鐵路無線通信系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　中文題目：GMS—R系統(tǒng)在鐵路無線通信 系統(tǒng)中的應用與發(fā)展 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著我國鐵路建設新一輪高潮的到來，今后新建的客運專線，城際鐵路，高速鐵路，均采用ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)作為

2、其綜合無線通信系統(tǒng)，因此我國未來鐵路無線通信系統(tǒng)平臺必將建立在ＧＳＭ—Ｒ的系統(tǒng)平臺上。本文為此具體探討了ＧＳＭ—Ｒ網絡的系統(tǒng)結構，在鐵路運輸系統(tǒng)中的作用，主要業(yè)務功能，未來發(fā)展方向和業(yè)務應用。 </p><p>　　關鍵詞：鐵路無線通信；GSM—R；技術規(guī)范 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論 ....

3、............................1</p><p>　　1.1 GSM-R系統(tǒng)內涵.................................1</p><p>　　1.2 傳統(tǒng)鐵路無線通信方式的不足......................3</p><p>　　1.3 GSM-R的技術規(guī)范和標準..............

4、.............3</p><p>　　第二章GSM-R系統(tǒng)在鐵路運輸系統(tǒng)中 的業(yè)務功能及作用........................................7</p><p>　　2.1 GSM-R在鐵路系統(tǒng)中的作用........................7</p><p>　　2.2 實現(xiàn)運輸指揮調度系統(tǒng)的語音及數據傳送.

5、..........11</p><p>　　2.3 為現(xiàn)代信號控制技術提供強有力的通信支持.........12 </p><p>　　第三章GSM—R網絡的系統(tǒng)結構及功能...........13</p><p>　　3.1 ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)的主要業(yè)務功能.......................13</p><p>　　3.2

6、BSS................................................14</p><p>　　3.3 NSS............................................15</p><p>　　3.4 OSS................................................26</p>

7、;<p>　　3.5 接口協(xié)議...........................................23</p><p>　　3.6 網絡互連.......................................24</p><p>　　第四章GSM-R系統(tǒng)技術發(fā)展方向及新業(yè)務應用....27 </p><p>　　4.1

8、 GSM-R系統(tǒng)技術發(fā)展方向..........................27</p><p>　　4.2 GSM-R系統(tǒng)新業(yè)務應用............................28 </p><p>　　結束語......................................30 </p><p>　　參考文獻.............

9、.......................31 </p><p><b>　　第一章 緒論 </b></p><p>　　隨著我國鐵路建設新一輪高潮的到來，今后新建的客運專線，城際鐵路，高速鐵路，均采用GSM—R系統(tǒng)作為其綜合無線通信系統(tǒng)，因此我國未來鐵路無線通信系統(tǒng)平臺必將建立在GSM—R的系統(tǒng)平臺上，本文為此具體深討了GSM—R網絡的系統(tǒng)結構，在鐵路運輸系統(tǒng)

10、中的作用，主要業(yè)務功能，未來發(fā)展方向和業(yè)務應用。 </p><p>　　1.1 GSM-R系統(tǒng)內涵 </p><p>　　傳統(tǒng)鐵路無線通信方式的不足傳統(tǒng)的傳統(tǒng)通信方式有：①站場有線廣播、“小電話”（接在轉轍機上的有線電話）；②傳統(tǒng)的對講機方式。隨著鐵路系統(tǒng)的多次提速，對信息的時實性有了更高的要求。依托固定的通信的網絡不能滿足鐵路移動的車、移動的客戶、移動的工作人員、移動的貨物等移動通信

11、需求。近年來隨著人工智能技術，計算機及其相關技術的飛速發(fā)展，世界各國都開始了用高新技術改造傳統(tǒng)鐵路運輸模式的研究，目的在于提高鐵路運輸效率，增強鐵路運營安全，提高服務質量，減少環(huán)境污染。如作為歐洲21世紀干線鐵路總統(tǒng)解決方案的歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ERTMS，法國鐵路的連續(xù)實時追蹤自動化系統(tǒng)ASTREE，日本新干線的列車運營管理系統(tǒng)COMTRAC和COSMOS,北美的先進列車控制系統(tǒng)ATCS，列車間隔控制系統(tǒng)PTS和PTC，美國舊金山港灣

12、鐵路的先進列車控制系統(tǒng)AATC，日本的新一代列車控制系統(tǒng)ATACS及計算機和無線電輔助列車控制系統(tǒng)CARAT等。其中代表世界先進水平的高速鐵路列控系統(tǒng)的如德國LZB系統(tǒng)：采用軌道環(huán)線電纜傳送列控信息；日本DS-ATC系統(tǒng)：采用有絕緣的數字軌道電路傳送列控信息；法國UM2000+TVM430系統(tǒng)</p><p>　　我國鐵路地域廣大、列車種類繁多、提速以后線路允許速度不統(tǒng)一，同為綠燈卻有多種速度含義。另外，我國鐵路

13、行車主要特點是客貨混跑、高低速列車共線運行，這樣必然要求客貨列車均需裝備ATP，從而使得我國發(fā)展ATP的難度明顯大于國外。 我國鐵路實行以地面信號為主、以機車信號為輔的行車方式，對列車運行實行開環(huán)控制，依靠司機嚴守信號保證行車安全。因此，習慣于現(xiàn)有機車信號＋監(jiān)控裝置的控車模式。目前，機車普遍安裝的通用機車信號未達到主體化的水平。機車信號基于軌道電路和站內電碼化，但軌道電路制式繁多，有的根本不能滿足“主體化”的要求，將面臨淘汰。信號基礎裝

