【正文】 ? 固定終端按功能尋址呼叫移動(dòng)終端固定終端以功能號(hào)碼發(fā)起對(duì)移動(dòng)終端的個(gè)別呼叫；FAS收到呼叫，進(jìn)行號(hào)碼分析，判斷是移動(dòng)終端功能號(hào)碼，會(huì)把呼叫路由到GSMR 網(wǎng)絡(luò)；GSMR 網(wǎng)絡(luò)將移動(dòng)終端功能號(hào)轉(zhuǎn)換為被叫移動(dòng)終端的MSISDN ，并以MSISDN呼叫移動(dòng)終端，雙方建立通信；通話完畢，任意一方掛機(jī)，呼叫拆除。? 移動(dòng)終端按位置尋址呼叫固定終端移動(dòng)終端以短號(hào)碼發(fā)起對(duì)固定終端的呼叫；GSMR網(wǎng)絡(luò)接收到呼叫，對(duì)短號(hào)碼進(jìn)行分析，根據(jù)移動(dòng)終端所在位置把短號(hào)碼轉(zhuǎn)換為被叫固定終端的ISDN號(hào)碼，并將呼叫路由到相應(yīng)的FAS；由FAS根據(jù)ISDN號(hào)碼呼叫固定終端，雙方建立通話；通話完畢，任意一方掛機(jī)，呼叫拆除。? 移動(dòng)終端按功能尋址呼叫移動(dòng)終端蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)27移動(dòng)終端以功能號(hào)碼發(fā)起對(duì)移動(dòng)終端的個(gè)別呼叫；GSMR網(wǎng)絡(luò)收到呼叫后，將被叫移動(dòng)終端的功能號(hào)轉(zhuǎn)換為MSISDN 號(hào)碼，并以MSISDN呼叫移動(dòng)終端，雙方建立通信； 通話完畢，任意一方掛機(jī)，呼叫拆除?？砂ㄜ囌净緟^(qū)范圍內(nèi)的微蜂窩。Ub 接口：選用 Z 接口、音頻 2/4 線接口、64kbit/s 同向接口、錄音接口等。Fb 接口：ISDN 基群速率接口(30B+D)，DSS1 信令；或基群速率 E1，內(nèi)部信令。CIR和 OPH內(nèi)部設(shè)置有 GSMR信道機(jī)模塊，通過(guò)空中 Um接口接入GSMR網(wǎng)絡(luò)。各MSC之間通過(guò)E1接口相連接，接口采用 ； 部、局FAS通過(guò)Fa接口接入鄰近的MSC；車站FAS不直接與MSC 相連接；部、局 FAS之間通過(guò)Fa接口連接；路局FAS與車站FAS之間通過(guò)Fb接口連接。其中車站臺(tái)和調(diào)度臺(tái)通過(guò)FAS連接到GSMR的MSC上，從而實(shí)現(xiàn)有線和無(wú)線用戶的通信。圖32 GSMR調(diào)度通信系統(tǒng)構(gòu)成及組網(wǎng)方式示意圖FASFASFASFASFASFAS調(diào) 度 臺(tái) 調(diào) 度 臺(tái)車 站 臺(tái)調(diào) 度 臺(tái)鐵 路 局 所 在 地鐵 路 分 局 所 在 地鐵 道 部 所 在 地站 段 所 在 地MSCMSCMSCMSC2B+D2B+D30B+D30B+D30B+D30B+D E1()E1()1() 1()電 話 機(jī) 2B+DZ接 口 BSBS2B+D30B+D蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)26 鐵路沿線采用無(wú)線覆蓋，機(jī)車上采用無(wú)線終端，即機(jī)車綜合通信設(shè)備，而車站臺(tái)和調(diào)度臺(tái)都是有線終端。這種混合網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)主要由NSS（包括MSC、HLR、AUC、VLR 、GCR等）、BSS（包括 BSC、BTS）、OSS、固定用戶接入交換機(jī)（Fixed Access Switching，簡(jiǎn)稱FAS）、調(diào)度臺(tái)、車站臺(tái)、機(jī)車綜合通信設(shè)備、作業(yè)手持臺(tái)OPH （Operational Purpose Handset)及其他固定終端等構(gòu)成。 GSMR 在青藏鐵路上的的應(yīng)用及設(shè)計(jì) 調(diào)度通信列車調(diào)度通信是重要的鐵路行車通信系統(tǒng)，負(fù)責(zé)列車的位置和運(yùn)行方向，其主要用戶有：? 列調(diào)：調(diào)度員、車站值班員、助理值班員、機(jī)車司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng)、機(jī)務(wù)調(diào)度、巡道人員、道口等? 貨調(diào)：貨運(yùn)調(diào)度員、中間站貨運(yùn)室值班員、貨運(yùn)員 、其他人員? 電調(diào)：調(diào)度員、變電所值班員、車站值班員、接觸網(wǎng)工區(qū)值班員、開(kāi)閉所值班員等 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)25? 站場(chǎng)：站場(chǎng)集中電話、駝峰調(diào)車電話、平面調(diào)車電話、貨運(yùn)電話、列檢電話、車號(hào)電話、商檢電話等 調(diào)度通信的實(shí)現(xiàn)利用GSMR進(jìn)行調(diào)度通信系統(tǒng)組網(wǎng)，既可以完全利用無(wú)線方式，也可以同有線方式結(jié)合起來(lái)，共同完成調(diào)度通信任務(wù)。自由空間傳播條件下，覆蓋重疊長(zhǎng)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。兩個(gè)小區(qū)在重疊區(qū)內(nèi)的電平應(yīng)大于所要求的最小接收電平92dBm (隧道內(nèi)為70 dBm)。