GSMR在铁路通信系统中的应用.docx
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GSMR在铁路通信系统中的应用.docx
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GSMR在铁路通信系统中的应用
毕业设计(论文)
中文题目:
GSM-R无线通信系统在铁路上的应用
学院:
通信工程学院
专业:
通信工程
姓名:
XXXX
学号:
XXXXXXXX
指导教师:
XXXXXX
XXXX年X月XX日
北京交通大学
毕业设计(论文)成绩评议
年级
层次
专业
姓名
题目
指
导
教
师
评
阅
意
见
成绩评定:
指导教师:
年月日
评
阅
教
师
意
见
评阅教师:
年月日
答
辩
小
组
意
见
答辩小组负责人:
年月日
北京交通大学
毕业设计(论文)任务书
本任务书下达给:
XXX级通信工程专业学生XX
设计(论文)题目:
GSM-R无线通信系统在铁路上的应用
一、设计(论述)内容
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。
针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点,为铁路运营提供特殊通信功能(如群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等)、信号及列控系统传输功能等,是一种经济高效的综合数字移动通信系统。
我国从上个世纪末开始研究GSM-R技术,到目前GSM-R技术已成功应用到我国青藏铁路、大秦重载铁路等多条城际、高速铁路线。
随着应用的不断增加,如何合理使用频率资源、保证无线场强可靠覆盖等问题,是铁路通信工作者必须要重视和考虑的问题。
结合我国铁路运输对通信的实际应用需求,研究探讨GSM-R系统功能寻址的特殊功能,为我国铁路GSM-R系统的合理应用提出一些参考意见。
二、基本要求
1.资料查询与分析:
通过现场调研、实习,利用图书馆及电子资源等对搜集的资料、参考文献进行整理和分析。
2.论文撰写:
内容要理论结合实际,提出自己的观点,语言通顺,格式符合北京交通大学本科论文写作规范要求。
提出的意见对铁路无线通信应用有一定的指导意义。
3.论文必须结合工作岗位经历完成,字数不少于12000字;通过论文的写作,培养理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度。
培养综合应用、独立分析和解决实际问题的能力,培养创新意识和创新能力。
三、重点研究的问题
1.GSM-R系统和GSM系统的区别。
2.GSM-R系统在铁路中的特殊业务。
3.GSM-R系统功能寻址的详细分析。
四、主要技术指标
1.FM业务
2.USSD串格式
3.网络交换子系统
五、其他要说明的问题
严格按计划与毕业设计的规定要求完成毕业论文。
下达任务日期:
XXX年XX月X日
要求完成日期:
XXX年X月X日
答辩日期:
XXX年X月X日
指导教师:
XXXX
开题报告
题目:
GSM-R无线通信系统在铁路上的应用
报告人:
XXXXX年X月XX日
一、文献综述
GSM-R是一个全新的铁路无线通信系统,在欧洲铁路得到了较好的应用,也将为实现我国铁路跨越式发展的总体目标发挥重要作用。
近10年来,我国铁路经历了重载运输、电气化改造、既有线提速等一系列的技术进步,推动了铁路通信的发展。
随着通信的发展,铁路运营里程也在不断扩大,预计到2020年,全国铁路运营里程将达到10万千米左右。
在这样庞大的铁路交通运输网中,要想大幅度提高铁路复线率、电气化率、自动闭塞比重,实现了主要繁忙干线客货分线运输,必须选择一种新的铁路数字移动通信技术。
本文通过对新型铁路无线通信系统GSM-R的阐述,旨在分析当前GSM-R的状况,根据目前国家批准的4MHz贷款频率资源,结合我国铁路运输对通信的实际应用需求,研究探讨GSM-R系统中功能寻址的功能,为我国铁路GSM-R系统的合理应用提出一些参考意见。
二、选题的目的和意义
当前,铁路通信信息一体化的进程正在不断加快,铁路通信也正向着综合化、多元化的方向发展。
随着我国铁路的不断提速和高速铁路的发展,对于GSM-R系统的要求也越来越高。
GSM-R功能寻址技术便捷准确的特点将随着GSM-R系统的广泛应用而日趋明显。
探讨当前我国GSM-R系统的功能寻址,对于今后更好的发展GSM-R系统以及整个铁路通信系统具有重要的现实意义。
三、研究方案
研究技术路线:
首先,研究GSM-R现状,形成文献综述和开题报告。
其次,进一步搜集阅读资料并研读文本,做好相关的记录,形成论文提纲。
