【正文】 ? 移動終端按ISDN號碼尋址呼叫固定終端 移動終端以被叫固定終端的ISDN號碼發(fā)起呼叫；GSMR 網(wǎng)絡(luò)收到ISDN號碼，進行號碼分析后，把呼叫路由到FAS，并向FAS 發(fā)送被叫固定終端ISDN 號碼；FAS根據(jù)ISDN號碼呼叫固定終端，雙方建立通信；通話完畢，任意一方掛機，呼叫拆除。Fa 接口：ISDN 基群速率接口(30B+D)，DSS1 信令。系統(tǒng)構(gòu)成及組網(wǎng)方式如圖32所示，其接口及信令在圖中都已標(biāo)明 [11]。想鄰基站的覆蓋重疊需要有足夠的長度，才能確保列車最大速度運行條件下安全越區(qū)切換。這種基站既能滿足線型覆蓋，又能減少越區(qū)切換次數(shù)，非常適用于鐵路沿線。在其它鐵路沿線地區(qū)，GSMR 系統(tǒng)只用于話音和普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不提供無線機車信號的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，因此采用單基站環(huán)形覆蓋結(jié)構(gòu)。STM1 基站環(huán)用于連接所有基站，青藏鐵路全線設(shè)拉薩、那曲、沱沱河、格爾木等 4 個 STM1 基站環(huán)。其接近連續(xù)式無線機車信號的傳輸方式應(yīng)采用由 GSMR 網(wǎng)絡(luò)所提供的數(shù)據(jù)傳輸通道。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。如圖 28 所示。它有兩種基本組成設(shè)備，分別是基站收發(fā)信機（BTS ）和基站控制器（BSC）。網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備可以通過標(biāo)準的接口來實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的本地和國際互連。 TRAU 與 BSC 通過 Ater 接口連接。 一個 GSMR 陸地移動系統(tǒng)由若干個功能實體組成，這些功能實體所實現(xiàn)的功能的集合就是網(wǎng)絡(luò)能夠提供給用戶的所有基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)，以及對于用戶數(shù)據(jù)和移動性的操作和管理。只有當(dāng)兩個相鄰頻率的接收機距離很近，干擾信號的強度超過了接收機靈敏度時，鄰道干擾才會對接蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計15收機的正常工作造成影響。解決同頻干擾可以采取以下幾種措施：? 定向天線覆蓋。同頻干擾又有兩種形式，前向鏈路的干擾和反向鏈路的干擾。在分裂的初期，小半徑小區(qū)的信道數(shù)分配的少一些，隨著用戶數(shù)量的增長，分裂不斷進行，這時小半徑小區(qū)的信道數(shù)就會增加。 如圖 25 所示 ，如果采用分裂后的小區(qū)半徑為原小區(qū)半徑一般的分裂方案，則分裂后小區(qū)的面積為原小區(qū)面積的四分之一。劃分扇區(qū)利用天線的方向性來控制干擾，從而提高系統(tǒng)容量。這種方法不是固定小區(qū)所使用的信道，而是多個小區(qū)可以使用相同的信道，每個小區(qū)的信道數(shù)時不固定的。? 考慮天線類型，基站發(fā)射功率，服務(wù)質(zhì)量等因素，在盡量減小同頻干擾的前提下確定分組的組數(shù)。 (28)CAu?由于系統(tǒng)擁塞導(dǎo)致呼叫無法完成的概率，或是呼叫的延遲時間大于排隊時間的概率叫做呼損率。要想衡量資源的使用率，只能采取統(tǒng)計的方法來表達這個隨機的系統(tǒng)。構(gòu)成一個簇必須滿足：簇的區(qū)域能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積；相鄰簇間同頻小區(qū)的距離相等且為最大。而面狀覆蓋的服務(wù)區(qū)中，通常采用正六邊形的小區(qū)形狀。下層是微小區(qū)覆蓋，主要負責(zé)步行移動用戶，另外當(dāng)發(fā)生堵車這樣的業(yè)務(wù)密度突然增大的情況，也可以由蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計9宏小區(qū)覆蓋轉(zhuǎn)換為微小區(qū)覆蓋。要求具有高的抗干擾靈敏度和安全的頻率復(fù)用模型； ? 微小區(qū)：半徑 ~1km ，用于城市繁華地段。但是基站的高發(fā)射功率可能會造成上下行鏈路的不平衡，結(jié)果上行鏈路會因為噪聲太大而無法使用。頻率復(fù)用 在線狀覆蓋中，一般以圓形小區(qū)為模型來進行分析和設(shè)計。 調(diào)度通信平面調(diào)車自動列控制 （ C T C S ）遠程控制鐵路緊急救援移動服務(wù)尾部風(fēng)壓檢測高速數(shù)字通信旅客綜合列車信息移動服務(wù)區(qū)間移動通信軌道維護移動服務(wù)功能尋址 功能號的表示 與位置有關(guān)的尋址介入矩陣e M L P P V B S V G C S鐵路應(yīng)用鐵路運營特色電信業(yè)務(wù) A S C I圖 21 GSM 與 GSMR 的關(guān)系——業(yè)務(wù)模型蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計7GSMR 系統(tǒng)保留了 GSM 的基本結(jié)構(gòu)，同時還需要一個存儲組呼屬性的寄存器來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能——組呼寄存器(GCR)。GSMR 系統(tǒng)很多技術(shù)借鑒了公網(wǎng)的 GSM 技術(shù)，保留了 GSM 的大體結(jié)構(gòu)，使得從一開始 GSMR 系統(tǒng)就是一個成熟可靠的系統(tǒng)，它的絕大多數(shù)軟硬件都已在現(xiàn)網(wǎng)中得到檢驗。