14、備薄弱，影響了是我國ATP的發(fā)展。GSM－R移動通信系統(tǒng)用于鐵路信號、用于ATP系統(tǒng)和鐵路綜合移動信息平臺，技術上有明顯優(yōu)勢，產品得到多家廠商的支持，這在歐盟已得到證明。我國GSM-R網絡建設還在起步階段，影響了基于GSM-R的CTCS的實施。我國鐵路第六次大面積提速調圖推出了一系列重大技術創(chuàng)新成果，鐵道部經過深入研究和科學論證，立足于我國技術和設備，參照國際相關標準和經驗，提出了符合我國技術政策和鐵路運輸需要的中國列車運行控制系統(tǒng)CT

15、CS技術體系和總體規(guī)</p><p>　　1.2 傳統(tǒng)鐵路無線通信方式的不足 </p><p>　　傳統(tǒng)的傳統(tǒng)通信方式有：（1）站場有線廣播、“小電話”（接在轉轍機上的有線電話）；（2）傳統(tǒng)的對講機方式。隨著鐵路系統(tǒng)的多次提速，對信息的時實性有了更高的要求。依托固定的通信的網絡不能滿足鐵路移動的車、移動的客戶、移動的工作人員、移動的貨物等移動通信需求。 </p><p

16、>　　1.3 GSM-R的技術規(guī)范和標準 </p><p>　　GSM-R是在公網GSM標準基礎上，通過增加鐵路調度通信功能和高速環(huán)境組成要素而建立起來的技術體系。GSM-R技術標準與規(guī)范，包括現(xiàn)有的GSM相關標準以及為滿足鐵路需求而制定的應用標準，是GSM—R領域內所有技術標準、規(guī)范的集合。根據我國鐵路和業(yè)務實際應用情況，目前我國GSM-R技術規(guī)范體系包含綜合類、系統(tǒng)類、工程類、設備類、應用業(yè)務類、設備

17、測試類、接口技術要求及測試類共計7大類，40項。該體系總體上與歐洲FRS和SRS相對應，40項規(guī)范中除了根據我國實際情況制定了系統(tǒng)類和應用業(yè)務類，其余各項技術規(guī)范基本上與歐洲規(guī)范的各個章節(jié)相對應，并根據我國實際情況做出了相應的規(guī)定。 </p><p>　　第二章GSM-R系統(tǒng)在鐵路運輸系統(tǒng)中 </p><p><b>　　的業(yè)務功能及作用</b></p>

18、<p>　　2.1 GSM-R在鐵路系統(tǒng)中的作用 </p><p>　?。牵樱汀蚁到y(tǒng)的網絡結構ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)一般由網絡子系統(tǒng)（ＮＳＳ），基站子系統(tǒng)（ＢＳＳ）、運行與維護子系統(tǒng)（ＯＭＣ）等組成。根據我國鐵路行車密度高、運輸組織復雜等特點，為了解決大量的非列控數據傳輸，經過反復論證，引進了通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（ＧＰＲＳ），與既有有線調度通信系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)了有線與無線調度的兩網有機結合。２ＧＳＭ—Ｒ

19、系統(tǒng)在鐵路運輸系統(tǒng)中的作用。GSM-R以GSM平臺為基礎，因此除了GSM所具有的越區(qū)切換、漫游等特性外，GSM-R還具有如下專有的特性：</p><p>　　功能尋址(Functional Addressing，F(xiàn)A)：便于固定 (移動)用戶撥號呼叫列車上移動用戶的一種方式。</p><p>　　基于位置的尋址(Location Dependent Addressing，LDA)：便于列車

20、上移動用戶(如火車司機)呼叫固定用戶 (調度員)的一種方式。例如當火車司機呼叫固定用戶(調度員)時，系統(tǒng)依據移動用戶(火車司機)的當前位置(所在控制區(qū)/小區(qū))對固定用戶(調度員)進行尋址，自動地將呼叫轉接到列車當前所在控制區(qū)的調度員。</p><p>　　語音廣播服務(Voice Broadcast Service，VBS)：VBS可用來在指定區(qū)域(可跨多個小區(qū))內廣播消息或發(fā)布緊急呼叫(一點對多點的呼叫，主呼者

21、講話而眾多的被呼方只能收聽)。區(qū)域的定義和選擇可動態(tài)設定，從而具有極大的靈活性。</p><p>　　語音組呼服務(Voice Group Call Service，VGCS) ：移動或固定用戶撥打組呼ID號，可與指定區(qū)域內的小組成員建立呼叫。該組內所有成員均可通過同一業(yè)務信道進行接聽；該小組的成員也可通過按鍵講話(PTT)方式發(fā)出通話請求，系統(tǒng)依據“先請求先服務”的原則建立一個上行鏈路來提供通話服務。</

22、p><p>　　增強的多級優(yōu)先與強占權(Enhanced M ulti-Level Precedence and Pre-emption，eMLPP) ：鐵路緊急呼叫或列車自動控制等許多通信應用，都要求網絡無論處于何種負載狀況下均能迅速建立呼叫。如果在一個無線電小區(qū)發(fā)生擁塞(所有無線電頻率和業(yè)務信道均被占用)，eMLPP可立即切斷低優(yōu)先權的呼叫而優(yōu)先建立高優(yōu)先權的呼叫。 </p><p>　　

