2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)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(yīng)用與發(fā)展 </p><p><b>  摘要</b></p><p>  隨著我國鐵路建設(shè)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(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在鐵路運輸系統(tǒng)中的作用,主要業(yè)務(wù)功能,未來發(fā)展方向和業(yè)務(wù)應(yīng)用。 </p><p>  關(guān)鍵詞:鐵路無線通信;GSM—R;技術(shù)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(nèi)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(shù)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(wù)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(diào)度系統(tǒng)的語音及數(shù)據(jù)傳送.

5、..........11</p><p>  2.3 為現(xiàn)代信號控制技術(shù)提供強有力的通信支持.........12 </p><p>  第三章GSM—R網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能...........13</p><p>  3.1 GSM—R系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)互連.......................................24</p><p>  第四章GSM-R系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向及新業(yè)務(wù)應(yīng)用....27 </p><p>  4.1

8、 GSM-R系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向..........................27</p><p>  4.2 GSM-R系統(tǒng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用............................28 </p><p>  結(jié)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(shè)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(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在鐵路運輸系統(tǒng)

10、中的作用,主要業(yè)務(wù)功能,未來發(fā)展方向和業(yè)務(wù)應(yīng)用。 </p><p>  1.1 GSM-R系統(tǒng)內(nèi)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(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)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(shù),計算機及其相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展,世界各國都開始了用高新技術(shù)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(wù)質(zhì)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(shù)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(nèi)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(chǔ)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(shù)上有明顯優(yōu)勢,產(chǎn)品得到多家廠商的支持,這在歐盟已得到證明。我國GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(diào)圖推出了一系列重大技術(shù)創(chuàng)新成果,鐵道部經(jīng)過深入研究和科學論證,立足于我國技術(shù)和設(shè)備,參照國際相關(guān)標準和經(jīng)驗,提出了符合我國技術(shù)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(shù)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(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)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(shù)規(guī)范和標準 </p><p>  GSM-R是在公網(wǎng)GSM標準基礎(chǔ)上,通過增加鐵路調(diào)度通信功能和高速環(huán)境組成要素而建立起來的技術(shù)體系。GSM-R技術(shù)標準與規(guī)范,包括現(xiàn)有的GSM相關(guān)標準以及為滿足鐵路需求而制定的應(yīng)用標準,是GSM—R領(lǐng)域內(nèi)所有技術(shù)標準、規(guī)范的集合。根據(jù)我國鐵路和業(yè)務(wù)實際應(yīng)用情況,目前我國GSM-R技術(shù)規(guī)范體系包含綜合類、系統(tǒng)類、工程類、設(shè)備類、應(yīng)用業(yè)務(wù)類、設(shè)備

17、測試類、接口技術(shù)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(yīng),40項規(guī)范中除了根據(jù)我國實際情況制定了系統(tǒng)類和應(yīng)用業(yè)務(wù)類,其余各項技術(shù)規(guī)范基本上與歐洲規(guī)范的各個章節(jié)相對應(yīng),并根據(jù)我國實際情況做出了相應(yīng)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(wù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM—R系統(tǒng)一般由網(wǎng)絡(luò)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(jù)我國鐵路行車密度高、運輸組織復(fù)雜等特點,為了解決大量的非列控數(shù)據(jù)傳輸,經(jīng)過反復(fù)論證,引進了通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)(GPRS),與既有有線調(diào)度通信系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)了有線與無線調(diào)度的兩網(wǎng)有機結(jié)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(chǔ),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(diào)度員)的一種方式。例如當火車司機呼叫固定用戶(調(diào)度員)時,系統(tǒng)依據(jù)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(diào)度員)進行尋址,自動地將呼叫轉(zhuǎn)接到列車當前所在控制區(qū)的調(diào)度員。</p><p>  語音廣播服務(wù)(Voice Broadcast Service,VBS):VBS可用來在指定區(qū)域(可跨多個小區(qū))內(nèi)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(shè)定,從而具有極大的靈活性。</p><p>  語音組呼服務(wù)(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(nèi)的小組成員建立呼叫。該組內(nèi)所有成員均可通過同一業(yè)務(wù)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(jù)“先請求先服務(wù)”的原則建立一個上行鏈路來提供通話服務(wù)。</

