GSMR概述
《gsmr系统介绍》ppt课件
列车控制系统（CTCS）应用
列控数据传输
CTCS通过GSM-R网络传输列控 数据，包括列车位置、速度、信 号状态等信息，确保列车运行安
全。
车载设备通信
利用GSM-R网络的无线通信功 能，实现车载设备与地面设备之 间的实时通信，提高列车运行效
率。
远程故障诊断
通过GSM-R网络，地面控制中 心可对车载设备进行远程故障诊 断和处理，减少故障对列车运行
和通信性能。
06
未来发展趋势与挑战
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
5G技术在铁路通信中融合应用前景
5G技术为铁路通信提供更高速率、更低时延
5G技术的高速率和低时延特性将极大提升铁路通信效率，满足列车高速运行中的实时通 信需求。
5G与铁路业务深度融合
5G技术可支持铁路列控、调度、监测等多种业务，实现与铁路业务的深度融合，提升铁 路运营效率。
归属位置寄存器（HLR）
存储用户数据，提供鉴权和位置更新 服务
访问位置寄存器（VLR）
临时存储漫游用户数据，配合MSC 完成呼叫处理
设备识别寄存器（EIR）
存储设备黑名单，防止非法设备接入 网络
无线网组成及功能
基站控制器（BSC）
管理基站，实现无线资源分配和调度
编码器和速率适配器
实现语音编码和速率适配，保证语音通信质 量
与专用移动通信系统比较
1 2
频率分配
GSM-R使用专用频率，避免与其他系统干扰， 而专用移动通信系统可能使用共享频率。
标准化程度
GSM-R基于国际通用标准，易于实现设备互联 互通，而专用移动通信系统可能采用不同标准。
3
GSM-R概述
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 。 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。
GSM-R概述
GSM与GSM-R的联系和区别
名词缩写
GSM（ Global System For Mobile Communications） 全球移动通信系统 GSM-R（GSM for Railway） 全球铁路移动通信系统
GSM-R概述
三、 GSM-R原理 1、面状覆盖
蜂窝思想:
诞生于20 世纪60 年代末，它是用许多小功率的发射 机来代替单个的大功率发射机，每个小覆盖区域只提 供服务范围内的一小部分覆盖。给相邻的基站分配不 同的信道，以避免临近小区间的干扰。将网络中的所 有小区分成若干簇，在不同的簇内使用相同的信道资 源。
GSM1800 1710 ~ 1785
GSM1900 1850~1910
1805 ~ 1880 2 ×75
1930~1990 2 ×60
95
80
374
299
GSM-R概述
频道间隔
每载频占200 KHz带宽，采用TDMA，含8个物理信道
频道配置
GSM900MHz频段：
fu(n)=890.2MHz+(n-1)*0.2MHz
GSM-R概述
GSM与GSM-R的工作频段
工作频段
GSM系统 GSM900 上行/ MHz 890 ~ 915 下行/ MHz 935 ~ 960 925 ~ 960 带宽/ MHz 2 ×25 2 ×35 双工间隔/ MHz 45 45 双工信道 数 124 174
GSM900E 880 ~ 915
二、为什么要建设GSM-R?
