【正文】 ional Purpose Handset)及其他固定終端等構成。 自由空間傳播條件下，覆蓋重疊長度在 50m 范圍內(nèi) (正常情況下大約 210m)，可以滿 足最高速度 120km/h 系統(tǒng)的安全越區(qū)切換。這種設計使得在這些區(qū)域只出現(xiàn)一個強信號的蜂窩小區(qū)，切換只能發(fā)生在正常情況下不停車的區(qū)間。 越區(qū) 切換 當列車停在相鄰基站的邊界處時，由于無線信號衰落的變化，在兩個相鄰基站間會發(fā)生多次切換，即所謂的 “ 乒乓 ” 效應。為了滿足列控需要， 采用全冗余方式 的覆蓋。即每個基站使用兩根定向天線，兩個不同的方向分別使用一根天線。 BTS之間為環(huán)形連接 (傳輸系統(tǒng)可利用 SDH 的白愈環(huán)保護功能 )， 可靠性指標可達到 %以上。拉薩移動交換中心設移動交換機和 GPRS 設備。為了確保兩個 MSC 之間的冗余通道，要求骨干傳輸網(wǎng)冗余設計，建立迂回備用通道。根據(jù)青藏線列控系統(tǒng)對 GSMR 系統(tǒng)的需求 ， GSMR 系統(tǒng)的網(wǎng)絡應按ETCS 2 級標準設計 [8]。根據(jù)青藏鐵路的實際情況，結(jié)合當前通信信號技術的發(fā)展狀態(tài)和今后的發(fā)展趨勢，青藏鐵路的通信信號應該實現(xiàn)一體化。 青藏鐵路建設是中國西部開發(fā)的標志性工程，是目前世界上海拔最高、線路最長、穿越凍土里程最長的高原鐵路。這些專門用于操作維護的設備被稱為操作維護中心 OMC。 OMCR 與 BSC 的連接 有兩種途徑：一種是直接通過 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡與 BSC 相連；另一種是 BSC 先與 TRAU 相連，然后通過 MSC 再與 OMCR 連接。 NSS 提供的主要功能如下： ? 為用戶移動特征提供的特定功能，如尋呼 ? 呼叫過程中對無線資源的管理 ? 管理與 BSS 之間的信令協(xié)議 ? 位置登記，即 VLR 之間的互連 ? 切換過程 ? 查詢 HLR 獲得 MS 的漫游號碼 ? 與其他的移動功能實體交換信令信息 ? 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 ? 用戶的鑒權 基本的 NSS 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）。 BSS 的總體結(jié)構如圖 27 所示 。 BSS 結(jié)構和功能 BSS 是 GSMR 系統(tǒng)網(wǎng)絡中最基本的組成部分。 GSMR 網(wǎng)絡為支持基本業(yè)務提供以下功能： ? 呼叫處理 ? 用戶身份的鑒權 ? 緊急呼叫 ? 語音組呼和語音廣播 ? 短消息業(yè)務 ? 信令信息的加密 除此之外 ， GSMR 網(wǎng)絡還為支持各種補充業(yè)務提供了相應的功能。組成 GSMR 網(wǎng)絡的各個子系統(tǒng)之間、 BSS與移動臺之間、與固定網(wǎng)絡之間的互連都提供了標準的接口。 操作和維護子系統(tǒng)（ OSS）是相對獨立的子系統(tǒng)，為 GSMR 網(wǎng)絡提供管理和維護功能。BSS 中還可能存在編碼速率適配單元（ TRAU），它實現(xiàn) 了 GSMR 編碼速率向標準的 PSTN 或 ISDN 速 率的轉(zhuǎn)換。移動臺除了具有通過無線接口（ Um）接入到 GSMR 系統(tǒng)的一般處理功能外，還為移動用戶提供了人機接口。 MSC 作為陸地移動網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡的接入單元。通常用接收機的鄰道選擇性來表示抗鄰道干擾的能力，它主要由接收中頻濾波器的阻帶衰減特性決定。鄰道干擾的產(chǎn)生主要是因為接收濾波器的阻帶衰減不夠陡峭引起了相鄰頻帶信號的泄漏。根據(jù)傳播環(huán)境和業(yè)務量的變化情況，調(diào)整同頻復用距離和頻率分配方案，以適應不同的 C/I。