22、p><p>  增強的多級優(yōu)先與強占權(quán)(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(yīng)用,都要求網(wǎng)絡(luò)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(wù)信道均被占用),eMLPP可立即切斷低優(yōu)先權(quán)的呼叫而優(yōu)先建立高優(yōu)先權(quán)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(diào)度通信功能 調(diào)度通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)包括列車調(diào)度通信、貨運調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他調(diào)度及專用通信、站場通信、應(yīng)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(shù)的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,也可以采用GPRS方式來實現(xiàn)。

24、 3、 調(diào)度命令傳送功能 鐵路調(diào)度命令是調(diào)度所里的調(diào)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(diào)度命令無疑將加速調(diào)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸問題。 5、 調(diào)車機車信號和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能 提供調(diào)車機車信號和監(jiān)控信息傳輸通道,實現(xiàn)地面

25、設(shè)備和多臺車載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸,并能夠存儲進入和退出調(diào)車模式的有關(guān)信息。 6、 列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能 采</p><p>  2.2 實現(xiàn)運輸指揮調(diào)度系統(tǒng)的語音及數(shù)據(jù)傳送 </p><p>  實現(xiàn)運輸指揮調(diào)度系統(tǒng)的語音及數(shù)據(jù)傳送GSM—R系統(tǒng)具有功能號呼叫、語音廣播和組呼業(yè)務(wù)、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(diào)度、區(qū)間維修、

26、工程施工、應(yīng)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(shù)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(shù),正向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化方向發(fā)展。以新一代分散自律調(diào)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(shù),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(nèi)容。這些技術(shù)都將基于移動通信技術(shù)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(wù)。3GSM—R系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功能GSM-R系統(tǒng)具有功能號呼叫、語音廣播和組呼業(yè)務(wù)、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(diào)度、區(qū)間維修、工程施工、應(yīng)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(shù)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(shù),正向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化方向發(fā)展。以新一代分散自律調(diào)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(shù),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(nèi)容。這些技術(shù)都將基于移動通信技術(shù)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(wù)?! W洲GSM—R系統(tǒng)設(shè)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(shè)備之間互聯(lián)互通問題,因此,需要制定接口技術(shù)要求和測試規(guī)范。基于此上,必須制定適合我國鐵路應(yīng)用的GSM-R技術(shù)規(guī)范,用于指導(dǎo)、規(guī)范全網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)。此外,還需組織制定其他相關(guān)技術(shù)規(guī)范,建立健全適合我國鐵路應(yīng)用的GSM-R技術(shù)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(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能 </p><p>  3.1 GSM—R系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功</p><p>  語音組呼業(yè)務(wù)為適應(yīng)專用移動通信網(wǎng)的要求,在GSM—R中引入了組呼業(yè)務(wù),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(wù)突破了GSM網(wǎng)絡(luò)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(diào)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(diào)度部門,用以完成點對多點的組呼業(yè)務(wù)和群呼業(yè)務(wù)。</p><p>  3.2.1 BTS結(jié)構(gòu)和功能</p><p>  BTS是網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜的無線調(diào)制解調(diào)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(shè)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(diào)制,然后將射頻信號饋送給天線;將信號解密、均衡、然后解調(diào);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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)和功能</p><p>  BSC的結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(guān)于O&M的數(shù)據(jù)緩沖并轉(zhuǎn)送到O&M中心。</p><p>  圖3-3 BSC的結(jié)構(gòu)</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(wù)和信令),無線信道監(jiān)控;</p><p>  業(yè)務(wù)集中管理:可以減少傳送費用;</p><p>  短消息業(yè)務(wù)(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(wù),存儲BSS配置數(shù)據(jù)(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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖3-4所示:</p><p>  圖3-4 TRAU的結(jié)構(gòu)</p><p>  TRAU能夠?qū)?3kbit/s話音(