GSMR基本原理剖析
GSMR基本原理剖析GSMR，全称为Ground-to-Satellite Mobile Radio，是一种通过地面设备与卫星进行通信的移动无线通信技术。
它主要由地面站、卫星和用户终端组成，可以实现在广阔范围内的无线通信。
GSMR技术的基本原理是地面设备与卫星之间的信号传输。
用户终端通过地面站与卫星实现信号的发送和接收。
地面站是一个重要的节点，它连接着用户终端和卫星，起到中继转发的作用。
用户终端发送的信号首先经过地面站，然后通过卫星传输到接收者的地面站，再经过地面站转发到接收者的用户终端。
在GSMR技术中，信号的传输主要依靠卫星进行中转。
用户终端发送的信号经过地面站后，通过高频无线电波信号传输到卫星上。
卫星接收到信号后，利用具备高度敏感的接收器将信号放大和解码。
接下来，卫星使用发射器将信号再次发射出去，传输到接收者的地面站。
地面站再次进行信号的放大和解码，然后通过连接的用户终端进行最终的接收。
这个过程中，卫星充当了信号传输的中间媒介，起到了信号中转和传播的作用。
GSMR技术的核心在于信号的传输和接收。
卫星作为中继器可以将信号从用户终端传输到任意地点。
而地面站则起到信号的放大、解码和转发的作用。
地面站与用户终端之间通过无线电波信号进行通信，通过特定的频率和协议进行数据传输。
同时，地面站也与卫星通过特定的协议进行数据传输，确保信号的稳定和准确性。
GSMR技术在实际应用中有着广泛的需求。
一方面，它可以实现长距离的通信，适用于广阔范围内的移动通信需求。
另一方面，由于卫星信号可以覆盖地面的大片区域，GSMR技术也可以用于偏远地区的通信需求，填补了传统通信无法覆盖的空白。
因此，GSMR技术在应急救援、野外作业、海上通信等领域中有着重要的应用。
总结起来，GSMR技术是一种通过地面设备与卫星进行通信的移动无线通信技术。
它通过地面站与卫星实现信号的传输和接收。
卫星作为中继器起到了信号中转和传播的作用，地面站则负责信号的放大、解码和转发。
GSMR铁路移动通信
GSM-R铁路移动通信：技术特点与发展前景引言一、GSM-R技术特点1.1专用频段GSM-R使用专用频段，避免与其他通信系统干扰，确保铁路通信的稳定性和可靠性。
在全球范围内，GSM-R主要使用900MHz频段，部分国家和地区使用1800MHz频段。
1.2安全性GSM-R采用了加密和认证机制，确保通信内容的安全。
同时，GSM-R还支持列车无线紧急呼叫功能，提高了列车运行的安全性。
1.3系统容量GSM-R系统具有较大的系统容量，可以满足铁路运营中的大量用户需求。
同时，GSM-R支持多用户同时通话，提高了通信效率。
1.4网络覆盖GSM-R系统实现了铁路线路的全覆盖，确保列车在任何位置都能进行通信。
GSM-R支持跨区切换，保证了列车在不同区域之间的通信连续性。
1.5兼容性GSM-R与其他通信系统具有较好的兼容性，可以与其他铁路通信系统（如TETRA、VHF等）进行互联互通，为铁路运营提供更多选择。
二、GSM-R发展历程与应用现状2.1发展历程GSM-R的发展始于20世纪90年代，欧洲铁路通信标准化组织（ERATO）开始研究铁路通信的标准化问题。
1993年，欧洲电信标准协会（ETSI）正式立项研究铁路通信标准。
1997年，ETSI发布了GSM-R标准。
此后，GSM-R在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
2.2应用现状目前，GSM-R已经在全球范围内得到了广泛应用，成为铁路通信领域的事实标准。
在欧洲，GSM-R已经成为所有新建设的高速铁路线路的通信系统。
在中国，GSM-R也得到了广泛应用，成为高速铁路、普速铁路和城市轨道交通的主要通信系统。
三、GSM-R未来发展趋势3.1向LTE-R过渡随着4G移动通信技术的发展，GSM-R将逐渐向LTE-R （LongTermEvolution–Rlway）过渡。
LTE-R基于先进的4G技术，具有更高的数据传输速率、更大的系统容量和更好的性能。
目前，欧洲、中国等国家和地区已经开始进行LTE-R的研究和试验。
《GSMR系统介绍》课件
GSMR系统是一种公共安全和铁路通信系统，具有广泛应用前景。
什么是GSMR系统
GSMR系统概览
GSMR系统（GSM-R）是一种专为铁路通信而设计的基于GSM系统的无线电话系统。
GSMR系统的目的和优势
GSMR系统旨在提供高效、快速、可靠的铁路通信，使火车员工之间的交流更加便捷。
GSMR系统的架构和组成部分
GSMR系统在其它领域的 应用
GSMR系统在石油、煤矿等行 业中也有应用，可以提供高效、 便捷的通信服务。
GSMR系统的发展前景
1 GSMR系统的市场前景
GSMR系统在铁路、公共安全等领域有广泛的应用前景，市场需求旺盛。
2 GSMR系统的技术趋势
GSMR系统将借助5G技术的推广和日益完善，实现更加高速、高质量的通信服务。
3
GSMR系统的安全机制
GSMR系统采用了多重加密和身份验证技术，确保通信信息的保密性和安全性。
GSMR系统的应用场景
GSMR系统在公共安全领 域的应用
GSMR系统在警车、消防车等 特种车辆上安装，能够实时传 递信息，提高应急响应效率。
GSMR系统在铁路领域的 应用
GSMR系统可以提供列车行车 指挥、安全信息查询、设备管 理等服务，促进铁路运营管理 水平的提高。
