黎塘西站
这根大杆子是干啥用的？
铁塔是为了架高天线 架高天线是为了增大信
Locotrol
调度通信
列车尾部风压信息传送
编组站移动信息综合接入系统
动车段/车站移动信息综合接入系统 集装箱结点站移动信息综合接入系统
机车移动信息综合接入系统 旅客列车移动信息综合接入系统
功能寻址
功能号表示
接入矩阵
基于位置寻址
eMLPP
VGCS GSM 功能与业务
VBS
2002年以来铁道部经过几年的论
高速列车的耳朵-CIR
❖送受话器
通用式
紧凑式
高速列车的耳朵-CIR
❖打印机,合路器,天线实物图。
打印机 合路器
GSM-R天线 GPS天线
高速列车的耳朵-CIR
❖主要功能：点对点语音通话
调度
↓司机机
车长
前方 车站
本站
后方 车站
高速列车的耳朵-CIR
❖主要功能： 组呼
司机
前方 车站
调度
本站
后方 车站 车长
高速列车的耳朵-CIR
语音功能：
高速列车的耳朵-CIR
数据功能：
移动台国际ISDN号码（MSISDN）
– MSISDN是主叫用户为呼叫移动用户而拨打的号码。
➢ 国家代码（CC）：如中国为86。 ➢ 国家目标代码（NDC）：国内接入号。如中国移动的NDC目前有139、138、137、 136、135等，中国联通的NDC目前有130、131、133等。 ➢ 用户号码（SN）：在某一PLMN内MS唯一的识别码。 ➢ 我 国 GSM-R 网 络 的 NDC 暂 定 为 149 ； SN 号 码 长 度 暂 定 为 8 位 ， 结 构 为 ： H0H1H2+ ABCDE。H0H1H2为HLR的识别号，其中H0＝8，H1H2为铁路调度通信网络长途区号，例 如铁道部为H1H2=20，北京局为H1H2=21。按照调度网的编号规则，为各工种分配移动用 户号码ABCDE，其中预留00000为HLR识别号。
功能单一、系统分散 、相互间无法互通、 维护成本高。例如， 客运、货运、公安系 统均为自行投资建设 ，无法互通。
开放系统，不具 保密性。无需身 份识别即可加入 通信，可被窃听 。
频点固定分配、信道固定 使用，频率利用率低，容 量有限。450M频段，58 对频点固定分配给无线列 调、公安，无法共享，造 成资源浪费。
149XXXXX901
2T1301
基站
基站
MSC/VLR BSC
2T1301
FAS
典型应用： 司机 → 调度员、值班员
小区012 1200
智能网平台
智能网数据库 车站值班员1300
小小区区IIDD（（0011）） 77XXXXXXXXXXXXX11
调度员1200 77XXXXXXXXXXXXXX33
小小区区IIDD（（0022）） 77XXXXXXXXXXXXX22
77XXXXXXXXXXXXXX44
7XXXX34
调度辖区2
MSC/SSP
FAS
VLR/AC
调度辖区1 BSC
“1200”
辖区2 调度员
辖区1 调度员
基站
“1200”
基站
调度台 FAS
车站台
SSP SCP
HLR/AUC
MSC
GCR
高速列车的耳朵-CIR
❖ CRH380A型动车组：
高速列车的耳朵-CIR
❖MMI实图：
竖屏
横屏
高速列车的耳朵-CIR
❖ MMI
基本信息显示区 列百度文库状态显示区 安全预警显示区
工作模式及运行线路显示区 调度通信状态显示区 功能按键显示区
高速列车的耳朵-CIR
❖MMI的按键分为可配置式按键、数字字母 输入按键、功能按键和列尾按键，如下图 所示。
弱场补强-直放站
弱场补强-直放站
弱场补强-直放站
弱场补强-直放站
铁路隧道通信信号覆盖利器-漏缆
铁路隧道通信信号覆盖利器-漏缆
铁路隧道通信信号覆盖利器-漏缆
漏缆的作用：
泄漏电缆集信号传输、发射与接收等功 能于一体，同时具有同轴电缆和天线的 双重作用，特别适用于覆盖公路、铁路 隧道、城市地铁等无线信号传播受限的 区域。
930.000 930.200 930.400 930.600 930.800 931.000 931.200 931.400 931.600 931.800 932.000
1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019
887.200 887.400 887.600 887.800 888.000 888.200 888.400 888.600 888.800 889.000
MSISDN号码H1H2分配表
MSISDN号码“AB”位分配表
MSISDN号码“E”位分配表
典型应用： 调度员 → 司机
智能网
智能网数据库
13次列车司机1 13次列车列车长1 69次列车司机2
MSISDN 149XXXXX901 149XXXXX633 149XXXXX646
功能号 2T1301 2T1310 2T6902
弱场补强-直放站
光纤直放站的近端机以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到 RF信号，并变换为光信号经过光纤传输到远端机，远端机再将光信 号变换为原始的RF信号，通过天线或漏泄电缆将RF信号发送直放站 到所要覆盖的地区。
B.T.S
近端机
光缆 光纤直放站的基本组网图
远端机
扩展区域
Coverage Area
台、移动终端通信；不支持与移动、联通、电信公众网络 互打
➢ GSM-R手持终端拨打其它手持终端，直接拨打对方号码
（如直接拨打14986931234）
➢ GSM-R手持终端拨打铁路电话，拨打901+铁路区号+铁路