GSMR 是一種基于目前世界最成熟、最通用的公共無線通信系統(tǒng) GSM 平臺上的、專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式的無線通信系統(tǒng)，針對鐵路通信列車調(diào)度、列車控制、支持高速列車等特點，為鐵路運營提供定制的附加功能的一種經(jīng)濟高效的綜合無線通信系統(tǒng)。目前國內(nèi)對移動閉塞進行了初步研究。 現(xiàn)代鐵路運輸對無線通信的發(fā)展要求鐵路信息化在鐵路主要干線建設(shè)分散自律、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTCS） ，實現(xiàn)調(diào)度指揮現(xiàn)代化。這無疑是對頻率資源的一種浪費，也制約了用戶數(shù)量的進一步發(fā)展。鐵路無線全球通信系統(tǒng) GSMR 的建設(shè)和使用，表明中國鐵路正不斷吸取國外鐵路的先進經(jīng)驗和成果，努力提升自身的經(jīng)濟技術(shù)結(jié)構(gòu)和規(guī)模水平，加快發(fā)展步伐，爭取在較短時間內(nèi)運輸能力滿足國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，主要技術(shù)裝備達到或接近國際先進水平。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計2AbstractGSMR (GSM for Railway) is a system which adds the scheduling munication function and the elements used in suitable for highspeed environment to the GSM cellular system, and is able to feet with the special railway scheduling munication technology requirements of the International Union of Railways. Because GSMR can control the munication between the crossborder highspeed trains with the general trains, can integrate the existing railway munications applications into a single work platform, to reduce integration and operating costs. And GSMR is the improvement made by the standardization of equipment, and the GSM platform has provided a lot of business, thus only need minimally changing during the introduction of the railway special features, and it can ensure low prices, and reliable performance to achieve and operation .Currently the using of GSMR is in China39。GSMR 調(diào)度通信系統(tǒng)主要負責(zé)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。GSMR 目前在我國鐵路通信中的應(yīng)用主要有：調(diào)度通信功能、車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息的傳送功能、調(diào)度命令傳送功能、列車尾部裝置信息傳送功能、調(diào)車機車信號和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能以及列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能等等。論文從 GSMR 的基礎(chǔ)即 GSMR 原理、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能等入手，闡述了 GSMR在鐵路通信中的應(yīng)用,并結(jié)合青藏鐵路通信的現(xiàn)狀對 GSMR 的部分功能在青藏鐵路通信中的應(yīng)用進行了設(shè)計。進入 21 世紀，隨著鐵路跨越式的發(fā)展，鐵路通信系統(tǒng)也迎來了劃時代的轉(zhuǎn)變，近年來隨著運輸量的日益增長，使得列車重量加大，列車編組加長。調(diào)度等共線電話也推廣采用了程控共線設(shè)備。GSMR 進入中國已有十余年的歷程，鐵道部早期也制定了我國建立 GSMR 網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)：在全國建立一張移動通信網(wǎng)絡(luò)，利用通信的手段實現(xiàn)鐵路移動設(shè)施固定設(shè)施的無縫連接，確保列車平穩(wěn)、安全、高速的運行?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂齐S著列車運行速度的不斷提高，鐵路智能交通系統(tǒng)中車地間的雙向通信顯然已經(jīng)無法通過這些傳統(tǒng)手段完成。1992 年，歐洲鐵路的主管組織 UIC（國際鐵路聯(lián)盟）認為，GSM正在逐漸成為移動通信的實用標(biāo)準，并發(fā)現(xiàn) GSM 的功能能夠為鐵路的新型數(shù)字通信系統(tǒng)提供一個理想的平臺。