感谢听众的聆听
谢谢大家的耐心聆听，有问题欢迎提问。
GSMR系统由铁路线路和车站的地面设备、列车上的车载设备和后台服务器组成。
GSMR系统的技术原理
1
GSMR系统的通信原理
GSMR系统采用数字通信技术，使用TDMA技术进行数据传输，能够在火车运行时提供 稳定的通信服务。
2
GSMR系统的信号处理技术
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)GSMR第1章概述PPT课件
物联网设备的普及将增加数据泄露和网络攻击的风险，对GSMR系 统的数据安全性构成威胁。
异构网络融合
物联网将促进不同通信技术的融合，如LoRa、NB-IoT等，要求 GSMR系统具备跨技术、跨平台的管理能力。
25
未来研究方向和重点
智能化技术
研究如何将人工智能、机器学习等技术应 用于GSMR系统，提高系统的智能化水平
包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄 存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）等 ，负责移动用户的管理与通信控制。
负责网络设备的操作与维护。
2024/3/26
9
GSMR工作原理
呼叫建立过程
用户发起呼叫请求，网络进行身 份认证和资源分配，建立通信连
接。
2024/3/26
语音编码与传输
采用特定的语音编码技术，将语音 信号转换为数字信号进行传输。
设备兼容性
GSMR在全球范围内拥有广泛的设备制造商和用户基础， 而TD-SCDMA主要在中国国内使用。
21
与CDMA2000比较
技术基础
GSMR基于GSM网络演进，而CDMA2000则是从IS-95 CDMA标 准发展而来。
频段使用
GSMR使用900MHz和1800MHz频段，而CDMA2000主要使用 800MHz和1900MHz频段。
车联网
实现车辆之间的通信和智能交 通管理。
移动通信
提供语音、数据、视频等多媒 体通信服务。
2024/3/26
工业互联网
支持工业设备的远程监控、数 据分析和优化。
智慧城市
构建城市物联网，提高城市管 理和服务水平。
5
GSMR研究意义
01
02
GSMR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。
CTC 为新一代调度集中系统．用来接收机车运行信息和发送调度命令，软件程序通 过IP 协议连接GPRS 网络.
GSM-R业务模型
语音类应用 列车调度通信 编组场调车通信 货运调度通信 牵引变电调度通信 施工养护通信 站场调度通信 道口调度通信 应急语音通信
数据类应用 ETCS自动列车控制
多机车牵引 旅客信息服务 调车机车信号和监控信息传送 调度命令传送、车次号传送 列尾信息传送
基于位置的路由是指网络根据用户所拔打的短号和用户自身位置确定目标地址的路 由。该业务用于机车司机通过短号呼叫机车所在区域的调度员，在不同区域系统自 动接续到不同的调度员。
对于一个VGCS/VBS呼叫，如果需要记录业务用户对该呼叫的参与情况，在呼叫结 束或业务用户退出呼叫后，可由业务用户发确认消息给相应的AC（ Acknowledgement Center），在AC上保存确认信息。
在铁路沿线上，存在一系列组识别号（Group ID）和组呼类型相同，而组呼参考不 一样的组呼。当业务用户在某小区发起该Group ID的VGCS（或VBS）呼叫时，如 果该小区属于多个不同的VGCS（或VBS）组呼参考，GSM-R系统可以根据该小区 是否为某组呼参考的优选小区来确定是否优先选择该组呼参考，即是否只对该组呼 参考的组呼区域发起组呼。如果没有设定组呼参考所包含的小区的优选标志，那么 在有小区重叠的情况下，将选取组呼参考号小的组呼。
GSMR系统介绍
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。
GSM-R系统介绍
应用系统设备
MSC
IWF
移动业务交换中心 互联功能单元
任务: •负责GSM-R网络与其他网络之 间的协议转换和速率适配 •可以和MSC 合设，也可以分设
GSM-R系统介绍
组呼寄存器(GCR)
组呼
寻呼和呼叫完成
最多可定义1000个组号 (000 – 999)
MSC MSC GCR
GSM-R系统介绍
MSC
移动业务交换中心
• NSS 的核心 • 服务几个 BSS (BSC) • 建立并交换用户话务和信令 • 与 VLR 合设于同一物理实体 • 与HLR/AuC可合设，也可分设 • 网关 MSC（GMSC）：到外网的关口，可与MSC合设，也可分设 • 来访 MSC: 服务 MS 的 MSC
传统业务提供方式
GSM-R系统介绍
传统方式：
✓ 交换机设备既有业务处理功能，还有基本呼叫处理 功能
智能网业务提供方式
GSM-R系统介绍
智能网方式： ✓ 交换设备只具有基本呼叫处理功能 ✓ 业务处理功能集中在几个节点上
GSM-R系统介绍
GSM-R智能网提供的业务
➢ 基本业务 功能号注册、注销与 管理。 功能寻址。 位置寻址。 精确位置寻址。 基于MSISDN呼叫 限制。
GSM-R基本介绍
功能寻址 功能号码显示 接入矩阵 位置寻址 铁路紧急呼叫
eMLPP 广播VBS 组呼VGCS 标准GSM业务
CSD GPRS
GSM-R 应用