這種設(shè)計(jì)使得在這些區(qū)域只出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)信號(hào)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。根據(jù)這一設(shè)計(jì)需求，將重要基站設(shè)置在這些地區(qū)附近，以確保這些地區(qū)有良好的覆蓋，而且使切換區(qū)域遠(yuǎn)離車站及其兩邊 3km 范圍 (考慮接近連續(xù)式無(wú)線機(jī)車信號(hào))。 越區(qū)切換當(dāng)列車停在相鄰基站的邊界處時(shí)，由于無(wú)線信號(hào)衰落的變化，在兩個(gè)相鄰基站間會(huì)發(fā)生多次切換，即所謂的 “乒乓”效應(yīng)。根據(jù)規(guī)范要求，GSMR 覆蓋效果應(yīng)達(dá)到室外 95％(98dBm)，按此規(guī)范要求，經(jīng)工程計(jì)算，沿線基站(1800MHZ) 的平均站間距按 10 公里進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了滿足列控需要，采用全冗余方式的覆蓋。與一個(gè)基站采用兩個(gè)小區(qū)(兩個(gè)扇區(qū))的解決方案比較，橢圓形覆蓋概念將沿鐵路線越區(qū)切換的次數(shù)減少一半。即每個(gè)基站使用兩根定向天線，兩個(gè)不同的方向分別使用一根天線。車站基站 要達(dá)到接近連續(xù)式無(wú)線機(jī)車信號(hào)在車站兩側(cè) 3km 范圍內(nèi)的要求，盡量避免出現(xiàn)越區(qū)切換。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(hù)功能)，可靠性指標(biāo)可達(dá)到%以上。網(wǎng)管設(shè)備在各移動(dòng)交換中心均有設(shè)置。拉薩移動(dòng)交換中心設(shè)移動(dòng)交換機(jī)和 GPRS 設(shè)備。GSMR 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的所有固定終端，例如車站固定臺(tái)等，都可以采用統(tǒng)一的本地接入系統(tǒng)，連接到拉薩和格爾木的 MSC 以便于統(tǒng)一管理與維護(hù) 。為了確保兩個(gè) MSC 之間的冗余通道，要求骨干傳輸網(wǎng)冗余設(shè)計(jì)，建立迂回備用通道。表 31 青藏線服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目 定義 指標(biāo)連接建立時(shí)間 從連接建立的請(qǐng)求到連接成功建立標(biāo)志之間的時(shí)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(qǐng)求的比例1%(最大時(shí)延10s)用戶數(shù)據(jù)塊的傳送時(shí)延從承載數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求發(fā)出到數(shù)據(jù)成功接收標(biāo)志之間的時(shí)間 500ms連接中斷比例 在累計(jì)時(shí)間內(nèi)發(fā)生的連接釋放次數(shù) 100 小時(shí)內(nèi)1 次傳輸干擾率 傳輸干擾的次數(shù) 100 小時(shí)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(tái)，確保高可靠大容量的傳輸。根據(jù)青藏線列控系統(tǒng)對(duì) GSMR 系統(tǒng)的需求，GSMR 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按 ETCS 2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) [8]。GSMR作為信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)在車站子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)之間雙向傳輸無(wú)線機(jī)車信號(hào)信息和列車的位置，以及速度信息等確保車站兩邊 3 公里范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)通信和全線的語(yǔ)音通信。根據(jù)青藏鐵路的實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)前通信信號(hào)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和今后的發(fā)展趨勢(shì)，青藏鐵路的通信信號(hào)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一體化。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(shí)現(xiàn)對(duì)列車的有效控制，從而提高鐵路運(yùn)輸效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。青藏鐵路建設(shè)是中國(guó)西部開(kāi)發(fā)的標(biāo)志性工程，是目前世界上海拔最高、線路最長(zhǎng)、穿越凍土里程最長(zhǎng)的高原鐵路。