23、青藏線GSM-R通信系統(tǒng)實現(xiàn)了如下功能： 1、 調度通信功能 調度通信系統(tǒng)業(yè)務包括列車調度通信、貨運調度通信、牽引變電調度通信、其他調度及專用通信、站場通信、應急通信、施工養(yǎng)護通信和道口通信等。 2、 車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息的傳送功能 車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息對鐵路運輸管理和行車安全具有重要的意義，它可通過基于GSM-R電路交換技術的數據采集傳輸應用系統(tǒng)來實現(xiàn)數據傳輸，也可以采用GPRS方式來實現(xiàn)。

24、 3、 調度命令傳送功能 鐵路調度命令是調度所里的調度員向司機下達的書面命令，它是列車行車安全的重要保障。采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道傳輸調度命令無疑將加速調度命令的傳遞過程，提高工作效率。 4、 列車尾部裝置信息傳送功能 將尾部風壓數據反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統(tǒng)，可以方便地解決尾部風壓數據傳輸問題。 5、 調車機車信號和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能 提供調車機車信號和監(jiān)控信息傳輸通道，實現(xiàn)地面

25、設備和多臺車載設備間的數據傳輸，并能夠存儲進入和退出調車模式的有關信息。 6、 列車控制數據傳輸功能 采</p><p>　　2.2 實現(xiàn)運輸指揮調度系統(tǒng)的語音及數據傳送 </p><p>　　實現(xiàn)運輸指揮調度系統(tǒng)的語音及數據傳送ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)具有功能號呼叫、語音廣播和組呼業(yè)務、基于列車位置尋址等高級語音呼叫功能，不僅可以替代目前各種無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)列車調度、區(qū)間維修、

26、工程施工、應急搶險等移動通信功能，還可以取代傳統(tǒng)的電纜加通話柱的區(qū)間通信方式，能夠給鐵路運輸指揮提供更多的先進通信功能。為現(xiàn)代信號控制技術提供強有力的通信支持傳統(tǒng)的功能單一、控制分散、獨立運行的信號控制技術，正向數字化、智能化、網絡化和綜合化方向發(fā)展。以新一代分散自律調度集中（ＣＴＣ）和列車控制系統(tǒng)ｆＣＴＣＳ）為代表的現(xiàn)代化信號控制技術，是中國鐵路提高裝備水平、確保行車安全和實現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展的重要內容。這些技術都將基于移動通信技術平臺

27、實現(xiàn)。ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)承擔地面控制中心和移動機車之間車次號、列車位置及完整性信息、列車速度信息等控車信息的傳輸任務。３ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)的主要業(yè)務功能GSM-R系統(tǒng)具有功能號呼叫、語音廣播和組呼業(yè)務、基于列車位置尋址等高級語音呼叫功能，不僅可以替代目前各種無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)列車調度、區(qū)間維修、工程施工、應急搶險等移動通信功能，還可以取代傳統(tǒng)的電纜加通話柱的區(qū)間通信方式，能夠給鐵路運輸</p><p>　　2.3 為現(xiàn)

28、代信號控制技術提供強有力的通信支持 </p><p>　　傳統(tǒng)的功能單一、控制分散、獨立運行的信號控制技術，正向數字化、智能化、網絡化和綜合化方向發(fā)展。以新一代分散自律調度集中（CTC）和列車控制系統(tǒng)（CTCS）為代表的現(xiàn)代化信號控制技術，是中國鐵路提高裝備水平、確保行車安全和實現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展的重要內容。這些技術都將基于移動通信技術平臺實現(xiàn)。GSM-R系統(tǒng)承擔地面控制中心和移動機車之間車次號、列車位置及完整性信

29、息、列車速度信息等控車信息的傳輸任務。　　歐洲GSM—R系統(tǒng)設備供貨廠家有北電、西門子，在我國，除了上述兩個廠家外，還有華為公司，需要解決三家設備之間互聯(lián)互通問題，因此，需要制定接口技術要求和測試規(guī)范。基于此上，必須制定適合我國鐵路應用的GSM-R技術規(guī)范，用于指導、規(guī)范全網的發(fā)展和建設。此外，還需組織制定其他相關技術規(guī)范，建立健全適合我國鐵路應用的GSM-R技術規(guī)范體系，滿足我國鐵路發(fā)展的需要。發(fā)展GSM-R將為鐵路運輸帶來更大效益

30、</p><p>　　第三章GSM—R網絡的系統(tǒng)結構及功能 </p><p>　　3.1 ＧＳＭ—Ｒ系統(tǒng)的主要業(yè)務功</p><p>　　語音組呼業(yè)務為適應專用移動通信網的要求，在ＧＳＭ—Ｒ中引入了組呼業(yè)務，允許一種由多方參加（ＧＳＭ—Ｒ移動臺或固定電話），一人講話、多方聆聽的語音通信方式，工作于半雙工模式下。語音組呼業(yè)務突破了ＧＳＭ網絡點對點通信的局限性，能夠