GSM-R 基本业务
铁路紧急呼叫
• 业务介绍 铁路紧急呼叫是具有最高优先级的VGCS呼叫，包括列 车紧急呼叫、调车紧急呼叫，呼叫的类别由基于移 动台的操作模式自动确定。移动台工作在调车模式 时，按下紧急呼叫键则发起的呼叫为调车紧急呼叫； 在其他情况下发起的紧急呼叫为列车紧急呼叫。呼 叫结束后参与紧急呼叫的用户需要向AC确认中心发 起确认流程。
9室内超柔 馈线
8防雷保护器 基站主设 备
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GSM-R复习题
• 1.GSM-R系统用（885-889）MHz的频率作为上行， （930-934）MHz的频率作为下行，信道间隔为 （200KHz）。
• 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
通过定义呼叫矩阵，根据主、被叫用户的功能号码进行呼叫裁决，判断是否允许呼 叫接续，从而定义GSM-R网络中主叫方与被叫方的接入关系。
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。
GSM-R系统结构与功能分解
网管系统M2000的功能
• 提供所有GSM-R设备状态管理、告警管理、维护 管理、话统分析、升级管理
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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11
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
2018/11/15
12
3、GSM-R铁路特色应用-2
2018/11/15
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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
2018/11/15
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2018/11/15
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.
2018/11/15
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基本介绍
GSM-R系统结构与功能分解
BSC的功能
• 接口管理
• BTS-BSC之间的信道管理
• 无线参数及无线资源管理 • 无线链路的测量 • 话务量统计 • 切换
• 支持呼叫控制
• 操作与维护
GSM-R系统结构与功能分解
BTS的功能
• BTS主要分为基带单元、载频单元和控制单元三
部分. • BTS受控于基站控制器(BSC)，服务于某小区的无 线收发信设备，实现BTS与GSM-R无线终端空中 接口的功能
补充业务等数据，HLR也存储部分移动漫游用户
所在MSC区域的有关动态数据.
GSM-R系统结构与功能分解
MSC的功能
• MSC是整个网络的核心，协调与控制整个GSM-R网络中BSS、 OSS的各个功能实体. • 接口管理 • 支持一系列业务：电信业务，承载业务和补充业务 • 支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能. • 内置GCR用于存储组呼数据 • 内置SIWF实现列控数据业务
GSM-R系统结构与功能分解
网管系统M2000的功能
• 提供所有GSM-R设备状态管理、告警管理、维护 管理、话统分析、升级管理
• 提供更方便的维护人机界面
• 统计GSM-R相关业务话务量，分析网络性能
GSMR系统频率资源
• GSMR系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD
－TDMA
885 889 中国 双工距离 : 45 MHz 930 934 中国
GSMR ：
信道间隔： 200kHz
GSM-R典型业务介绍
编号 1 业务 组呼 是 哈大线是否涉及 业务介绍 包括VGCS、VBS两种组呼业务，简单地说，就是要实现多个人可以讲话（VGCS最多可 以有6个人同时讲话，VBS只能由1个人讲话），更多的人可以作为听者（听者数量无 限制）的业务。 在铁路运行中，用功能号码来标识列车上或站场内的人员、设备，或者某个给定区 域内的特定编组。当前在岗的人员通过将自己的MSISDN登记到该功能号码上，建立 起功能号码和真实用户之间的联系。 基于位置的路由是指网络根据用户所拔打的短号和用户自身位置确定目标地址的路 由。该业务用于机车司机通过短号呼叫机车所在区域的调度员，在不同区域系统自 动接续到不同的调度员。 对于一个VGCS/VBS呼叫，如果需要记录业务用户对该呼叫的参与情况，在呼叫结 束或业务用户退出呼叫后，可由业务用户发确认消息给相应的AC（ Acknowledgement Center），在AC上保存确认信息。 在铁路沿线上，存在一系列组识别号（Group ID）和组呼类型相同，而组呼参考不 一样的组呼。当业务用户在某小区发起该Group ID的VGCS（或VBS）呼叫时，如 果该小区属于多个不同的VGCS（或VBS）组呼参考，GSM-R系统可以根据该小区 是否为某组呼参考的优选小区来确定是否优先选择该组呼参考，即是否只对该组呼 参考的组呼区域发起组呼。如果没有设定组呼参考所包含的小区的优选标志，那么 在有小区重叠的情况下，将选取组呼参考号小的组呼。 通过定义呼叫矩阵，根据主、被叫用户的功能号码进行呼叫裁决，判断是否允许呼 叫接续，从而定义GSM-R网络中主叫方与被叫方的接入关系。 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。 CTC 为新一代调度集中系统．用来接收机车运行信息和发送调度命令，软件程序通 过IP 协议连接GPRS 网络. 2 功能号码呼 叫 基于位置的 路由 AC确认 是