以上的討論僅基于基站使用全向天線的情況，當使用定向天線時，同頻干擾的小區(qū)數(shù)會減少，計算 C/I 是要充分考慮 i0的取值和基站的位置。我們試圖在 C/I 和同頻復用距離之間建立起聯(lián)系，來對小區(qū)的覆蓋進行規(guī)劃。同頻干擾不能簡單的通過增大發(fā)射機的功率來克服，因為這樣會導致相鄰小區(qū)之間的干擾。話音信道上的干擾會造成串話，或者用戶聽到很大的背景噪聲；信令信道上的干擾則會導致誤碼率的升高，使呼叫遺漏或阻塞。因此原小區(qū)的信道必須分為兩組，一組適應半徑小的小區(qū)的復用要求，一組適應大的小區(qū)的復用要求。 蘭州交通大學畢業(yè)設 計 12 1237456234567 圖 25 小區(qū)分裂 可 以 發(fā)現(xiàn)在小區(qū)分裂的初期，兩種不同直徑的小區(qū)共存。每次小區(qū)分裂均保持相同的幾何關系。小區(qū)分裂通過增加基站數(shù)量，使得單位覆蓋面 積內(nèi)的信道數(shù)增加，從而提高頻率復用率，增大系統(tǒng)容量。小區(qū)分裂根據(jù)用戶密度的變化，在現(xiàn)有小區(qū)的基礎上劃分更小的小區(qū)來提高頻率復用率。這種方法的優(yōu)點是有效的利用了資源，降低了呼損率，但是由于在動態(tài)分配的過程中要監(jiān)視信道的使用情況，檢查所分配的信道是否滿足干擾的要求，需要收集和處理大量的數(shù)據(jù)，因此控制復雜，成本較高。 蘭州交通大學畢業(yè)設 計 11 另一種方法是動態(tài)信道分配。 ? 頻率的規(guī)劃要結(jié)合蜂窩網(wǎng)容量和規(guī)模的后續(xù)發(fā)展。 ? 確定頻率之間互調(diào)干擾最小的分組方法。例如，某系統(tǒng)的服務 等 級為 3%，那就說明該系統(tǒng)內(nèi)的用戶每呼叫 100次，其中用三次未被接通。 uUAA? (27) 如果系統(tǒng)中的信道數(shù)為 C，則平均每個信道的話務量強度 用式 28 表示。話務量強度定義為在一定時間內(nèi)信道完全被占用的時間（或平均通話時間）與這段時間的比值，即信道的時間利用率，通常用 A 來表 示。 話務量和呼損率 在通信系統(tǒng)中，信道的資源是有限的，而用戶的數(shù)量是不斷增長 的，用戶在系統(tǒng)中占用資源的時間和頻率都是隨機的。這一公式提供了尋找最近的同頻小區(qū)的方法：沿某一小區(qū)的任意一條六邊形鏈移動個小區(qū)后，逆時針旋轉(zhuǎn) 60 度后再移動個 小區(qū)，此時到達的小區(qū)即為同頻小區(qū)。為了避免同頻小區(qū)之間的干擾，蘭州交通大學畢業(yè)設 計 9 必須選定一個合適的同頻復用距離 [4]。同樣，六邊形覆蓋的系統(tǒng)費用也要低于正方形和正三角形 [13]。 236514 圖 23 圓形小區(qū)的覆蓋 我們可以用數(shù)學方法證明，要用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個區(qū)域，可取的只有正六邊形、正 三角形和正方形。在平面區(qū)域內(nèi)劃分小區(qū)，通常組成蜂窩式的網(wǎng)絡 ，這將比帶狀網(wǎng)絡復雜得多。兩層中的上層采用傘狀宏小區(qū)，主要負責快速移動用戶，避免頻繁的越區(qū)切換，它還可以填補微小區(qū)覆蓋的盲區(qū)。一般來講，宏小區(qū)的天線架設在建筑物的頂部，微小區(qū)的天線地域建筑物，微微小區(qū)的天線一般安裝在室內(nèi)。 小區(qū)分層 根據(jù)覆蓋地區(qū)的人口密度和移動 臺移動速度的要求，可以按照覆蓋范圍的大小將小區(qū)分為以下四種類型 ： ? 擴展小區(qū)：半徑 35km~120km ，主 要由于沿海地區(qū)海域的覆蓋 ； ? 宏小區(qū)：半徑 1km~35km，用于高速公路和人口較稠密的地區(qū)。兩個發(fā)射天線和兩個接收天線分別指向道路兩邊，下行鏈路的信號從小區(qū)沿著道路向兩個 方向輻射。 