第三,深入研究,写成初稿。
最后,反复修改,完成定稿。
1.简要阐述GSM-R系统的基本原理以及GSM-R系统在国内外的发展。
2.深入研究GSM-R系统和GSM系统的区别,同时阅读大量文献,了解GSM-R系统的特殊功能
3.结合实际应用对GSM-R系统的功能寻址进行详细的论述。
四、进度计划
XXX年12月24日前
学生根据自己的特长和所从事过的工作实际,选择《选题目录》中所列的论文题目,填写在《毕业设计(论文)选题申报表》上,并上报教学中心。
XXX年12月31日前
确定选题分配方案并通知学生,指导教师撰写《毕业设计(论文)任务书》
XXX年1月31日前
学生根据《毕业设计(论文)任务书》的要求,搜集相关材料,查阅有关文献,在充分理解工作目的和意义的基础上,制定研究方案、制定进度计划、撰写出开题报告,通过电子邮件交给指导教师进行开题检查。
XXX年2月8日前
指导教师查阅开题报告,进行开题检查,并将结果通过电子邮件通知学生。
XXX年3月10日前
开题检查合格的学生按照预定的进度计划,开始阅读资料、考虑方案、实验调试等毕业设计工作,并将毕业设计的部分成果交指导教师,进行中期检查。
XXX年3月15日前
指导教师对毕业设计进行中期检查,并及时将检查结果通知学生。
XXX年4月15日前
学生提交毕业设计(论文)初稿。
XXX年4月25日前
指导教师对毕业设计(论文)进行结题验收,学生做必要的实验演示操作及必要的修改。
XXX年4月30日前
学生严格按毕业设计(论文)的规范要求,正式书写或打印论文,交指导教师评阅。
XXX年5月4日前
指导教师评阅论文,学生做答辩的准备工作。
XXX年5月11日~6月2日
学生做公开答辩。
五、指导教师意见
论文选题的目的和意义明确,研究方案可行;进度计划合理,符合北京交通大学本科论文相关要求,同意开题并进行下一步工作。
指导教师:
XXXX
XXX年2月8日
中期报告
题目:
GSM-R无线通信系统在铁路上的应用
报告人:
XX
一、总体设计
GSM-R是一个全新的铁路无线通信系统,在欧洲铁路得到了较好的应用,也将为实现我国铁路跨越式发展的总体目标发挥重要作用。
近10年来,我国铁路经历了重载运输、电气化改造、既有线提速等一系列的技术进步,推动了铁路通信的发展。
随着通信的发展,铁路运营里程也在不断扩大,预计到2020年,全国铁路运营里程将达到10万千米左右。
在这样庞大的铁路交通运输网中,要想大幅度提高铁路复线率、电气化率、自动闭塞比重,实现了主要繁忙干线客货分线运输,必须选择一种新的铁路数字移动通信技术。
本文通过对新型铁路无线通信系统GSM-R的阐述,旨在分析当前GSM-R的应用状况,,结合我国铁路运输对通信的实际应用需求,研究探讨GSM-R系统中功能寻址的功能,为我国铁路GSM-R系统的合理应用提出一些参考意见。
二、框架(框图)
三、进展情况
XXX年2月8日至2月15日,按照预定的进度计划,再次阅读资料、对资料进行整理;
XXX年2月16日至2月28日,对照初期研究方案,对方案进行总结分析,制定新的研究方案;
XXX年3月1日至3月10日,对照论文完成中期报告。
四、指导教师意见
论文能够按照任务书要求进行,理论分析正确,论据尚充分。
同意论文进行下一步写作。
结题验收
一、完成日期
XXX年4月29日
二、完成质量
1.毕业设计态度端正,虚心接受修改意见。
2.按计划完成开题报告,论文符合任务书的要求。
3.格式符合要求。
缺乏个人观点。
三、存在问题
1.GSM-R在上海铁路局的应用不够全面。
2.对寻址功能的分析不够具体。
3.重点问题研究不够深入。
四、结论
同意结题,准予答辩。
指导教师:
XXXX
XXX年5月4日
中文摘要
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,它不仅能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能,还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。
另外,GSM-R还可作为信号及列控系统的良好传输平台。
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。
是一种经济高效的综合数字移动通信系统。
GSM-R系统由六个子系统组成:
交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、运行与维护子系统(OMC)、通用分组无线业务子系统(GPRS)、终端子系统及移动智能网子系统(IN),并通过交换子系统(SSS)中的网关移动交换中心(GMSC)实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通,通过通用分组无线业务系统(GPRS)中的网关GPRS业务支持节点(GGSN)实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。
目前,我国铁路GSM-R网络处于建设发展阶段,如何在GSM-R网络规划建设时就能减少这些问题出现的概率,为今后运营和服务打下良好的基础,这对于提高投资效率是很有意义的事情。
本文结合GSM-R系统在实际运用中应用的功能寻址提出粗浅意见。
关键词:
GSM-R子系统GRPS功能寻址
Abstract
Abstract:
GSM-Rtechniqueisbasedonthemature,generalpublicmobilewirelesscommunicationsystemonGSMplatform,specificallytomeettheapplicationanddevelopmentofdigitalrailwaymobilewirelesscommunicationtechnology.Intherailwaycommunication,itcannotonlyprovidewirelessLieDiao,marshallingshuntingcommunication,emergencycommunicationsandmaintenancegroupcommunicationandothervoicecommunicationfunction,alsocanprovidecustomizedadditionalfunctions,suchaspriorityandstronginfunction,voicegroupcalledradiofunction,positionandaddressingandfunctionaddressingandsafetydatacommunication,etc.Inaddition,GSM-Rcanalsobeusedassignalandcolumnofthecontrolledsystemgoodtransmissionplatform.GSM-Rcansatisfythetrainrunningspeedof0-500km/hourofwirelesscommunicationrequirements,goodsafety.It’saneconomicandefficientcomprehensivedigitalmobilecommunicationsystem.
GSM-Rsystemconsistsofsixsub-systems:
exchangesubsystem(SSS),basestationsubsystem(BSS),operationandmaintenancesub-system(OMC),generalpacketradioservicesubsystem(GPRS),terminalsubsystemandmobileintelligentnetworksubsystem(IN),andthroughtheexchangesubsystem(SSS)thegatewaymobileexchangecenter(GMSC)realizationandothercommunicationnetworkofinterconnectedelectricalexpresswaybusiness,throughthegeneralpacketradioservice(GPRS)systemINthegatewayGPRSbusinesssupportnode(GGSN)realizationandotherdatainformationnetworkofbusinessgroupdomaininterconnected.
Atpresent,China'srailwayGSM-Rnetworkinconstructionstageofdevelopment,howinGSM-Rnetworkplanningconstructioncanreducetheprobabilityoftheproblemsforthefutureoperationandservicelayagoodfoundation,thistoincreasetheinvestmentefficiencyisverymeaningful.BasedonGSM-Rsystemappliedinthepracticalapplicationofshallowopinionfunctionaladdressing.
