GSM移动通信系统

GSM移动通信系统（精选十篇）

GSM移动通信系统 篇1

1 干扰的分类

1.1 系统内部的干扰

由于GSM网络是依靠频率复用来提高频率利用率、增加系统容量的, 而频率复用的结果就势必造成频率的干扰。这些干扰主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰三类, 下面分别简要介绍一下这几类干扰。

1.1.1 同频干扰, 所谓同频干扰, 指在同一覆盖区域内无用信号

的载频与有用信号的频率相同, 并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。因为当小区不断分裂使基站的服务区域不断缩小、同频复用系数增加时, 大量的同频干扰将出现, 成为影响网络质量的主要因素。当同频干扰的载干扰比C/I小于某个特定值时, 就会直接影响到手机的通话质量, 严重的就会产生掉话或使手机用户无法建立正常的呼叫。

1.1.2 邻频干扰, 所谓邻频干扰, 指在同一覆盖区域内无用信号

的载频与有用信号的频率相邻, 使邻频道功率落入接收机通带内造成的干扰。由于频率规划原因造成的邻近小区中存在与本小区工作信道相邻的信道或由于某种原因致使基站小区的覆盖范围比设计要求范围大, 均会引起邻频道干扰。当邻频道的载波干扰比C/I小于某个特定值时, 也会直接影响到手机的通话质量, 严重的就会产生掉话或使手机用户无法建立正常呼叫。

1.1.3 交调干扰, 当两个以上不同频率信号作用于一非线性电

路时, 将互相调制, 产生新频率信号输出, 如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内, 则构成对该接收机的干扰, 我们称这种干扰为交调干扰。交调干扰主要是指数、模共站的基站, 由于模拟基站发射机的影响, 而对数字基站产生的干扰。这种干扰的直接后果是时隙分配不出去, 造成基站资源的浪费, 也会产生掉话。

1.2 系统外电波的干扰

由于移动通信是靠空中电波传播的, 当空中某些电波对正在使用的电波产生的干扰达到一定程度时, 会使信噪比下降到标准值以下, 影响通话质量, 甚至掉话。这些干扰电波来源非常复杂, 是多方面的, 例如工业干扰、电源火花干扰、天电干扰和其它专业的邻近电波干扰等, 这些干扰是很难完全避免的。

2 干扰产生的原因

移动通信系统中无线电波传播的特性, 决定了其在通信过程中必然受到外界多种因素的影响;另外, 由于移动通信系统频率复用的特点, 使它在一定程度上受到网络内部的各种干扰, 以及其它因网络参数设定不当而造成的干扰等。外来电波的干扰与外界环境有关在这里不加详叙。我们主要谈谈移动系统内部的干扰。

2.1 频率规划时频率复用不当、频点设定不正确导致两同频小

区之间的距离不能够满足标准值, 造成同频、邻频现象在短距离范围内存在。

2.2 基站的发射功率参数设置过高, 会与相邻小区产生覆盖交叠, 造成信道干扰, 手机占用信道困难, 通话质量差等。

2.3 基站天线的俯仰角及方位角设置不合理或存在偏差, 导致基站的覆盖范围不合理, 从而导致同频及邻频干扰。

2.4 直放站设置不合理, 造成对周围信号的干扰。

由于直放站的上下行增益设置不合理, 不仅会对周围信号产生干扰, 也会抬高整个系统的底部噪声, 从而造成整个系统的干扰。

2.5 发射机部分杂散辐射及接收机部分杂散响应较大, 造成对本信道和其它信道的干扰, 严重的将不能正常通话。

3 干扰的分析及解决途径

无线系统的干扰是一个非常复杂的问题, 它不仅包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰, 而且还有可能是外来不明干扰。对于干扰的解决, 我们应抓住干扰产生的原因作为突破点, 然后对症下药, 找出解决问题的办法。在日常维护中, 我们可借助无线场强测试仪、频谱分析仪等工具, 以及OMC-R的测量统计参数, CQT呼叫质量拨打测试结果等, 对产生干扰的原因进行具体分析、查找。根据实际情况采取不同的措施减少干扰, 提高通信质量, 改善网络的运行环境。

具体实施时, 我们可通过在OMC-R中取得的切换测量报告及CQT及DT测试中的相关数据, 并辅以场强测试所取得的实际资料, 列出受干扰小区, 并根据同频信道资料可以查出是否是由本系统内的同频站引起的同频干扰或外来干扰;否则要进一步判断是否是邻频干扰。

3.1 同频干扰的解决办法:

修改同频小区的同频频率;增加两个同频小区间的间距 (实际统计表明信号强度随距离以近似4次幂指数的规律衰减) ;降低移动台或基站的发射功率;采用分集接受技术;采用抗同频干扰天线等。