38、或數(shù)據(jù))復(fù)用成兩路傳輸,即轉(zhuǎn)換成標準的64kbit/s數(shù)據(jù)。在BTS中,13kbit/s話音(或數(shù)據(jù))通過插入附加同步數(shù)據(jù),使其和較低速率數(shù)據(jù)不同,插入數(shù)據(jù)后的速率變?yōu)?6 kbit/s。TRAU將13kbit/s語音轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)流路由到一種適合的設(shè)備上,這種設(shè)備是指具有互連互通功能的接收方調(diào)制解調(diào)器。</p><p> 

39、 值得注意的是,TRAU在Ater接口上,有四個業(yè)務(wù)信道是在64kbit/s PCM電路上復(fù)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(wǎng)絡(luò)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(quán)</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(shè)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(wù)的短消息服務(wù)中心(SMS-SC)和統(tǒng)計服務(wù)器,這些功能實體可以根據(jù)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(wǎng)絡(luò)交換機的主要差別。MSC用于建立業(yè)務(wù)信道和在MSC之間或與其他網(wǎng)絡(luò)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(diào)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(wǎng)關(guān),連接用戶與短消

45、息服務(wù)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(wǎng)關(guān)MSC(GMSC),它通常還作為固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)之間的一個接入單元,提供業(yè)務(wù)和功能的接入。網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(wǎng)關(guān)MSC??梢?,MSC根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置實現(xiàn)不同性質(zhì)的交換功能。</p><p>  MSC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(wǎng)、其他固定網(wǎng)絡(luò)、BSS和一些外部設(shè)備的連接。MSC與其他網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)(PSTN)之間的E1口數(shù)據(jù)流中,對數(shù)字信道進行操作而不改變傳輸信號的質(zhì)量。</p><p>  圖3-6 MSC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)&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(shù)據(jù)庫之一,實現(xiàn)對移動用戶的管理。一個GSM-R網(wǎng)絡(luò)中可以有不只一個HLR,它的數(shù)量決定于用戶的數(shù)量、設(shè)備的容量和網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)。HLR中存儲的是在網(wǎng)絡(luò)中永久注冊的移動用戶的靜態(tài)數(shù)據(jù)信息和一些臨時動態(tài)數(shù)據(jù)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(nèi),這些位置信息可以提供統(tǒng)計數(shù)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(shù)據(jù)庫的信息。</p><p>  承載業(yè)務(wù)和終端業(yè)務(wù)的定制信息;</p&g

50、t;<p>  業(yè)務(wù)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(wù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(guān)于處理登記后MS呼叫建立和接收的信息,它包含以下內(nèi)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(wù)參數(shù);</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(quán)中心(AuC)</b></p><p>  鑒權(quán)中心(AuC)有兩個功能:一是對用戶的IMSI號進行鑒權(quán);二是為移動臺和網(wǎng)絡(luò)之間在無線路徑上的通信進行加密。</p><p>  

55、設(shè)備識別寄存器(EIR)</p><p>  設(shè)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(shù)據(jù)庫,用來存儲移動設(shè)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(guān)的一個功能實體,提供GSM-R

56、網(wǎng)絡(luò)與其他固定網(wǎng)絡(luò)的互連。IWF的具體功能決定于互連的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)類型,它能夠提供不同網(wǎng)絡(luò)與GSM-R網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換,如圖3-7所示。針對移動用戶所在的不同網(wǎng)絡(luò),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(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端(DTE)之間,IWF能夠提供數(shù)據(jù)速率和協(xié)議的轉(zhuǎn)換。對于V系列的終端,IWF還可以提供調(diào)制解調(diào)器的選擇功能。IWF常與MSC在同一物理設(shè)備中實現(xiàn)。</p>

57、<p>  短消息服務(wù)中心(SMS-SC)</p><p>  短消息服務(wù)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(shè)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(yīng)的屬性。MSC從GCR獲取的內(nèi)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(diào)度識別列表;</p><p>  語音組呼/語音廣播初始化和中止的調(diào)度識別列表;</p><p>  語音組呼結(jié)束之前檢測未激活的時間長度;</p><p>  使用eMLPP補充業(yè)務(wù)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(yīng)BSS的操作與維護中心(OMC-R)和對應(yīng)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shè)備管理及網(wǎng)絡(luò)操作維護等功能。它的一側(cè)與設(shè)備相連(不包括BTS,對BTS的操作維護是經(jīng)過BSC進行管理),另一側(cè)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(shè)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(wǎng)絡(luò)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(gòu)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(wǎng)絡(luò)互連</b></p