GSMR概述
GSM-R——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 。
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。
4
1.1 中国铁路既有无线通信的不足
（1）投资方面：系统分散建设，投资浪费。 （2）系统功能方面：功能单一，不具备网络能力；
在高新技术驱动之下，协调和统一各国的运输管理系统模式，特 别是通信信号方式，消除语言文化障碍、实现高速不停车跨国界铁 路交通，达到提高铁路运输业的市场竞争优势。
ERTMS给欧洲铁路带来新的发展动力，其效益体现为：较低的铁 路运营与维护费用、优质服务质量、极高安全可靠性、高能量利用 率实现环保形交通，以及人文的工作环境。
ETSI ETSI-SMG
工业界合作 伙伴
UIC EIRENE
MORANE
定义新的铁路公用通信 系统标准的需求
铁路通信标准机构，定 义GSM-R网络功能特征 和互操作性
根据EIRENE规范，开发 和测试GSM-R系统
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UIC推出欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)
在欧洲，铁道和机车车辆的现代化要求引入通用信号系统，即欧 洲铁路运输管理系统(ERTMS)，ERTMS属于欧洲委员会(EC)管理 的项目。
（2）重载货运专线（机车同步控制传输） 定义：为了实现牵引过程中同时加速、减速、制动，主
控机车和从控机车之间需要通过无线信道实时传递 控制命令，这就是机车同步操控信息传送业务。 解决方案：
① DJ4型机车对讲电话系统，人工话音，一致性差 ② 基于800MHz的无线数据传输系统，主机和从控
机车之间间隔小于650米，只适用于万吨组合列 车 ③ 基于GSM-R系统的解决方案，适用于所有组合形 式的列车
浅析GSM—R技术
浅析GSM—R技术摘要：本文首先对GSM-R技术作了概括性的介绍，包括（GSM-R的定义及系统组成等）。
其次介绍了GSM-R的一些关键技术和系统功能。
最后介绍了GSM-R技术的发展方向。
关键词：GSM-R技术；功能；发展方向一、GSM-R技术概述（一）GSM-R的定义GSM-R（GSM for Railway）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。
该系统是在GSM技术的基础上发展而来的。
它在GSMPhase2+规范协议的高级语音呼叫功能基础上，融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，可为列車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。
（二）GSM-R的系统组成GSM-R系统由网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行和业务支撑子系统（OSS/BSS）及终端设备四部分组成。
其中，网络子系统包括移动交换子系统（SSS）、通用分组无线业务（GPRS）子系统和移动智能网（IN）子系统。
（1）交换子系统：主要完成用户的业务交换功能、数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能以及为无线用户提供分组数据承载业务等。
（2）基站子系统：BSS通过无线接口直接与移动通信用户相接，负责无线信号收发和无线资源管理。
与MSC相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。
（3）运行与业务支撑子系统：主要完成用户管理和网络设备维护管理。
（4）终端：是指用来接入GSM-R设备。
二、GSM-R关键技术1、网络结构的可靠性技术。
为确保系统网络的正常稳定运行，通常采用冗余技术，即对单移动交换中心（MSC）和基站控制器（BSC）作热备份配置，并用光缆对MSC和BSC单元做环状连接，以确保设备发生故障时系统仍具有较高的可靠性。
GSMR 基本概念 & 原理
NSN
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GSM-R无线网络规划基础介绍
基于铁路特点的特殊考虑
切换时间与距离 隧道解决方案 覆盖冗余
与E-GSM的网间干扰
NSN
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GSM-R无线网络规划基础介绍
