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1、29.09.2020,1,GSM-R无线系统组成及原理,主讲： 黄富强 Tel： 13575271734 广州通信段 二零一一年十一月,29.09.2020,2,内容提纲,一、GSM-R系统组成原理 二、BTS基站、 MU、RU、漏缆监控原理及故障处理,29.09.2020,3,GSM在我国铁路运输系统中的应用,1、提供调度通信及语音通信 2、向列车发送调度命令信息 3、向列车提供CSD数据（时速300KM/H以上的C3列控信息） 4、特殊的通信业务：组呼业务（299、210常用）、广播业务、智能网业务。,29.09.2020,4,GSM在我国铁路运输系统中的应用,调度通信业务：,29.09.
2、2020,5,向机车传送调度命令信息,29.09.2020,6,传送C3数据业务,29.09.2020,7,特殊业务,1、229组呼:是指相邻三小区的呼叫，也就是受该三小区服务的用户都被呼起。 210组呼：是指受本小区服务用户都被呼起。 2、智能网业务：是指短号呼叫、车次号呼叫、记车号呼叫等。,29.09.2020,8,一、GSM-R系统组成原理,1、要实现GSM-R功能在沿线就必须安装很多的基站，安装了基站还必须成环，再组成系统。 2、下面以武广线为例介绍GSM-R的组网模式。,29.09.2020,9,GSM-R总体介绍,GSM-R通信系统是基于GSM技术的铁路专用数字移动通信系统。 我国
3、GSM-R上行使用885MHZ-889MHZ ，下行使用930MHZ-934MHZ。 我国GSM-R一般采用单网或单网交织覆盖的组网方式。,29.09.2020,10,交织覆盖的组网方式,传 输 环 的 方 式 武 广 线,29.09.2020,11,交织覆盖的组网方式,基站2M环的组网方式,29.09.2020,12,交织覆盖的组网方式,交织覆盖的场强分布,29.09.2020,13,交织覆盖的组成（郴州乐昌区间）,29.09.2020,14,交织覆盖的组网方式（以武广线为例）,1、武广线沿线基站分为奇数基站和偶数基站。由沿线左右两侧的32芯光缆分别组成奇数环和偶数环。上图中耒阳西郴州西WG
4、2001-WG2021基站组成的传输奇数环。广左的5、6纤和广右的5、6纤组成环，广左的7、8纤和广右的7、8纤分别作为备用。 2、奇数环和偶数环中的35个基站组成基站2M环。上图是WG2212、WG2214和韶关站3个基站构成的偶数环。 3、根据基站2M环图我们只要找到2M头在0NS2000和BTS240的对应位置，就能很快的判断处理Abis和bprot的基站环告警。,29.09.2020,15,GSM-R系统组成,基站子系统由下面三个子系统组成 1、基站子系统（BSS） 2、网络子系统（NSS） 3、操作和维护子系统（OSS）,29.09.2020,16,GSM-R系统的网络结构,OSS
5、管理子系统,NSS 网络交换子系统,BTS,BSS 基站子系统,公众交换电话网络 (PSTN) ISDN， PSDN,MS,Um (无线接口),OMN 接口 (X。25),BSS,HLR-AUC,信令系统 No。7 SS7,OMC-S,OMC-R,BSC,EIR,TRAU,GMSC VLR,A-接口,Abis 接口,MSC VLR,GCR,29.09.2020,17,GSM-R系统,GSM-R移动网络由三个子系统组成，其基本结构如上图 。 移动台是接入GSM-R网络的用户设备，包括移动终端（ME）和终端设备（TE），或通过终端适配器与ME连接的TE。移动台除了具有通过无线接口（Um）接入到GS