63、><p>  3.6.1 互連類型</p><p>  圖3-13 GSM-R網(wǎng)絡(luò)的互連</p><p>  一個GSM-R網(wǎng)絡(luò)可以與其他的GSM-R網(wǎng)絡(luò)或固定網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的互連如圖3-13所示,終端網(wǎng)絡(luò)可以是GSM-R網(wǎng)絡(luò)或其他的固定網(wǎng)絡(luò),中間網(wǎng)絡(luò)的類型也可以是各種固定網(wǎng)

64、絡(luò),但通常情況下都采用ISDN網(wǎng)絡(luò)。終端TE與GSM-R網(wǎng)絡(luò)之間接入?yún)⒖键c可以是S或R(采用終端適配器時為R參考點)。各個網(wǎng)絡(luò)之間的接口或參考點決定于網(wǎng)絡(luò)的類型。</p><p>  互連有兩種類型:網(wǎng)絡(luò)互連和業(yè)務(wù)互連。網(wǎng)絡(luò)互連指在GSM-R網(wǎng)絡(luò)之間,GSM-R網(wǎng)絡(luò)和非GSM-R網(wǎng)絡(luò)之間建立端到端的連接。GSM-R網(wǎng)絡(luò)支持以下連接:</p><p>  GSM-R網(wǎng)絡(luò)與公共電話交換網(wǎng)(PS

65、TN)的連接;</p><p>  GSM-R網(wǎng)絡(luò)與電路交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(CSPDN)的連接;</p><p>  GSM-R網(wǎng)絡(luò)與ISDN的連接;</p><p>  GSM-R網(wǎng)絡(luò)之間的連接。</p><p>  網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)之間漫游時,信令系統(tǒng)還要支持移動應(yīng)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(wǎng)絡(luò)與PSTN和ISDN的互連為例,說明網(wǎng)絡(luò)互連的方式。</p><p>  1. 與PSTN的互連</p><p>  圖3-14 GSM-R網(wǎng)絡(luò)與PST

67、N的互連</p><p>  GSM-R網(wǎng)絡(luò)與PSTN的互連方式如圖3-14所示。當從GSM-R網(wǎng)絡(luò)向PSTN發(fā)起呼叫時,IWF實體提供速率適配、調(diào)制解調(diào)器選擇和信令格式轉(zhuǎn)換的功能,通過3.1kHz的音頻承載業(yè)務(wù)與PSTN進行互連。在呼叫建立的信息里要包含“調(diào)制解調(diào)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(nèi)鈴音和提示。</p><p>

68、  當從PSTN向GSM-R網(wǎng)絡(luò)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(guān)于移動用戶承載業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)信息進行檢查來判斷兼容性。對于PSTN發(fā)起的呼叫, GSM-R網(wǎng)絡(luò)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(diào)制解調(diào)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)將對用戶的信息進行一些處理,包括速率的變換、數(shù)據(jù)的重組、帶內(nèi)/帶外信令的映射、數(shù)據(jù)的緩沖和壓縮、業(yè)務(wù)級別的升降等。</p><p>  2.與ISDN的互連</p><p>  由于GSM-R網(wǎng)絡(luò)可以看作是ISDN網(wǎng)絡(luò)的一個擴展網(wǎng)絡(luò),因此兩個網(wǎng)絡(luò)之間本身就存在很多兼容性。

70、當移動網(wǎng)絡(luò)向ISDN網(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)發(fā)起的呼叫中,ISDN主要進行LLC的檢查,根據(jù)呼叫的參數(shù)選擇匹配的承載業(yè)務(wù)。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(wù)定制狀態(tài)的檢查。如果是ISDN網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的呼叫,GSM-R網(wǎng)絡(luò)首先會由GMSC接收兼容性的參數(shù),然后將這些參數(shù)映射到HLR中,做LLC的檢查,并選擇匹配的基本業(yè)務(wù)。與此同時,還要進行用戶業(yè)務(wù)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(shù)由IWF選擇一些默認的設(shè)置來匹配。</p><