5位号码（如 90106935776）
➢ GSM-R手持终端拨打FAS台，直接拨打对方ISDN号（如直
CTCS-3级列控系统示意图
车次号校核信息发送时机：列车进站、出站；进入新的闭塞分区；机车由非 监控状态进入监控状态；机车在非监控状态时速度由0变为5km/h；列车启 动、停稳。
调度命令发送：调度命令信息包含调度命令、行车凭证、调车作业通知单、 调车请求、列车进路预告等信息。调度命令、行车凭证、调车作业通知单和 调车请求按照需要发送，规律性不强；进路预告信息在列车通过出发站的出 站信号机时发送，列车进入区间后如进路发生变更，也立即发送新的进路预 告信息。
话音、数据业务争 抢信道，传输可靠 性低，数据传输能 力差。列车时速超 过250公里，业务 密度加大，碰撞概 率大。
既有铁路无线通信 不具备网络能力。 移动终端对讲距离 有限，各个系统不 能联合组网。
枢纽地区干扰严重 。各个车站终端争 抢信号，同频干扰 严重。
GSM （ Global System for Mobile Communications ） 意为全 球 移动通信 系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。 GSM是基于窄带TDMA制式，允许在一 个载频同时进行8组通话。
接拨打76910006）
➢ GSM-R手持终端拨打功能号（如呼叫D333次列车司机，
可以直接拨打2006833381，其中2表示车次功能号呼叫， 0068表示“D”，333表示车次，81表示司机手持台）
高速列车的耳朵-CIR
高速列车的耳朵-CIR
❖ CRH2型动车组：
高速列车的耳朵-CIR
❖ CRH5型动车组：
供网络状态数据
➢ 提供GSM-R网络Abis、A、Gb、PRI等接口监测 ➢ 提供用户话单查询、分析
信号覆盖的前方阵营-基站
信号覆盖的前方阵营-基站
➢基站的全称是基站收发信机，基站的作 用是在一定的无线电覆盖区中，通过移 动通信交换中心，与移动电话终端之间 进行信息传递的无线电收发信电台。
信号覆盖的前方阵营-基站
证、研究，决定借鉴欧洲先进国
家铁路通信在GSM-R系统上20成1功5年1月29日，中国铁
随国足体年调GS着 际 欧 化 向 度M欧铁洲进欧移-R洲路2程委动(1G铁联的会通世S路盟需推信M纪的要荐系(铁fU从国运o迅，了统I路r家行1C9R速于铁— )路开。为9a发路1— 9网i始满l9年w展综9一了a开3，合yG)始S经为原跨藏验铁M，验铁有越线成路-欧R，路的式、功干洲网决专模发大的线一络定用拟展秦基和些的在移通，线础新国动信首和上建内通系批胶逐城选信统试济步际择系，点线在客统支线，全运GS，持路并国专M路会铁最突路，替铁为在各线-总上路高破营稳R代路青实条上作公通新纪1业居1司报 线 录 里世.2召，投，程界万开产铁超第2公0工规路过一里14作模营。。1年.6会创业高，万议历里速我公，史程铁国里
号覆盖范围
基站与天馈系统的关系
弱场补强-直放站
直放站是基站（BTS）与移动台（MS）之间的中 继转发器，是在无线通信传输过程中起到信号增强 的一种无线电发射中转设备。
使用直放站主要原因：一是在不增加基站数量的 前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样 效果的微蜂窝系统。直放站可广泛用于难于覆盖的 盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、 体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等 各种场所，提高通信质量，优化无线通信网络。
IN SCP
L
SMP
SCEP TCP/IP
SSP
SIPMAP
GPRS
SGSN
GGSN
Gn
Gi
GGb b
PCU
GRIS 铁路应用系统
调度台 车站台 有线终端
无线固定台
车载台 无线终端
手持台
OSS OMC
用户管理 系统
➢ 对核心网MSC、SGSN、GGSN等网元进行状态监测 ➢ 对无线子系统BSC、BTS、直放站等网元进行状态监测，提
铁路隧道通信信号覆盖利器-漏缆
GSM-R设备介绍-用户终端
GPH
• 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。
• 包括显示屏、键盘、MIC、扬声器等 • 需要PTT按键，用于组呼
GSM-R设备介绍-用户终端
OPH
• OPH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。
2、频点固定分配、信道固定使用，频率 2、货运专线机车同步控制传输
利用率低，容量有限
3、车地信息化数据传输的需要
3、话音、数据业务争抢信道，传输可靠
性低，数据传输能力差
4、有线、无线调度两网融合的需求
…
…
第4层 铁 路 应 用
第3层 第2层 第1层
区间移动信息接入及公务移动通信
CTCS3/CTCS4
GSM-R（Global System of Mobile for Railway）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 并在功能上有所超越，是成熟的技术 。
既有铁路无线通信系统的缺点
铁路发展出现许多新业务需求
1、功能单一、系统分散、相互间无法互
通、维护成本高
1、客运专线的业务需求