31、以簡捷的方式建立組呼叫，實現(xiàn)調度指揮、緊急通信等特定功能，尤其適用于鐵路的行車指揮調度部門，用以完成點對多點的組呼業(yè)務和群呼業(yè)務。</p><p>　　3.2.1 BTS結構和功能</p><p>　　BTS是網絡中固定部分與無線部分之間的中繼，移動用戶通過空中接口與BTS連接。BTS由天線、耦合系統(tǒng)、收發(fā)信機（TRX）及基站公共功能（BCF）組成?？梢园阉闯梢粋€復雜的無線調制解調器。&

32、lt;/p><p>　　耦合系統(tǒng)是天線與每個小區(qū)的收發(fā)信機之間的接口。</p><p>　　TRX是BTS中最主要的設備。一臺TRX管理著一個TDMA幀，也就是說管理8個物理信道。TRX的功能有：進行編碼、加密、調制，然后將射頻信號饋送給天線；將信號解密、均衡、然后解調；移動呼叫檢測；上行鏈路信道測量；定時提前量的測量；跳頻。 </p><p>　　BCF通過Abis接

33、口與BSC相連，它的功能是將語音和用戶數據信道合成以后發(fā)送給BSC和將信令信道合成以后發(fā)送給BSC。此外，BCF還具有以下功能：Abis接口管理，時隙分配，外部警報等。</p><p>　　3.2.2 BSC結構和功能</p><p>　　BSC的結構主要包括：一個處理單元，一個交換矩陣單元和中繼控制單元（PCM和X.25）。 BSC一面與移動交換中心（MSC）連接，另一面與BTS連接。B

34、SC與OMC-R的連接有兩種途徑。一種是通過X.25數據網絡與OMC-R相連。另一種是BSC先與TRAU相連，然后通過MSC再與OMC-R連接。BSC通過處理單元和X.25控制器從運營管理與維（O&M）中心下載新的軟件并釋放。反過來，在周期性詢問或傳送時，BSC將所有關于O&M的數據緩沖并轉送到O&M中心。</p><p>　　圖3-3 BSC的結構</p><p&g

35、t;　　BSC的基本功能包括：</p><p>　　無線呼叫處理：建立與釋放無線鏈路和進行MSC和BTS之間的信道交換；</p><p>　　無線資源管理：無線接入處理，無線信道分配（業(yè)務和信令），無線信道監(jiān)控；</p><p>　　業(yè)務集中管理：可以減少傳送費用；</p><p>　　短消息業(yè)務（小區(qū)廣播管理）：向OMC-R所規(guī)定的目標小區(qū)

36、廣播短消息。</p><p>　　BSC的主要O&M功能包括：</p><p>　　OSS接口管理：與OMC-R的鏈路管理，提供OMC-R所需求的業(yè)務，存儲BSS配置數據（軟件存儲和在BSS各種實體中的分配）；</p><p>　　BTS和TCU管理：初始化，分配與再分配，軟件下載，監(jiān)控和觀測。</p><p>　　BSC自我防御：主

37、要通過冗余和重起機制來實現(xiàn)。</p><p>　　3.2.3 TRAU結構及功能</p><p>　　TRA U由編譯碼器，控制器和外部PCM接口組成。它通過Ater接口與BSC相連，通過A接口與MSC相連。TRAU的結構如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 TRAU的結構</p><p>　　TRAU能夠將13kbit/s話音（

38、或數據）復用成兩路傳輸，即轉換成標準的64kbit/s數據。在BTS中，13kbit/s話音（或數據）通過插入附加同步數據，使其和較低速率數據不同，插入數據后的速率變?yōu)?6 kbit/s。TRAU將13kbit/s語音轉化成64kbit/s的T1µ律PCM時隙或者E1 A律PCM時隙。接下來，TRAU將用戶數據流路由到一種適合的設備上，這種設備是指具有互連互通功能的接收方調制解調器。</p><p>　

39、　值得注意的是，TRAU在Ater接口上，有四個業(yè)務信道是在64kbit/s PCM電路上復用，一個T1中繼線攜帶多達92個用戶和控制信道，一個E1中繼線攜帶多達120個用戶和控制信道。</p><p><b>　　3.3 NSS</b></p><p>　　GSM-R系統(tǒng)的網絡子系統(tǒng)（NSS）提供了處理建立、維持和清除呼叫的所有信令協(xié)</p>&l

40、t;p>　　議的功能，以及為移動環(huán)境下通信提供的特定功能。NSS提供的主要功能如下：</p><p>　　為用戶移動特征提供的特定功能，如尋呼</p><p>　　呼叫過程中對無線資源的管理</p><p>　　管理與BSS之間的信令協(xié)議</p><p>　　位置登記，即VLR之間的互連</p><p><

41、b>　　切換過程</b></p><p>　　查詢HLR獲得MS的漫游號碼</p><p>　　與其他的移動功能實體交換信令信息</p><p>　　管理語音組呼、語音廣播、增強多優(yōu)先級與強拆的呼叫建立</p><p><b>　　用戶的鑒權</b></p><p>　　基本的N

42、SS由六個功能實體組成，分別是：移動交換中心（MSC），歸屬位置寄存器（HLR），拜訪位置寄存器（VLR），設備識別寄存器（EIR）和互連功能單元（IWF）。另外，NSS中還可以有實現(xiàn)語音組呼和語音廣播的實體（GCR），用于短消息業(yè)務的短消息服務中心（SMS-SC）和統(tǒng)計服務器，這些功能實體可以根據具體的需要進行選擇。</p><p>　　移動交換中心（MSC）</p><p>　　移動交