6、M-R系统的一般处理功能外，还为移动用户提供了人机接口。,29.09.2020,18,基站子系统（BSS）,基站收发信机（BTS） 基站控制器（BSC） 编译码和速率适配单元（TRAU）,29.09.2020,19,基站子系统使用 的频率,29.09.2020,20,基站子系统的频率频点对应表,GSM-R中999和1019这两个频点作为保护间隔，没采用,29.09.2020,21,基站子系统（BSS）,BTS主要负责与一定覆盖区域内的移动台（MS）进行通信，并对空中接口进行管理。 BSC用来管理BTS与MSC之间的信息流。BTS与BSC之间通过Abis接口通信。 BSS中编码速率适配单元（TR
7、AU），它实现了GSM-R编码速率向标准的PSTN或ISDN速率的转换。TRAU与BSC通过Ater接口连接。,29.09.2020,22,BSS基站子系统结构,29.09.2020,23,基站收发信机（BTS）,BTS主要负责与一定覆盖区域内的移动台（MS）进行通信，并对空中接口进行管理。 BTS由天线、耦合系统、收发信机（TRX）及基站公共功能（BCF）组成。可以把它看成一个复杂的无线调制解调器。,29.09.2020,24,基站收发信机（BTS）,耦合系统是天线与每个小区的收发信机之间的接口。 BCF通过Abis接口与BSC相连，它的功能是将语音和用户数据信道合成以后发送给BSC和将信令
8、信道合成以后发送给BSC。此外，BCF还具有以下功能：Abis接口管理，时隙分配，外部警报等。,29.09.2020,25,基站收发信机（BTS）,TRX是BTS中最主要的设备。一台TRX管理着一个TDMA帧，也就是说管理8个物理信道。TRX的功能有：进行编码、加密、调制，然后将射频信号馈送给天线；将信号解密、均衡、然后解调；移动呼叫检测；上行链路信道测量；定时提前量的测量；跳频。,29.09.2020,26,BTS的物理信道,29.09.2020,27,BTS结构和功能,发射耦合器,接收耦合器,天线,耦合系统,BCF (基站公共功能),TRX (收发信机),Abis 接口,-编码， 加密，
9、调制， 然后将射频信号馈送给天线 -将信号解密， 均衡， 然后解调 -移动呼叫检测 -上行链路信道测量 -定时提前量 - 跳频,- 将语音和用户数据信道合成以后送给BSC - 将信令信道合成以后送给BSC,双工器,- 天线与每个小区的收发信机之间的 接口,BTS,29.09.2020,28,基站控制器（BSC）,主要包括： 1、一个处理单元 2、一个交换矩阵单元和中继控制单元（PCM和X.25）。,29.09.2020,29,BSC结构和功能,29.09.2020,30,基站控制器（BSC）,BSC通过处理单元和X.25控制器从运营管理与维护（O&M）中心下载新的软件版本。反过来，在周期性询问
10、或传送时，BSC将所有关于O&M的数据缓冲并转送到O&M中心。BSC一边与移动交换中心（MSC）连接，另一边与BTS连接。,29.09.2020,31,编译码和速率适配单元（TRAU）,TRAU由编译码器，控制器和外部PCM接口组成。它通过Ater接口与BSC相连，通过A接口与MSC相连。从传输成本角度考虑，编码/速率适配单元（TRAU)放置在MSC更具优势，这里我们还是按放置BSS考虑的。,29.09.2020,32,速率适配单元(TRAU)结构及功能,29.09.2020,33,编译码和速率适配单元（TRAU）,TRAU能够将13kbit/s话音（或数据）复用成两路传输，即转换成标准的64
11、kbit/s数据。在BTS中，13kbit/s话音（或数据）通过插入附加同步数据补偿，使插入数据后的速率变为16 kbit/s。TRAU将13kbit/s语音转化成64kbit/s的T1律PCM时隙或者E1 A律PCM时隙。接下来，TRAU将用户数据流路由到一种适合的设备上，这种设备是指具有互连互通功能的接收方调制解调器。,29.09.2020,34,编译码和速率适配单元（TRAU）,值得注意的是，TRAU在Ater接口上，有四个业务信道是在64kbit/s PCM电路上复用，一个T1中继线携带多达92个用户和控制信道，一个E1中继线携带多达120个用户和控制信道。,29.09.2020,35