足够长的切换区域
重叠区域的信号电平值必须高于RXLEV_MIN 重叠区域必须平均分布 ( 如图中所示) 西门子选取6秒为最大切换时间用于切换长度的计算 切换区域长度[m] = 列车最大运行速度 [km/h] x 最大切换时间 [s] / 3.6
NSN
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GSM-R基本概念
西门子的GSM-R技术应用
Best-in-class railway and telecom knowledge
Year ACHIEVMENTS 1847 Siemens‘ Telecom history starts
1880 Siemens‘ Railway history starts
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无线网络调整 工程验收 网络优化
覆盖规划基本输入参数
移动台输出功率 – 列车终端8W(39dBm)，手持终端2W(33dBm)
移动台接收灵敏度(GSM规范05.05) – 列车终端-104dBm，手持终端-102dBm
最小接收电平要求(《铁路GSMR工程设计暂规》) – 区间及车站室外-101dBm(手持台) – 机车车顶-98dBm(列调车载台) – 机车车顶-95dBm(列控车载台),95％
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GSM-R无线网络规划基础介绍
隧道解决方案>800m且<4800m
长隧道解决方案我们建议采用直放站加泄漏电缆的覆盖方式。此种方案的覆盖方式为在隧道内放置 两个直放站，两个直放站分别引隧道两侧的基站信号源，切换区域在隧道内。
《GSMR教案cha》课件
《GSMR教案cha》PPT课件第一章：GSMR简介1.1 GSMR的概念介绍GSMR的定义和特点解释GSMR与普通GSM网络的区别1.2 GSMR的应用场景描述GSMR在铁路通信中的应用解释GSMR在铁路运营中的重要性1.3 GSMR的发展历程介绍GSMR的发展历程和里程碑阐述GSMR技术的演进和升级第二章：GSMR网络架构2.1 GSMR核心网解释GSMR核心网的组成和功能描述GSMR核心网的连接方式2.2 GSMR基站和BSC介绍GSMR基站的作用和种类解释BSC（Base Station Controller）的功能和作用2.3 GSMR网络的用户设备描述GSMR网络的用户设备（如手机、modem等）解释用户设备与网络之间的通信过程第三章：GSMR的信道和频率规划3.1 GSMR的信道类型介绍GSMR的信道类型和用途解释控制信道和话务信道的区别3.2 GSMR的频率规划描述GSMR频率规划的原则和方法解释频率规划和分配的过程3.3 GSMR的信道分配和调度介绍GSMR信道分配和调度的算法解释信道分配和调度的作用和重要性第四章：GSMR的呼叫控制和信令流程4.1 GSMR的呼叫控制原理解释GSMR呼叫控制的基本原理描述呼叫建立、维持和释放的过程4.2 GSMR的信令流程介绍GSMR信令流程的组成部分解释信令流程在呼叫过程中的作用4.3 GSMR的紧急呼叫和故障处理描述GSMR紧急呼叫的特点和处理方式解释GSMR网络中的故障处理流程第五章：GSMR的安全性和可靠性5.1 GSMR的安全性措施介绍GSMR网络的安全性措施解释加密、身份验证和授权的作用和方法5.2 GSMR的可靠性保障描述GSMR网络的可靠性保障措施解释冗余、备份和故障切换的作用和方法5.3 GSMR网络的性能指标介绍GSMR网络的性能指标（如通话质量、信号覆盖范围等）解释这些指标的重要性和评估方法第六章：GSMR的漫游和切换6.1 GSMR的漫游原理解释GSMR漫游的概念和原因描述漫游过程中用户设备和网络的交互6.2 GSMR的切换策略介绍GSMR切换的类型和条件解释切换过程中用户设备和网络的交互6.3 GSMR网络中的干扰管理描述GSMR网络中干扰的来源和影响解释干扰管理和切换的关系第七章：GSMR的业务支持7.1 GSMR的基本业务介绍GSMR网络支持的基本业务解释通话、短信等业务的工作原理7.2 GSMR的增值业务描述GSMR网络支持的增值业务解释数据传输、多方通话等业务的特点和应用7.3 GSMR业务的管理和维护介绍GSMR业务的管理和维护方法解释网络优化、故障处理等工作的目的和方法第八章：GSMR的终端设备8.1 GSMR手机的特点和功能介绍GSMR手机的外观和内部结构解释GSMR手机在铁路通信中的应用和特殊要求8.2 GSMRmodem和其他终端设备描述GSMRmodem的外观和功能解释其他GSMR终端设备（如车载台、固定台等）的特点和应用8.3 GSMR终端设备的选型和维护介绍GSMR终端设备的选型原则解释GSMR终端设备的维护方法和要求第九章：GSMR网络的规划与优化9.1 GSMR网络规划的目标和流程解释GSMR网络规划的目标和任务描述GSMR网络规划的流程和方法9.2 GSMR网络优化的方法和手段介绍GSMR网络优化的方法和手段解释网络优化工作的重点和难点9.3 GSMR网络规划与优化的案例分析分析典型GSMR网络规划与优化的案例总结案例中的成功经验和教训第十章：GSMR技术的未来发展10.1 GSMR技术的发展趋势介绍GSMR技术的发展趋势和方向解释GSMR技术在铁路通信中的地位和作用10.2 GSMR技术与其他技术的融合描述GSMR技术与其他技术的融合（如4G、5G等）解释融合技术的优势和挑战10.3 GSMR技术的应用前景展望GSMR技术在铁路通信中的应用前景探讨GSMR技术在其他领域的应用潜力重点和难点解析一、GSMR的概念和特点：理解GSMR与普通GSM网络的区别，以及它在铁路通信中的重要性。