43、換中心（MSC）是NSS的核心，它包含了MSC區(qū)的所有交換功能。MSC考慮了用戶的移動性，管理一些特殊的過程，如位置登記和更新，越區(qū)切換，它還負責對無線資源進行管理，這些是它與固定網絡交換機的主要差別。MSC用于建立業(yè)務信道和在MSC之間或與其他網絡之間交換信令信息。MSC的主要功能歸類如下：</p><p>　　處理用戶呼叫的交換功能；</p><p>　　協(xié)調自己所轄區(qū)域的呼叫，特別是

44、尋呼移動臺的功能；</p><p>　　與BSS協(xié)作動態(tài)分配接入資源；</p><p>　　監(jiān)督BSS與MS之間的無線連接；</p><p><b>　　進行呼叫的統(tǒng)計；</b></p><p>　　將來自VLR的無線接口的加密信息傳送給BSS；</p><p>　　作為短消息網關，連接用戶與短消

45、息服務中心。</p><p>　　通常把移動用戶進行初始注冊的MSC稱為歸屬MSC（HMSC），其它的MSC稱作拜訪MSC（VMSC）。如果GSM-R網絡收到的一個呼叫不能查詢HLR，這時將此呼叫路由到一個特定的MSC，由此MSC在相應的HLR中進行查詢，找到被叫移動臺所在的位置。這種具有路由功能的MSC就稱作網關MSC（GMSC），它通常還作為固定網絡和移動網絡之間的一個接入單元，提供業(yè)務和功能的接入。網絡可以

46、在全部MSC中選出一些MSC做為GMSC。如果一個GMSC與短消息服務中心連接，負責向移動臺傳送短消息，那么這個MSC就成為短消息網關MSC?？梢?，MSC根據在網絡中的不同位置實現(xiàn)不同性質的交換功能。</p><p>　　MSC的內部結構如圖3-6所示，MSC的核心是交換功能，除此之外，MSC要提供與NO.7信令網、其他固定網絡、BSS和一些外部設備的連接。MSC與其他網絡互連時可以采用E1中繼線，提供31路用戶

47、信道，或采用T1中繼線，提供24路用戶信道。在MSC中為了克服回波干擾，采用回波消除器?；夭ǜ蓴_是指當有用信號的反射信號有一定的時延和足夠的強度時，就能產生一種與有用信號相區(qū)別的有害干擾?；夭ㄏ饔脕硐驕p少回波對有用信號的干擾。GSM-R的回波消除器插接在MSC/VLR與固定網絡（PSTN）之間的E1口數據流中，對數字信道進行操作而不改變傳輸信號的質量。</p><p>　　圖3-6 MSC的內部結構&l

48、t;/p><p>　　歸屬位置寄存器（HLR）</p><p>　　歸屬位置寄存器（HLR）是NSS四個重要的數據庫之一，實現(xiàn)對移動用戶的管理。一個GSM-R網絡中可以有不只一個HLR，它的數量決定于用戶的數量、設備的容量和網絡的組織結構。HLR中存儲的是在網絡中永久注冊的移動用戶的靜態(tài)數據信息和一些臨時動態(tài)數據信息。HLR中存儲的信息通常有以下幾類：</p><p>

49、<b>　　用戶信息；</b></p><p>　　位置信息：在移動臺登記的區(qū)域內，這些位置信息可以提供統(tǒng)計數字和尋找MSC的路由（如MS的漫游號，VLR號，MSC號和MS位置識別號）；</p><p>　　移動用戶的IMSI號和MSISDN號：常作為移動用戶接入數據庫的信息。</p><p>　　承載業(yè)務和終端業(yè)務的定制信息；</p&g

50、t;<p>　　業(yè)務限制信息：如漫游限制；</p><p>　　語音組呼（VGCS）和語音廣播（VBS）用戶的組ID；</p><p><b>　　補充業(yè)務信息；</b></p><p>　　與AuC之間的信息交換。</p><p>　　拜訪位置寄存器（VLR）</p><p>　　

51、拜訪位置寄存器（VLR）管理在一個MSC區(qū)（非歸屬MSC區(qū)）漫游移動用戶的動態(tài)數據信息。當一個MS進入新的位置區(qū)時首先要進行位置登記，這一區(qū)域的MSC注意到這一登記的信息后，就把MS所在位置區(qū)的識別信息傳送給VLR。如果MS沒有進行登記，漫游區(qū)的VLR就會從MS的HLR獲取信息以使呼叫能夠處理。當用戶離開當前VLR控制區(qū)后，用戶的臨時數據信息將從VLR中清除。一個VLR可以管理一個或多個MSC。由于VLR于MSC之間有大量的數據需要存取

52、，為了提高移動管理和呼叫建立的速度，VLR總是于MSC實現(xiàn)功能綜合，作為NSS的一個物理實體。</p><p>　　VLR中包含的是關于處理登記后MS呼叫建立和接收的信息，它包含以下內容：</p><p>　　移動用戶的IMSI號和MSISDN號；</p><p>　　移動用戶的漫游號（MSRN）；</p><p>　　移動用戶的臨時身份識別