12、,网络子系统（NSS）,交换网络子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。网络和交换子系统由MSC、服务器和数据库组成，由B-H标准接口链接。,29.09.2020,36,网络子系统（NSS）,基本的NSS由六个功能实体组成，分别是：移动交换中心（MSC），归属位置寄存器（HLR），拜访位置寄存器（VLR），设备识别寄存器（EIR）和互连功能单元（IWF）。另外，NSS中还可以有实现语音组呼和语音广播的实体（GCR），用于短消息业务的短消息服务中心（SMS-SC）和统计服务器，这些功能实体可以根据具体的需要进行选择。,29.09.2020,37,NSS
13、结构,29.09.2020,38,NSS结构,1、B接口 B接口位于MSC与VLR之间。VLR存储移动用户在非归属MSC区漫游的数据，MSC要想知道某一移动台在自己管辖的区域内当前的位置可以随时向VLR查询。如果用户在漫游的MSC中需要激活一项新的业务或更改用户数据时，该MSC通过VLR告知用户的HLR做具体的数据资料变化。在B接口上的信令是非标准化的。,29.09.2020,39,NSS结构,2、C接口 C接口位于GMSC与HLR之间。GMSC通过C接口向HLR查询用户的呼叫或短消息的路由信息。这一接口上的信令使用移动应用部分（MAP）。,29.09.2020,40,NSS结构,3、D接口
14、D接口位于HLR和VLR之间，用来交换移动台的位置信息和管理用户数据。 VLR要告知HLR所辖移动台的位置，同时在位置更新或呼叫建立时还要向HLR提供移动台的漫游号码。HLR要将移动用户定制的所有业务信息告知VLR，以便用户在其他MSC区漫游时也能获得各种已定制电信业务。当移动用户漫游到新的区域时，HLR还要通知前一个VLR注销用户的临时数据信息。,29.09.2020,41,NSS结构,4、E接口 当移动台在通话进行的过程中从一个MSC区移动到另一个MSC区时，要保证切换过程中通信的连续性，就要求两个MSC之间在切换的初始化和结束过程中通过E接口交换数据。 当移动台之间进行短消息通信时，必须
15、由MSC与SMS-SC进行交流。这时MSC与SMS-SC之间也通过E接口进行数据交换。在这一接口上的信令使用MAP。,29.09.2020,42,NSS结构,5、F接口 F接口用于MSC和EIR之间交换数据。EIR要先验证移动台的IMEI号的有效性，然后MSC才能根据结果决定是否提供服务。在这一接口上的信令使用MAP。,29.09.2020,43,NSS结构,6、G接口 当移动台从一个VLR区移动到另一个VLR区时，需要进行位置登记，这时两个VLR之间需要进行数据交换。在位置登记的过程中，新的VLR将从旧的VLR中获取移动台的IMSI号和鉴权参数。在这一接口上的信令使用MAP。,29.09.2
16、020,44,NSS结构,7、H接口 H接口位于HLR和AUC之间。移动用户先向HLR发起请求获取加密和鉴权信息，HLR再向AuC请求获取数据，HLR中不保留从AuC来的数据。这一接口上使用的协议是非标准化的。,29.09.2020,45,NSS结构,8、I接口 I接口位于GCR和MSC之间。当有语音组呼或语音广播的需求时，MSC向GCR查询相应的语音组呼和语音广播呼叫参考的数据。这一接口上使用的协议是非标准化的。,29.09.2020,46,移动交换中心（MSC）,移动交换中心（MSC）是NSS的核心，它包含了MSC区的所有交换功能。MSC考虑了用户的移动性，管理一些特殊的过程，如位置登记和更新，越区切换，它还负责对无线资源进行管理，这些是它与固定网络交换机的主要差别。,29.09.2020,47,MSC内部结构,29.09.2020,48,移动交换中心（MSC）,通常把移动用户进行初始注册的MSC称为归属MSC（HMSC），其它的MS