平衡設計 線性覆蓋在線性區(qū)域的兩側(cè)應該是對稱的，在高速移動的環(huán)境中要盡量使小區(qū)的數(shù)目最小，中繼效率最大，每個小區(qū)的信道都可以為兩個方向的用戶服務，這就要求較高的基站發(fā)射功率。 . . .3 R 2 aaRd sd 1 = ( 2 n 1 ) R n ann + 112 3 圖 22 帶狀網(wǎng)的信干比示意圖 在圖 22 中，假設小區(qū)半徑為 R， 相鄰小區(qū)的交叉寬度為 a，第 n+1 區(qū)與第一區(qū)為同頻道小區(qū)。 線狀覆蓋使用的蜂窩基本原理與面狀覆蓋類似，只是在小區(qū)頻率組的分配和重疊區(qū)的問題上要單獨考慮 [13]。 在空中接口方面， GSMR 在 GSM 的基礎上增加了通知信道 NCH，用來傳送包含組呼信息和組呼信道信息。業(yè)務模型如圖 21 所示。 GSMR 的基本特性已在鐵路網(wǎng)的 MORANE 試驗中得到安裝、測試和驗證。 GSMR 在歐洲取得巨大的成功，目前超過 30 個鐵路公司已承諾在其國際路網(wǎng)中使用該技術。 此外，機車同步操控信息傳送業(yè)務對無線通信系統(tǒng)還有一定的要求： ? 全線不能存在無線通信盲區(qū)； ? 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包出現(xiàn)差錯時允許重傳，但傳輸連續(xù)失敗不能超過規(guī)定的時間； ? 上、下行列車通信之間不能相互干擾； ? 允許在同一車站內(nèi)同一個方向的多趟列車運行； ? 從控和主控之間的通信不受距離限制。 1995 年， MORANE（歐洲鐵路移動無線電通信）項目啟動， EIRENE 制定的標準得到認可，開始生效。 IT 業(yè)的這些技術進步必將推動鐵路綜合數(shù)字移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展。與傳統(tǒng)的基于軌道電路的列車控制（ Track Circuit Based Train Control System，簡稱 TBTC）系統(tǒng)相比，CBTC 有很多優(yōu)越性，其中最重要的是： 1）列車和地面控制設備之間通過雙向無線通信傳遞信息，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使列車運行的安全性大大提高； 2） CBTC 可以實現(xiàn)移動閉塞方式（ Moving Automaticblock System，簡稱 MAS），使兩列車追蹤間隔大大縮短，提高列車在區(qū)間追蹤運行的密度，從而大大提高鐵路運輸效率。 高速、客運專線 鐵路提速、高速和客運專線網(wǎng)絡化、智能化、綜合化的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)需要高度可靠、高度安全、快速接入的綜合移動通信系統(tǒng)，以及透明、雙向、大容量的車 /地信息傳輸通道。其中，青藏線是一條集多種領先技術于一身的往返于“世界屋脊”的鐵路；大秦線是使中國步入重載領域先進行列的標志性工程，突破性的實現(xiàn)了年運量 2 億噸的目標，現(xiàn)在技術還在不斷創(chuàng)新，預計年運量將達到 4 億噸；膠濟線的建設是對 GSMR 技術應用于具有中國特色環(huán)境的一個嘗試，它的成功與否影響著 GSMR 技術在時速 200km/h 鐵路線路的普及率 。因此話音業(yè)務可以被接收或竊聽，給行車安全帶來極大的隱患。而信道空閑時，別的系統(tǒng)用戶也并不能利用該信道進行通信。 90 年代末全路長途交換網(wǎng)基本形成，在數(shù)據(jù)交換方面根據(jù)鐵路運輸管理信息系統(tǒng) （ TMIS）、客票預定和發(fā)售信息系統(tǒng)及鐵路其他信息業(yè)務的需要，建設了鐵路第一個分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng) [1]。