53、號（TMSI）；</p><p>　　移動用戶的位置識別號（LMSI）；</p><p>　　移動臺登記的位置區(qū)；</p><p>　　MS的前一時刻位置和初始位置；</p><p>　　來自于移動用戶HLR的補充業(yè)務參數；</p><p>　　從HLR向BSS傳遞AUC的加密密鑰；</p><p&

54、gt;<b>　　支持尋呼功能；</b></p><p>　　跟蹤移動臺在本區(qū)域的狀態(tài)。</p><p><b>　　鑒權中心（AuC）</b></p><p>　　鑒權中心（AuC）有兩個功能：一是對用戶的IMSI號進行鑒權；二是為移動臺和網絡之間在無線路徑上的通信進行加密。</p><p>　　

55、設備識別寄存器（EIR）</p><p>　　設備識別寄存器（EIR）是NSS中的一個邏輯實體，它包含一個或幾個數據庫，用來存儲移動設備識別號（IMEI）。這些IMEI號被分為三類：白名單、黑名單和灰名單。有效的IMEI號在“白名單”上，異常的IMEI號在“灰名單”上，被禁止使用的IMEI號在“黑名單”上。</p><p>　　互連功能（IWF）是與MSC有關的一個功能實體，提供GSM-R

56、網絡與其他固定網絡的互連。IWF的具體功能決定于互連的業(yè)務和網絡類型，它能夠提供不同網絡與GSM-R網絡之間的協(xié)議轉換，如圖3-7所示。針對移動用戶所在的不同網絡，IWF又分為歸屬IWF和拜訪IWF，在互連時，IWF還提供速率適配的功能。在GSM-R網絡和固定網絡的數據終端（DTE）之間，IWF能夠提供數據速率和協(xié)議的轉換。對于V系列的終端，IWF還可以提供調制解調器的選擇功能。IWF常與MSC在同一物理設備中實現(xiàn)。</p>

57、<p>　　短消息服務中心（SMS-SC）</p><p>　　短消息服務中心（SMS-SC）作為一個獨立的實體存在于NSS中，它負責向MSC傳送短消息信息。SMS-SC不包含在MSC設備中。SMS-SC與移動用戶進行通信時，通過SMS-GMSC接入。</p><p>　　組呼寄存器（GCR）</p><p>　　組呼寄存器（GCR）用于存儲移動用戶的

58、組ID、移動臺利用語音組呼（VGCS）參考和語音廣播（VBS）參考發(fā)起呼叫的小區(qū)信息、以及發(fā)起呼叫的MSC是否負責處理呼叫的指示。如果發(fā)起呼叫的MSC不負責處理呼叫，那么GCR將利用存儲的路由信息尋找處理呼叫的MSC。一個GCR管理一個或多個MSC，當MSC 處理語音組呼和語音廣播時要利用語音組呼和語音廣播呼叫參考從GCR中獲取相應的屬性。MSC從GCR獲取的內容有：</p><p>　　MSC區(qū)所有小區(qū)的列表；

59、</p><p>　　呼叫會被發(fā)送到的所有MSC列表；</p><p>　　建立專用鏈路的調度識別列表；</p><p>　　語音組呼/語音廣播初始化和中止的調度識別列表；</p><p>　　語音組呼結束之前檢測未激活的時間長度；</p><p>　　使用eMLPP補充業(yè)務時語音組呼和語音廣播的缺省優(yōu)先級。</

60、p><p><b>　　3.4 OSS</b></p><p>　　OSS可以分為兩部分：對應BSS的操作與維護中心（OMC-R）和對應NSS的操作與維護中心（OMC-S）。OMC-R與BSC的連接有兩種途徑：一種是直接通過X.25數據網絡與BSC相連；另一種是BSC先與TRAU相連，然后通過MSC再與OMC-R連接。OMC-S通過OMN接口與MSC相連。</p&

61、gt;<p>　　OSS是操作人員與系統(tǒng)設備之間的中介，它實現(xiàn)了系統(tǒng)的集中操作與維護，完成了包括移動用戶管理、移動設備管理及網絡操作維護等功能。它的一側與設備相連（不包括BTS，對BTS的操作維護是經過BSC進行管理），另一側是作為人機接口的計算機工作站。這些專門用于操作維護的設備被稱為操作維護中心OMC。系統(tǒng)的每個組成部分都可以通過特有的網絡連接至OMC，從而實現(xiàn)集中維護。</p><p><

62、;b>　　3.5 接口協(xié)議</b></p><p>　　GSM-R系統(tǒng)是由多個功能單元通過接口互聯(lián)構成的。接口就是各組成單元之間物理上和邏輯上遵守一定協(xié)議的連接。在GSM-R系統(tǒng)中主要的接口有：無線（Um）接口、Abis接口、Ater接口、A接口、PSTN/ISDN/PSDN接口。</p><p><b>　　3.6 網絡互連</b></p

63、><p>　　3.6.1 互連類型</p><p>　　圖3-13 GSM-R網絡的互連</p><p>　　一個GSM-R網絡可以與其他的GSM-R網絡或固定網絡進行互連，互連功能（包括物理層連接、電氣狀態(tài)和協(xié)議映射）由互連功能單元（IWF）來提供。GSM-R網絡的互連如圖3-13所示，終端網絡可以是GSM-R網絡或其他的固定網絡，中間網絡的類型也可以是各種固定網