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計62 GSMR 系統(tǒng)概述 GSMR 基本原理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)境下使用的要素組成，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(shù)。向 UMTS 的演進將提供新的業(yè)務(wù)和更加強大的無線系統(tǒng)。本文將從面狀覆蓋和線狀覆蓋兩種覆蓋方式的角度來介紹 GSMR 工作原理。路徑損耗指數(shù)為 4，采用兩小區(qū)、三小區(qū)、n 小區(qū)的頻率復(fù)用方案得到的移動臺接收 C/I 值分別為： ? 兩小區(qū)復(fù)用 　　 (21)40log()32CdBIa??? 三小區(qū)復(fù)用 　 　　　　 (22)5R蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計8? 小區(qū)復(fù)用　　 　　　 (23)n40log()(21)CRdBIna???因此，可以根據(jù)式 23 和 的設(shè)計要求，求出重疊區(qū)的寬度 。每個天線與一個多路耦合器連接，多路耦合器由預(yù)選濾波器、放大器和分離器組成。這里介紹分層小區(qū)的覆蓋。如圖 23 所示，使用圓形的面狀覆蓋存在許多重疊區(qū)域和無覆蓋區(qū)域。RRR圖 24 多邊形小區(qū)頻率復(fù)用在蜂窩系統(tǒng)中，系統(tǒng)會給每一個小區(qū)的基站分配一組信道，只要相隔距離足夠遠，相同的信道可以在另一個小區(qū)重復(fù)使用，這就是頻率復(fù)用的思想。在實際的蜂窩系統(tǒng)設(shè)計中，要恰當(dāng)?shù)倪x擇 值，在容量和干擾之間進行折衷。話務(wù)量強度是一個無量綱的值，可以用來表征單個或多個信道的時間利用率。信道分配應(yīng)遵循以下幾個原則：? 確定載頻的中心頻率、信道間隔、收發(fā)雙工間隔等參數(shù)值。在固定信道分配方案中，每個小區(qū)分給一組信道，該小區(qū)的用戶只能使用這一組信道，如果出現(xiàn)信道全部被占用情況，新的呼叫就會被拒絕，只有蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計12存在空閑信道時，才能再發(fā)起呼叫。提高系統(tǒng)容量的方法 隨著用戶數(shù)量的增長，需要不斷地提高蜂窩系統(tǒng)的容量。原基站 1 的周圍新增加了 27 六個新基站，每個新基站位于兩個原基站之間。對于圖 25 的情況，半徑小的小區(qū)的 Q（同頻復(fù)用比）與半徑大的小區(qū)的 Q 相同。針對這兩種類型的干擾，在蜂窩系統(tǒng)中采取了調(diào)節(jié)天線覆蓋方式，發(fā)射功率，合理分配頻率的方法來對干擾進行防護。由式212 可建立起同頻基站的干擾功率與同頻復(fù)用距離的關(guān)系。調(diào)整天線高度和傾角可以改變小區(qū)的覆蓋范圍和小區(qū)形狀，減小同頻干擾。 GSMR 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能GSMR 陸地移動網(wǎng)絡(luò)是由一個管理者或?qū)ｉT的機構(gòu)組織建立并執(zhí)行操作的，它的目的是為鐵路提供陸地移動通信的各種業(yè)務(wù)。BSC 用來管理 BTS 與 MSC 之間的信息流。OSS 主要提供移動用戶管理、移動設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)操作和控制三類功能。與 GSM 網(wǎng)追求最大用戶系統(tǒng)容量不同，GSMR系統(tǒng)更側(cè)重于系統(tǒng)的有效性，這是鐵路特殊的需求，因此 GSMR 在網(wǎng)絡(luò)覆蓋上有更多的重疊，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施也采用冗余備份。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(quán) 從功能上看，BSS 通過無線接口直接與移動臺相連，負責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源管理；通過 A 接口與 NSS 相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)用戶之間的通信連接，并且傳送系統(tǒng)信令和用戶信息等。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計20OSS 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。為了將青藏線建設(shè)成為世界上一流的鐵路，鐵道部決定目前唯一能夠承載列車控制信息的 GSMR 系統(tǒng)，實現(xiàn)對列車的有效控制，從而提高鐵路運輸效率，降低運營成本。表 31 青藏線服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)項目 定義 指標(biāo)連接建立時間 從連接建立的請求到連接成功建立標(biāo)志之間的時間 (95%)15s(100%)連接建立的失敗比例不成功的連接建立嘗試次數(shù)占所有連接建立的請求的比例1%(最大時延10s)用戶數(shù)據(jù)塊的傳送時延從承載數(shù)據(jù)發(fā)送請求發(fā)出到數(shù)據(jù)成功接收標(biāo)志之間的時間 500ms連接中斷比例 在累計時間內(nèi)發(fā)生的連接釋放次數(shù) 100 小時內(nèi)1 次傳輸干擾率 傳輸干擾的次數(shù) 100 小時內(nèi)1 次 GSMR 傳輸網(wǎng)絡(luò) 如圖 31 所示，青藏鐵路 GSMR 網(wǎng)采用光網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺，確保高可靠大容量的傳輸。網(wǎng)管設(shè)備在各移動交換中心均有設(shè)