兰州交通大学毕业设计（论文）
目录
摘要 ............................................................................................................................................ 2 ABSTRACT ............................................................................................................................... 3 第一章 绪论 ............................................................................................................................ 4 第一节 引言 ......................................................................................................................... 4 第二节 铁路通信的发展过程和现状 ................................................................................. 4 第三节 GSM-R的历史及技术特点 .................................................................................... 5 第二章 GSM-R基础 .............................................................................................................. 6 第一节 GSM-R基本原理 .................................................................................................... 6 一、面状覆盖 ..................................................................................................................... 7 二、 线状覆盖 ................................................................................................................. 10 第二节 GSM-R网络结构和功能 ...................................................................................... 12 一、BSS 结构和功能 ...................................................................................................... 14 二、NSS 结构和功能 ...................................................................................................... 15 三、OSS 结构和功能 ...................................................................................................... 16 第三章 GSM-R在铁路无线通信中的应用 ........................................................................ 17 第一节 功能寻址 ............................................................................................................... 17 第二节 调度通信 ................................................................................................................. 17 第三节 基于位置的路由 ................................................................................................... 19 第四节 增强多级优先和强占业务（EMLPP） ............................................................... 19 第五节 呼叫矩阵业务 ....................................................................................................... 20 第六节 铁路紧急呼叫 ....................................................................................................... 20 第四章 GSM-R在呼和浩特局铁路通信中应用的设计 .................................................... 21 第一节 GSM-R功能寻址的实现 ...................................................................................... 22 一、功能寻址的过程 ....................................................................................................... 22 三、应用及其解决方案 ................................................................................................... 29 第二节 GSM-R调度通信的实现 ...................................................................................... 31 一、系统构成 ................................................................................................................... 32 二、系统业务 ................................................................................................................... 33 三、系统技术要求 ........................................................................................................... 36 四、通信过程 ................................................................................................................... 37 五、调度通信系统的功能 ............................................................................................... 40 六、用GSM-R网络实现列车调度通信功能的设计 .................................................... 43 第五章 总结 .......................................................................................................................... 48 致谢 .......................................................................................................................................... 49 参考文献 .................................................................................................................................. 50
1
兰州交通大学毕业设计（论文）
摘要
GSM-R （GSM for Railway）是在 GSM 蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素组成，能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信要求的技术。GSM-R目前在我国铁路通信中的应用主要有：调度通信功能、车次号传输与列车停稳信息的传送功能、调度命令传送功能、列车尾部装置信息传送功能、调车机车信号和监控信息系统传输功能以及列车控制数据传输功能。
功能寻址是非常重要的先进寻址功能，是实现集群调度通信多的关键技术和必要手段。在功能寻址业务中，每个MSISDN可以建立与多个功能号码的映射关系，但是一个功能号码一次只能指定给一个用户。功能寻址业务分为语音呼叫功能寻址和短消息功能寻址[4]。
GSM-R调度通信系统主要负责列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。利用GSM-R进行调度通信系统组网，既可以完全利用无线方式，也可以同有线方式结合起来，共同完成调度通信任务。
论文从GSM-R的基础即GSM-R原理、网络结构和功能等入手，阐述了GSM-R在铁路通信中的应用并结合呼和浩特铁路通信的现状对GSM-R的部分功能在呼局铁路通信中的应用进行了设计。
2
兰州交通大学毕业设计（论文）
Abstract
3
兰州交通大学毕业设计（论文）
第一章 绪论 第一节 引言
铁路是我国国民经济的大动脉，铁路的运输能力直接影响着我国国民经济的发展。进入21世纪，随着铁路跨越式的发展，铁路通信系统也迎来了划时代的转变，近年来随着运输量的日益增长，使得列车重量加大，列车编组加长。GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移动无线通信系统GSM平台之上，专门为满足铁路应用而开发的数字式移动无线通信技术。在铁路通信中，它能够提供定制的附加功能，如优先级和强插功能、话音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址和安全数据通信等，是一种经济高效的综合数字移动通信系统。铁路无线全球通信系统GSM-R的建设和使用，表明中国铁路正不断吸取国外铁路的先进经验和成果，努力提升自身的经济技术结构和规模水平，加快发展步伐，争取在较短时间内运输能力满足国民经济和社会发展的需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平[1]。
第二节 铁路通信的发展过程和现状
新中国成立初期，铁路长途通信一直采用的是以架空明线和电缆为传输媒质的载波通信设备，电话交换大量发展步进制自动交换机及人工长途台，在专用通信方面，全路调度、各站、养路等通信系统改造为铁路支流脉冲选叫方式。进入70年代，随着国外铁路开始应用光纤技术，我国铁路光缆、数字通信也随之进入研究阶段；进入 80年代中后期，数字光纤通信已经在多条线上试用成功；90年代数字光纤通信已经在铁路通信中被广泛使用，这一时期除光缆建设迅速发展以外，其他数字通信建设也得到了相应的发展在交换方面大量采用程控交换设备。90年代末全路长途交换网基本形成，在数据交换方面根据铁路运输管理信息系统 （TMIS）、客票预定和发售信息系统及铁路其他信息业务的需要，建设了铁路第一个分组交换数据网。在专用通信方面由于光数字分插设备的应用，区段通信电缆数大幅度增加，中间站通信条件大为提高。调度等共线电话也推广采用了程控共线设备[2]。
铁路无线通信系统使用的单信道模拟制式无线通信设备主要是为满足话音通信设计的，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，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[2]。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。
4
兰州交通大学毕业设计（论文）
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。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。
随着我国铁路信息化建设的不断发展，铁路数据信息业务量的多样化和高速率，使得GSM-R系统在国内有着广阔的发展空间，GSM-R技术也正是顺应时代的发展，利用其固有的GSM-R网络特性，为铁路信息化和自动化发展奠定良好的基础，利用通信的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、安全地运行。
第三节 GSM-R的历史及技术特点
最初开发 GSM-R 的原因是无线频率的利用效率较低，铁路网络之间不同的通信系统的互操作性有限。1992 年，欧洲铁路的主管组织UIC（国际铁路联盟）认为，GSM正在逐渐成为移动通信的实用标准，并发现GSM的功能能够为铁路的新型数字通信系统提供一个理想的平台。于是，作为EIRENE（欧洲统一铁路无线增强网络）项目的一部分，关于GSM-R 数字无线标准规范化的工作陆续展开。1995 年，MORANE（欧洲铁路移动无线电通信）项目启动，EIRENE制定的标准得到认可，开始生效。
GSM-R是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM 平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统[4]。从集群通信的角度来看，GSM-R 是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R 能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R 可作为信号及列控系统的良好传输平台。
5