64、絡，但通常情況下都采用ISDN網絡。終端TE與GSM-R網絡之間接入參考點可以是S或R（采用終端適配器時為R參考點）。各個網絡之間的接口或參考點決定于網絡的類型。</p><p>　　互連有兩種類型：網絡互連和業(yè)務互連。網絡互連指在GSM-R網絡之間，GSM-R網絡和非GSM-R網絡之間建立端到端的連接。GSM-R網絡支持以下連接：</p><p>　　GSM-R網絡與公共電話交換網（PS

65、TN）的連接；</p><p>　　GSM-R網絡與電路交換公共數據網（CSPDN）的連接；</p><p>　　GSM-R網絡與ISDN的連接；</p><p>　　GSM-R網絡之間的連接。</p><p>　　網絡之間的互連要求對信令進行具體的定義，各種呼叫控制的信令都會存在，如：7號信令系統(tǒng)、ISDN用戶部分（ISUP）以及電話用戶部

66、分（TUP）。當移動臺在不同的GSM-R網絡之間漫游時，信令系統(tǒng)還要支持移動應用部分（MAP）的消息傳遞。</p><p>　　3.6.2 互連方式</p><p>　　本節(jié)以GSM-R網絡與PSTN和ISDN的互連為例，說明網絡互連的方式。</p><p>　　1. 與PSTN的互連</p><p>　　圖3-14 GSM-R網絡與PST

67、N的互連</p><p>　　GSM-R網絡與PSTN的互連方式如圖3-14所示。當從GSM-R網絡向PSTN發(fā)起呼叫時，IWF實體提供速率適配、調制解調器選擇和信令格式轉換的功能，通過3.1kHz的音頻承載業(yè)務與PSTN進行互連。在呼叫建立的信息里要包含“調制解調器的類型”、“承載能力信息”等信息。這時針對呼叫失敗或異常的各種帶外提示音不能使用，只能使用帶內鈴音和提示。</p><p>

68、　　當從PSTN向GSM-R網絡發(fā)起呼叫時，由于PSTN不具備ISDN的信令能力，不能提供承載能力的兼容性信息，因此將由HLR對其中存儲的關于移動用戶承載業(yè)務的數據信息進行檢查來判斷兼容性。對于PSTN發(fā)起的呼叫， GSM-R網絡可能會采用“單一撥號方案”或“多撥號方案”兩種方法來分配移動臺的MSISDN號。</p><p>　　對于透明傳輸，在呼叫建立和證實的消息里將包含調制解調器的選擇信息和基于承載能力的速率

69、信息，同時還要建立端到端的同步。透明傳輸還要求提供網絡獨立鎖閉功能（NIC），以保證信息的透明傳輸。對于非透明傳輸，網絡將對用戶的信息進行一些處理，包括速率的變換、數據的重組、帶內/帶外信令的映射、數據的緩沖和壓縮、業(yè)務級別的升降等。</p><p>　　2．與ISDN的互連</p><p>　　由于GSM-R網絡可以看作是ISDN網絡的一個擴展網絡，因此兩個網絡之間本身就存在很多兼容性。

70、當移動網絡向ISDN網絡發(fā)起呼叫時，移動用戶的MSISDN號完全可以表述呼叫的地址信息。如果ISDN用戶采用了多號碼的編號方案，這時只有基本的MSISDN是有效的。在與ISDN的呼叫中，互連功能處理的內容主要集中在對“承載能力”、“低層一致性（LLC）”和“高層一致性（HLC）”這三類信息元中。</p><p>　　在由移動網絡發(fā)起的呼叫中，ISDN主要進行LLC的檢查，根據呼叫的參數選擇匹配的承載業(yè)務。如果定義

71、了端到端的能力，還要進行進一步的兼容性檢查（如HLC的檢查）和用戶對業(yè)務定制狀態(tài)的檢查。如果是ISDN網絡發(fā)起的呼叫，GSM-R網絡首先會由GMSC接收兼容性的參數，然后將這些參數映射到HLR中，做LLC的檢查，并選擇匹配的基本業(yè)務。與此同時，還要進行用戶業(yè)務定制狀態(tài)的檢查。ISDN發(fā)起的呼叫一般不可能對移動用戶提供具體的能力信息，如透明/非透明，全速率/半速率，這些參數由IWF選擇一些默認的設置來匹配。</p><

72、p>　　在與PSTN和ISDN網絡互連時，還有一個重要的問題就是幀同步，即要保證MSC/IWF與BSS之間鏈路和MSC/IWF與PSTN/ISDN之間鏈路上的幀同步。</p><p>　　GSM-R網絡與固定網絡的接口基于ISDN與其它網絡的交換。對于呼叫控制，與ISDN有同樣的接口；對于信令，采用NO.7信令系統(tǒng)電話用戶部分（TUP）和ISDN用戶部分（ISUP）。 </p><p&g

73、t;　　GSM-R系統(tǒng)技術發(fā)展方向及新業(yè)務應用 </p><p>　　4.1 GSM-R系統(tǒng)技術發(fā)展方向    （一）加快建成核心網  GSM—R是一個基于交換技術的通信網絡，與分散設置、直接對講無線通信有很大區(qū)別。GSM—R網絡的交換機、智能網等許多設備，不僅僅屬于某一段專用，而是許多線路、甚至全網共用。因此，必須統(tǒng)籌合理安排核心網交換機的建設