72、p>  在與PSTN和ISDN網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)的接口基于ISDN與其它網(wǎng)絡(luò)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(shù)發(fā)展方向及新業(yè)務(wù)應(yīng)用 </p><p>  4.1 GSM-R系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向    (一)加快建成核心網(wǎng)  GSM—R是一個基于交換技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò),與分散設(shè)置、直接對講無線通信有很大區(qū)別。GSM—R網(wǎng)絡(luò)的交換機、智能網(wǎng)等許多設(shè)備,不僅僅屬于某一段專用,而是許多線路、甚至全網(wǎng)共用。因此,必須統(tǒng)籌合理安排核心網(wǎng)交換機的建設(shè)

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(nèi)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(fù)用頻率資源的邊界場強協(xié)調(diào)及干擾協(xié)調(diào)工作。 </p><p>  4.2 GSM-R系統(tǒng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用 </p><p> ?。ㄒ唬┲悄芫W(wǎng)系統(tǒng)  基于智能網(wǎng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)具有快速、有效、經(jīng)濟、靈活等特點。GSM—R智能網(wǎng)主要用來實現(xiàn)鐵路特定業(yè)務(wù),同時,能夠解決多廠家設(shè)備組網(wǎng)環(huán)境下業(yè)務(wù)互聯(lián)互通的問題。

76、根據(jù)互聯(lián)互通需要,同時考慮今后業(yè)務(wù)的發(fā)展,我國GSM—R智能網(wǎng)基于CAMEL3技術(shù)標準。該規(guī)范應(yīng)根據(jù)3GPP和國內(nèi)相關(guān)行業(yè)規(guī)范,結(jié)合我國鐵路實際需求,從系統(tǒng)構(gòu)成、業(yè)務(wù)技術(shù)要求及信令流程、服務(wù)質(zhì)量要求、管理和維護、軟件要求、主要設(shè)備技術(shù)要求等方面做出具體的規(guī)定。     (二)感應(yīng)通信的特色  從感應(yīng)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?shù)奶匦?,通過

77、選擇適當?shù)念l率和耦合空間,減少耦合衰耗,經(jīng)波導(dǎo)線的引導(dǎo)傳輸,解決了山區(qū)、隧道內(nèi)、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(yīng)通信雖然不是最先進的移動通信技術(shù),但有它獨特的優(yōu)點。我國現(xiàn)采用接觸網(wǎng)導(dǎo)線做波導(dǎo)線的鐵路感應(yīng)通信比漏泄電纜方式(LCX方式)和國外的感應(yīng)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(wǎng)設(shè)備才能進行傳輸,有一定的局限性

78、,但在目前</p><p><b>  結(jié)束語 </b></p><p>  鐵路通信網(wǎng)是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具。介于GSM-R技術(shù)在鐵路通信網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢,鐵路通信網(wǎng)應(yīng)該抓住當今通信技術(shù)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(shù)政策和有關(guān)行業(yè)的技術(shù)政策要求,也要密切結(jié)合我國實際需求,合理利用資源,做到技術(shù)

79、先進、經(jīng)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(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的用戶提供高質(zhì)量、方便、快捷、多元化的電信服務(wù),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(chǎn)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(jīng)濟的穩(wěn)步增長打下堅實的基礎(chǔ)。 </p><p>  三年的學習生涯轉(zhuǎn)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(shè)計中,**老師從該論文的論題,構(gòu)思到最后的定稿各個環(huán)節(jié)都給予了指引與教導(dǎo),是我最終能完成畢業(yè)論文設(shè)計。在學習中,老師的嚴謹治學和豐富的知識,敏銳的學術(shù)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(dǎo)與關(guān)愛,再次,謹向吉林鐵道職業(yè)技術(shù)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(shù)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(shù) [M].北京:電子工業(yè)出版社,2

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