Keywords:
GSM-RproGRPSrailwaybusinessFunctionalAddressing
1引言
1.1GSM-R系统的概述
GSM-R(GSMforRailway)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。
由于GSM-R可实现跨越国界的高速和一般列车之间的通信;能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中,以减少集成和运行费用;而且由于GSM-R是由已标准化的设备改进而成,GSM平台上已经提供了大量的业务,因而引入铁路专用的功能时只需最低限度地改动,故能保证价格低廉、性能可靠地实现和运行;在GSMPhase2+中添加了ASCI(增强的语音呼叫业务)特性,能灵活地提供专网中所需的语音调度服务如VBS、VGCS和eMLPP,因此GSM-R是面向未来的技术,它将从广阔的GSM公网市场和GSM技术的不断演进中获益,具有巨大的发展空间。
GSM-R在欧洲取得巨大的成功,目前超过30个铁路公司已承诺在其国际路网中使用该技术。
GSM-R系统很多技术借鉴了公网的GSM技术,保留了GSM的大体结构,使得从一开始GSM-R系统就是一个成熟可靠的系统,它的绝大多数软硬件都已在现网中得到检验。
不仅如此,由于二者都可以工作在900M频段,因此在无线网络规划方面也是基本相同的。
GSM-R系统的规划设计也可借助于已成熟的GSM系统工具,可以方便快捷地为用户提供网络设计安装。
GSM-R的基本特性已在铁路网的MORANE试验中得到安装、测试和验证。
出于众多的需要,GSM新技术如GPRS已经规范化并将安装使用。
向UMTS的演进将提供新的业务和更加强大的无线系统。
GSM-R据此可最大限度地引入新的业务。
1.2国外高速铁路的发展
国外高速铁路发展较早,主要以日本、法国和德国为代表,下面分别予以介绍。
1964年,世界第一条高速铁路在日本东京至大贩建成通车,全长515.4公里,投入运营后,列车运行速度达210km/h。
这条专门用于客运的电气化、标准轨距的双线铁路,代表了当时世界第一流的铁路高速技术水平,并标志着世界高速铁路试验阶段跨入了商业运营阶段。
法国于1981年建成TGV巴黎东南线(巴黎至里昂,全长417公里),其列车最高运行时速达270公里。
法国东南线的成功运营,证明高速铁路也完全适合欧洲环境,高速列车是一种具有竞争力的现代交通工具。
在2007年四月,TGV创造了当前轮轨列车所能达到的最高时速:
574.8km/h。
目前法国高速铁路总里程达到1700公里。
德国高速铁路称为ICE(InterCityExpress),其发展晚于法国TGV,起始于80年代,但是发展很快。
1991年6月汉诺威至维尔茨堡线(长327公里)正式通车,成为德国第一条正式运营的高速铁路。
此后于1992年6月建成了曼海姆至斯图加特线(长105公里)。
1999年,德国的第三代ICE线路的实际运营速度己经可以达到330km/h。
目前,法国已有科隆至法兰克福,汉诺威至柏林和卡尔斯鲁厄至巴塞尔等多条高速线路,总里程达1290公里。
1.3国内高速铁路的发展
与国外相比,我国高速铁路起步较晚,但是近年发展迅速。
我国于2004年三月在上海引进了磁悬浮列车,其最高时速达430km/h;2007年四月开始了常规高速铁路运营,2008年正式开通的京津城际时速可达350km/h,是目前世界上运营速度最快的城际高速铁路。
2005年年初国务院常务会议讨论并原则通过了《中长期铁路网规划》,明确了我国铁路网中长期建设目标和任务,描绘了铁路网至2020年的宏伟蓝图,这标志着我国铁路新一轮大规模建设即将展开。
根据《规划》,我国将修建全长达到12000公里的高速铁路网络,时速超过200km/h,成为世界上最大的高速铁路网络。
1.4GSM-R在高速铁路中的应用
GSM-R是铁路行业的国际无线通信标准,同时也是ERTMS(欧洲铁路运输管理系统)的一部分,主要用于列车与地面控制中心的通信。
根据EIRENE-MORANE规范,GSM-R可满足列车在最高500km/h时速下的列控无线通信需求。
伴随着高速铁路在世界范围内的蓬勃发展,GSM-R也必然在高速铁路环境中获得广泛应用。
GSM-R基于GSM,充分利用GSM技术的规模效应和成熟性,来实现经济高效且具有高度互操作性的数字移动通信系统,从而取代现有的各种互不兼容的轨道电缆和模拟通信系统。
作为一个具有高度独立性和互操作性的通信平台,GSM-R可将控制命令直接传输给列车驾驶员,从而允许列车以更高的速度行驶并具有更高的安全性。
GSM-R是一个可靠的语音和数据通信平台,可以为铁路运营工作人员,司机,调度员和维护人员等提供通信服务。
此外,它还可以提供像VGCS,VBS,基于位置寻址的呼叫以及增强多优先级强拆等业务,可以充分满足铁路环境复杂多样的通信需求。