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名词缩写
GSM: GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS 全球移动通信系统 GSM-R: GSM for Railways 全球铁路移动通信系统
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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。
1.3 GSM-R与铁路信息化
铁路信息化是铁路现代化的重要标志 铁路信息化的重要通道--发展综合数字移动通信网络 GSM-R是铁路信息化的重要组成部分 铁路通信信号一体化是电务现代化的重要内容
公网技术体制：GSM、CDMA 铁路专网技术体制： （1）无线列调 （2）模拟集群： SMRATZONE（广深试验）、 MPT1327（北京局、柳南）、UNIDEN（北京、 成都、上海等） （3）数字集群：TETRA（秦沈）、GT800（重 庆）、GOTA（长春） （4）GSM-R（欧洲）
1.2 中国铁路运输对无线通信的要求
（2）系统功能
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 1.2Kb/s。
（2）系统功能 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。
（2）重载货运专线（机车同步控制传输） 定义：为了实现牵引过程中同时加速、减速、制动，主 控机车和从控机车之间需要通过无线信道实时传递 控制命令，这就是机车同步操控信息传送业务。 解决方案： ① DJ4型机车对讲电话系统，人工话音，一致性差 ② 基于800MHz的无线数据传输系统，主机和从控 机车之间间隔小于650米，只适用于万吨组合列 车 ③ 基于GSM-R系统的解决方案，适用于所有组合形 式的列车
（1）客运专线的业务需求 列控信息传送需求 ① 无线通信网络提供车－地双向、实时数据传输 通道，传输速率至少2.4kbps，异步透明全速 率传输方式。 ② 业务不能中断，因此无线信道必须实时可靠， 无线网络在铁路沿线应保证连续覆盖并支持切 换。 ③ 每个列车数据传输需要占用至少一个专用无线 信道，因此，无线通信网络应能提供覆盖范围 内的N列车所需的N个的专用信道。
（3）存在的问题
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。
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GSM-R——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 。
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。
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1.1 中国铁路既有无线通信的不足
（1）投资方面：系统分散建设，投资浪费。
（2）系统功能方面：功能单一，不具备网络能力；
频率利用率低，容量有限；话音、数据业务争抢
信道，传输可靠性低，数据传输能力差。
（3）存在的问题：枢纽地区干扰严重；是开放系统，
不具保密性。
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（1）投资方面：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。
铁路发展出现许多新业务需求： （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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（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
（3）存在的问题
不具备网络能力
① 移动终端对讲距离受限，邻站交界区易发生业
务中断。
② 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。
③ 铁路无线、有线调度网基本独立，无法形成有
机融合的整体。
（3）存在问题
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。
（3）车地信息化数据传输的需要 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、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。