在鐵路通信中，它能夠提供定制的附加功能，如優(yōu)先級和強插功能、話音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數(shù)據(jù)通信等，是一種經(jīng)濟高效的綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng) [2]。 Applications。 關鍵詞 ： GSMR； 調(diào)度通信；應用；維護。 在功能尋址業(yè)務中，每個 MSISDN 可以建立與多個功能號碼的映射 關系，但是一個功能號碼一次只能指定給一個用戶。調(diào)度通信包括 點對點呼叫、 組呼和功能尋址等。蘭州交通大學畢業(yè)設 計 1 摘要 GSMR（ GSM for Railway） 是在 GSM 蜂窩系統(tǒng)上增加了調(diào)度通信功能和適合高速環(huán)境下使用的組成要素，能滿足國際鐵路聯(lián)盟提出的鐵路專用調(diào)度通信要求的技術。 調(diào)度通信在 GSMR 中有非常重要的地位，是保證行車調(diào)度員與其管轄區(qū)段內(nèi)各個車站之間進行良好業(yè)務聯(lián)系的專用通信系統(tǒng)，是為鐵路運輸行業(yè)提供實時信息、實現(xiàn)鐵路運輸統(tǒng)一指揮的重要手段。 功能尋址是非常重要的先進尋址功能，是實現(xiàn)集群調(diào)度通信多的關鍵技術和必要手段。當一個網(wǎng)絡建成以后，網(wǎng)絡的管路理與維護也相當重要，因此，在論文最后也對此做出了設計。 Scheduling Communication。 GSMR 技術是基于成熟、通用的公共移動無線通信系統(tǒng) GSM 平臺之上，專門為滿足 鐵路 應用而開發(fā)的數(shù)字式移動無線通信技術。進入 70 年代，隨著國外鐵路開始應用光纖技術，我國鐵路光纜、數(shù)字通信也隨之進入研究階段；進入 80 年代中后期，數(shù)字光纖通信已經(jīng)在多條線上試用成功； 90 年代數(shù)字光 纖通信已經(jīng)在鐵路通信中被廣泛使用，這一時期除光纜建設迅速發(fā)展以外，其他數(shù)字通信建設也得到了相應的發(fā)展在交換方面大量采用程控交換設備。 鐵路無線通信系統(tǒng)使用的單信道模擬制式無線通信設備主要是為滿足話音通信設計的 ，主要使用 450M 頻段，共 58 對頻點，固定分配給了無線列調(diào)、站調(diào)、公安等無線系統(tǒng)使用，各個部門間不能相互共享，造成頻率資源的極大浪費，無線通信系統(tǒng)采用頻點（信道）固定分配的方式，信道長期指配給某一系統(tǒng)（通常按專業(yè)劃分）用戶使用，當一個信道遇忙時，其它用戶只能等待，往往造成該信道上的用戶爭搶或者出現(xiàn)阻塞，蘭州交通大學畢業(yè)設 計 2 通信質(zhì)量得不到保證。無線列調(diào)系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，并未做任何鑒權加密處理，對用戶無需進行身份識別，只要無線終端用戶頻點和調(diào)制方式與無線列調(diào)相同，便可以加入到無線列調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的通信。 經(jīng)過理論研究、技術之爭、政策審核、網(wǎng)絡建設、施工驗收等層層考驗，最終在 GSMR 工程方面取得了驕人的成績 ， 初步建設了分別代表高原、重載和繁忙干線的青藏線、大秦線、膠濟線三條 GSMR 線路 [5]。 調(diào)度指揮和安全生產(chǎn) 作為無線列調(diào)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，同時能夠滿足區(qū)間公務移動、緊急救援、調(diào)車蘭州交通大學畢業(yè)設 計 3 編組作業(yè)、站場無線等移動話音通信的需要；滿足 TDCS 無線車次號校核、列車尾部風壓、機車狀態(tài)信息、車輛軸溫監(jiān)測、線橋隧