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)213 GSMR 在青藏線中的應(yīng)用 青藏線 GSMR 系統(tǒng)介紹青藏線北起青海省格爾木市，基本沿青藏公路南行，途經(jīng)納赤臺(tái)、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山進(jìn)入西藏自治區(qū)境內(nèi)后，經(jīng)安多、那曲、當(dāng)雄至西藏自治區(qū)首府拉薩市，全長(zhǎng)約 1142km。這些專門(mén)用于操作維護(hù)的設(shè)備被稱為操作維護(hù)中心 OMC。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20OSS 是操作人員與系統(tǒng)設(shè)備之間的中介，它實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中操作與維護(hù)，完成了包括移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理及網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)等功能。 OMCR 與 BSC 的連接有兩種途徑：一種是直接通過(guò) 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(guò) MSC 再與 OMCR連接。 NSS 中還可以有實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音組呼和語(yǔ)音廣播的實(shí)體（ GCR） ，用于短消息業(yè)務(wù)的短消息服務(wù)中心（SMSSC ）和統(tǒng)計(jì)服務(wù)器，這些功能實(shí)體可以根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇。NSS 提供的主要功能如下：? 為用戶移動(dòng)特征提供的特定功能，如尋呼? 呼叫過(guò)程中對(duì)無(wú)線資源的管理? 管理與 BSS 之間的信令協(xié)議NSOMCR公 共 電 話 網(wǎng) TUAR室 外 BTSBSCBTS室 內(nèi) BTSMSAbis接 口BSter接 口A接 口ON接 口蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19? 位置登記，即 VLR 之間的互連? 切換過(guò)程? 查詢 HLR 獲得 MS 的漫游號(hào)碼? 與其他的移動(dòng)功能實(shí)體交換信令信息? 管理語(yǔ)音組呼、語(yǔ)音廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆的呼叫建立? 用戶的鑒權(quán)基本的 NSS 由六個(gè)功能實(shí)體組成，分別是：移動(dòng)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(shí)別寄存器（EIR）和互連功能單元（IWF ） 。NSS 提供的主要功能如下： ? 為用戶移動(dòng)特征提供的特定功能，如尋呼 ? 呼叫過(guò)程中對(duì)無(wú)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(guò)程? 查詢 HLR 獲得 MS 的漫游號(hào)碼 ? 與其他的移動(dòng)功能實(shí)體交換信令信息 ? 管理語(yǔ)音組呼、語(yǔ)音廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆的呼叫建立 ? 用戶的鑒權(quán) 從功能上看，BSS 通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連，負(fù)責(zé)無(wú)線發(fā)送接收和無(wú)線資源管理；通過(guò) A 接口與 NSS 相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)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。BSS 的總體結(jié)構(gòu)如圖 27 所示。一臺(tái) BSC 可以管理多達(dá)幾十個(gè) BTS。 BSS 結(jié)構(gòu)和功能 BSS 是 GSMR 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的組成部分。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。GSMR 網(wǎng)絡(luò)為支持基本業(yè)務(wù)提供以下功能： ? 呼叫處理? 用戶身份的鑒權(quán) ? 緊急呼叫 ? 語(yǔ)音組呼和語(yǔ)音廣播 ? 短消息業(yè)務(wù) ? 信令信息的加密 除此之外，GSMR 網(wǎng)絡(luò)還為支持各種補(bǔ)充業(yè)務(wù)提供了相應(yīng)的功能。GSMR 網(wǎng)絡(luò)的信令系統(tǒng)采用 信令網(wǎng)傳送呼叫控制信息和其他信令信息。組成 GSMR 網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)子系統(tǒng)之間、BSS 與移動(dòng)臺(tái)之間、與固定網(wǎng)絡(luò)之間的互連都提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口。OSS 主要提供移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)操作和控制三類功能。