74、，統(tǒng)一規(guī)劃，分層次、分階段進行，進一步優(yōu)化系統(tǒng)資源配置，降低工程總體造價。     （二）管好用好無線電頻率資源  GSM-R頻率帶寬目前只有4MHz，相對于鐵路需求而言，無線頻率資源是非常緊張的。我們必須合理規(guī)劃，嚴格高效地利用有限的頻率資源，以保證GSM—R系統(tǒng)不受到干擾，保證通信的高安全性。無線電管理包括兩個面：GSM—R系統(tǒng)內部無線電規(guī)劃管理和GSM—R系統(tǒng)外部無線

75、電干擾的監(jiān)測和處理。而GSM—R系統(tǒng)外部干擾中最為突出的問題是與中國移動按地域復用頻率資源的邊界場強協(xié)調及干擾協(xié)調工作。 </p><p>　　4.2 GSM-R系統(tǒng)新業(yè)務應用 </p><p>　?。ㄒ唬┲悄芫W系統(tǒng)  基于智能網實現(xiàn)業(yè)務具有快速、有效、經濟、靈活等特點。GSM—R智能網主要用來實現(xiàn)鐵路特定業(yè)務，同時，能夠解決多廠家設備組網環(huán)境下業(yè)務互聯(lián)互通的問題。

76、根據互聯(lián)互通需要，同時考慮今后業(yè)務的發(fā)展，我國GSM—R智能網基于CAMEL3技術標準。該規(guī)范應根據3GPP和國內相關行業(yè)規(guī)范，結合我國鐵路實際需求，從系統(tǒng)構成、業(yè)務技術要求及信令流程、服務質量要求、管理和維護、軟件要求、主要設備技術要求等方面做出具體的規(guī)定。     （二）感應通信的特色  從感應通信的傳播過程來說，它既具有移動無線通信的靈活性，又具有有線傳輸的特性，通過

77、選擇適當的頻率和耦合空間，減少耦合衰耗，經波導線的引導傳輸，解決了山區(qū)、隧道內、井下等弱電場現(xiàn)象，保證了在這些地區(qū)建立可靠的移動通信。感應通信雖然不是最先進的移動通信技術，但有它獨特的優(yōu)點。我國現(xiàn)采用接觸網導線做波導線的鐵路感應通信比漏泄電纜方式（LCX方式）和國外的感應通信方式（IR方式），更具有投資少、施工快、操作簡單、維修方便、效果好，符合我國路情、國情的特點。盡管這種方式必須依靠電氣化鐵路的接觸網設備才能進行傳輸，有一定的局限性

78、，但在目前</p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　鐵路通信網是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具。介于GSM-R技術在鐵路通信網中的應用現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢，鐵路通信網應該抓住當今通信技術的發(fā)展潮流和市場的需要，在保證鐵路通信要求的前提下，既要符合中國鐵路技術政策和有關行業(yè)的技術政策要求，也要密切結合我國實際需求，合理利用資源，做到技術

79、先進、經濟合理、安全適用、現(xiàn)實可行，從而參與同其他電信部門的競爭，為出行的旅客以及網絡覆蓋區(qū)域的用戶提供高質量、方便、快捷、多元化的電信服務，進一步推動全國既有鐵路通信系統(tǒng)的改造,全面加快鐵路跨越式發(fā)展,實現(xiàn)運輸生產力的大幅度提升，到 2020年基本實現(xiàn)中國鐵路現(xiàn)代化，為國民經濟的穩(wěn)步增長打下堅實的基礎。 </p><p>　　三年的學習生涯轉瞬即逝，對于今天的我而言，三年的時光讓我更加的成熟，穩(wěn)重，感謝**學院

80、的嚴禁學風，感謝老師三年中對我的淳淳教誨。在本次的論文設計中，**老師從該論文的論題，構思到最后的定稿各個環(huán)節(jié)都給予了指引與教導，是我最終能完成畢業(yè)論文設計。在學習中，老師的嚴謹治學和豐富的知識，敏銳的學術思維精益求精的工作態(tài)度以及誨人不倦的師者風范是我終生學習的楷模。此刻再次感謝邵老師對我們的教導與關愛，再次，謹向吉林鐵道職業(yè)技術學院老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p><b>　　參考

81、文獻 </b></p><p>　　[1]北京展翅鳥科技有限公司.展翅鳥家長控制軟件功能總覽[EB/OL].http://www.tueagles.com:81/baba/summary/.</p><p>　　[2] 鐘章隊 , 李旭 , 蔣文怡 1鐵路綜合數字通信系統(tǒng)(GSM2R) 〔M〕1北京: 中國鐵道出版社 , 2003.</p><p>　　

82、[3] M IL STD 1629A Procedures for Performing a FailureMode,Effec2ts an2d CriticalAnalysis, Nov. 1980.</p><p>　　[4] SNCF International, Final Report of Consulting Service forthe Engineering Design of CHI High

83、2Speed Railway, Ch3.2 Telecomm. Feb. 2005.</p><p>　　[5]天空軟件站.軟件介紹[EB/OL].http://www.skycn.com/soft/23101.html.</p><p>　　[6]硅谷動力.CareBaby介紹 </p><p>　　[7]張友生.遠程控制編程技術 [M].北京:電子工業(yè)出版社,2