由于GSM-R可实现跨国界的高速和一般列车之间的通信,能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中,以减少集成和运行费用,而且GSM-R是由已标准化的设备改进而成,GSM平台上已经提供了大量的业务,因而引入铁路专用的功能时,只需最低限度地改动,就能保证价格低廉、性能可靠地实现和运行。
现在已经有38个国家和地区选择采用GSM-R标准,已广泛用于德国、瑞士、瑞典、意大利、西班牙、英国、比利时、荷兰和芬兰等国以及亚洲和非洲等地区。
可见,GSM-R受到了世界各国高速铁路行业的青睐。
我国从2005年起高速铁路客运专线GSM-R网络建设进入实施阶段。
作为奥运重点建设项目的京津城际铁路已于2008年开通,采用的是GSM-R系统。
正在建设的武广、郑西和京沪等长达7000km的高速线路都已确定采用GSM-R系统,GSM-R在中国高速铁路有巨大的发展空间。
2GSM-R的特殊功能
2.1GSM-R系统与GSM系统的区别
GSM-R和GSM在网络规划上的比较:
频率规划是在建网过程中,根据某地区的话务量分布分配相应的频率资源实现有效覆盖。
GSM-R采用900MHz工作频段,885MHz~889MHz(移动台发,基站收)、930MHz~934MHz(基站发,移动台收);共4MHz频率带宽;双工收发频率间隔45MHz,相邻频道间隔为200kHz。
按等间隔频道配置的方法,共有21个载频。
频道序号从999~1019,扣除低端999和高端1019做为隔离保护,实际可用频道19个,频道序号为1000~1018。
而我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段:
905~915(移动台发、基站收),950~960(基站发、移动台收);因业务的需要,GSM也可以向1.8GHz频段的DCSI800过渡,即1800MHz频段;相邻两频道间隔为200kHz,每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式,分为8个时隙,即8个信道(全速率)。
每信道占用带宽200kHz/8=25kHz,GSM双工收发频率间隔也是45MHz,采用等间隔频道配置方法,频道序号为76~124,共49个频点。
GSM-R与GSM在干扰保护比上的比较:
载波干扰保护比(C/I)就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值,此值与MS的瞬时位置有关。
这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同,以及其它一些因素如天线类型、方向性及高度,站址的标高及位置,当地的干扰源数目等所造成的。
GSM-R同频道干扰保护比C/I≥12dB,邻频道干扰保护比C/I≥一6dB,偏离载波400kHz时的干扰保护比C/I≥一41dB。
GSM同频道干扰保护比C/I≥9dB,邻频道干扰保护比C/I≥一9dB,偏离载波400kHz时的干扰保护比C/I≥一41dB。
GSM-R与GSM在系统组成和接口上的比较:
GSM-R系统由六个子系统组成:
交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、运行与维护子系统(OMC)、通用分组无线业务子系统(GPRS)、终端子系统及移动智能网子系统(IN组成,并通过交换子系统(NSS)中的网关移动交换中心(GMSC)实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通,通过通用分组无线业务系统(GPRS)中的网关GPRS业务支持节点(GGSN)实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通,GSM-R系统的接口有人机接口Sm、移动台与基站间接口Um、基站与移动业务交换中心间的接口A、MSC/VLR与HLR/AUC间的接口D、C、MSC/VLR与其他MSC/VLR间的接口E.G、GCR与MSC间的接口I。
而GSM系统由移动台(MS),无线基站子系统(BSS),交换网络子系统(NSS)和操作支持子系统(OSS)组成。
而GSM有BSC与MSC之间的A接口,BSC与BTS之间的Abis接口,BTS与MS之间的空中接口Um。
从以上可以看出,GSM-R与GSM总的区别没有多大,但有一点我们要明确的是,GSM-R是铁路通信专网,对于安全有很高的要求,还有怎么防止由于移动终端的高速移动和高山产生的衰落,而GSM是公网,主要是解决容量和覆盖质量就可以了,当然GSM-R与GSM也
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