操作和維護(hù)子系統(tǒng)（OSS）是相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，為 GSMR 網(wǎng)絡(luò)提供管理和維護(hù)功能。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）建立在移動(dòng)交換中心（MSC）上，負(fù)責(zé)端到端的呼叫、用戶數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)性管理和與固定網(wǎng)絡(luò)的連接。BSS 中還可能存在編碼速率適配單元（TRAU），它實(shí)現(xiàn)了 GSMR 編碼速率向標(biāo)準(zhǔn)的 PSTN 或 ISDN 速率的轉(zhuǎn)換。BSC 用來(lái)管理 BTS 與 MSC 之間的信息流。移動(dòng)臺(tái)除了具有通過(guò)無(wú)線接口（Um）接入到 GSMR 系統(tǒng)的一般處理功能外，還為移動(dòng)用戶提供了人機(jī)接口。GSMR 陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。MSC 作為陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的接入單元。 GSMR 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能GSMR 陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)管理者或?qū)ｉT(mén)的機(jī)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(dòng)通信的各種業(yè)務(wù)。通常用接收機(jī)的鄰道選擇性來(lái)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。這種移動(dòng)臺(tái)被臨近頻率的發(fā)射機(jī)俘獲的現(xiàn)象成為遠(yuǎn)近效應(yīng)。鄰道干擾的產(chǎn)生主要是因?yàn)榻邮諡V波器的阻帶衰減不夠陡峭引起了相鄰頻帶信號(hào)的泄漏。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。根據(jù)傳播環(huán)境和業(yè)務(wù)量的變化情況，調(diào)整同頻復(fù)用距離和頻率分配方案，以適應(yīng)不同的 C/I。使用定向天線可以減少同頻干擾的小區(qū)數(shù) i0，從而提高接收信噪比，減小同頻干擾。以上的討論僅基于基站使用全向天線的情況，當(dāng)使用定向天線時(shí)，同頻干擾的小區(qū)數(shù)會(huì)減少，計(jì)算 C/I 是要充分考慮 i0 的取值和基站的位置。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。我們?cè)噲D在 C/I 和同頻復(fù)用距離之間建立起聯(lián)系，來(lái)對(duì)小區(qū)的覆蓋進(jìn)行規(guī)劃。我們用同頻干擾信噪比 C/I 來(lái)衡量接受機(jī)的接收質(zhì)量。同頻干擾不能簡(jiǎn)單的通過(guò)增大發(fā)射機(jī)的功率來(lái)克服，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致相鄰小區(qū)之間的干擾。針對(duì)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(lái)對(duì)干擾進(jìn)行防護(hù)。話音信道上的干擾會(huì)造成串話，或者用戶聽(tīng)到很大的背景噪聲；信令信道上的干擾則會(huì)導(dǎo)致誤碼率的升高，使呼叫遺漏或阻塞。實(shí)際中常采用天線下傾的方式來(lái)減小水平方向的覆蓋范圍，構(gòu)成分裂后小區(qū)的覆蓋。因此原小區(qū)的信道必須分為兩組，一組適應(yīng)半徑小的小區(qū)的復(fù)用要求，一組適應(yīng)大的小區(qū)的復(fù)用要求。對(duì)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。0T蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)131237456234567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。這種分裂方法可以使小區(qū)的容量增加到原容量的 4 倍。每次小區(qū)分裂均保持相同的幾何關(guān)系。原基站 1 的周圍新增加了 27 六個(gè)新基站，每個(gè)新基站位于兩個(gè)原基站之間。小區(qū)分裂通過(guò)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(fù)用率，增大系統(tǒng)容量。 下面我們重點(diǎn)介紹一下小區(qū)分裂的原理 [13]。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(chǔ)上劃分更小的小區(qū)來(lái)提高頻率復(fù)用率。提高系統(tǒng)容量的方法 隨著用戶數(shù)量的增長(zhǎng)，需要不斷地提高蜂窩系統(tǒng)的容量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是有效的利用了資源，降低了呼損率，但是由于在動(dòng)態(tài)分配的過(guò)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