3.2 邻频干扰的解决办法:

对频率规划进行优化调整;对带通滤波器进行特性调整。另外, 对同频干扰的解决措施也同样适用于邻频干扰。

3.3 同时, 要排除由于基站设备性能下降导致干扰。

当基站载频模块性能下降时, 频率校准和调谐功能下降, 其频偏会有较大的波动导致干扰, 此时, 需要更换基站的载频模块, 才可解决干扰问题。

3.4 对于非本系统的外来干扰, 我们可激活小区的空闲信道测

试 (IDLE CHANNEL MEASUREMENTS) 功能, 这样, 在分配信道时, 能够选择受干扰最小的的信道建立呼叫, 有效地减少因分配到通话条件较差的信道而引发掉话的可能性。当然, 要解决非本系统的外来干扰, 最根本的办法是消除干扰源, 这时我们可选用具有AM、FM及SSB通信解调功能的测试接受机, 在基站测试并记录解调信号, 得到对本系统工作信道造成干扰的时间和强度分布图, 找出干扰源, 以便调查非法的发送并保存证据。

随着科学技术的日益发展, 目前一些加油站、企事业单位 (在会议时) 使用了质量不合格的信号干扰机, 会造成大范围的信号干扰, 需引起注意。同时, 在一些特定的日期, 例如中考、高考或其他大型考试时, 各学校会普遍使用干扰机, 这个时候容易引起大量的用户投诉, 也要引起高度注意。

3.5 另外使用不连续发射 (DTX) 和跳频技术可以有效地降低无线系统的干扰。

铁路GSM-R数字移动通信系统 篇2

铁路GSM-R数字移动通信系统（以下简称GSM-R）是铁路专用移动通信网，是直接为铁路运输生产和铁路信息化服务的综合通信平台。是 无线铁路通讯经济全面的解决方案。

作为一个安全的平台，GSM-R为铁路公司的工作人员之间，包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员，提供了语音和数据通讯技术。

GSM-R是众多欧洲铁路公司10年来精诚合作的结果。为了使用单一通讯平台达到互操作性的目的，GSM-R标准结合了此前在欧洲使用的35个模拟系统的所有核心功能及丰富经验。

作为一个安全的平台，GSM-R为铁路公司的工作人员之间，包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员，提供了语音和数据通讯技术。GSM-R推出了一系列先进功能，如语音组呼、语音广播、基于位置的寻址、以及紧急抢占通话权等，从而大幅改善了工作人员间的通讯、协作和安全管理。GSM-R符合新的欧洲铁路运输管理系统（ERTMS）标准，可将信号直接发送给列车司机，从而提高了列车速度，增加了运输密度，同时增强了行驶的安全性。

选择基于GSM的GSM-R技术是这个标准大获成功的原因之一。GSM-R继承了GSM经济性的规模，经证明是基于铁路运营商级平台的、最经济有效的数字无线通讯网络。GSM-R超越了语音和信号服务的范围。一些新兴的应用服务，货物追踪、车厢和站台的视频监测、以及乘客信息服务等，都将使用GSM-R技术。

GSM-R是一项目前在全球15个国家成功运营的技术。尽管GSM-R技术规范在2000年才制订完成，但已经广泛用于世界35个国家，包括欧盟所有成员国，而且亚洲、亚欧大陆和北非使用该技术规范的国家数量也在逐月增加，从而使GSM-R成为发展最快的无线网络市场。

GSM-R通信系统简介

GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。

GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路专用通信的发展方向。GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。以青藏铁路为例：青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，青藏线北起青海省格尔木市，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市，全长约1142km。绝大部分线路在高原缺氧的无人区。为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，采用了GSM-R移动通信系统。青藏线GSM-R通信系统实现了如下功能：

1、调度通信功能

调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能

车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。

3、调度命令传送功能

铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。

4、列车尾部装置信息传送功能

将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。

5、调车机车信号和监控信息系统传输功能

提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。

6、列车控制数据传输功能

采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。

7、区间移动公务通信

在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。

8、应急指挥通信话音和数据业务

GSM移动通信系统 篇3

引言

当下电力系统正在向变电站的无人值班化、自动化的趋势靠近，变电站数据快速准确上送是未来变电站发展的趋势。目前，电力通信的可靠性便显得尤为重要，一旦通信出现故障变电站便失去监控，极大威胁到了电网的安全稳定运行。现有的管理方式以及技术手段都很难快速准确定位出电力通信通道的故障位置，只能依靠工作人员实地查找，这种方式时间长，效率低，已不能满足时下电力系统的高标准严要求，本文简绍一种电力通信通道故障查找的检测系统，该系统可以快速判断故障点，而且可以自动向调度发送故障信息，工作人员可以不去现场就能了解故障情况，为快速解决问题赢得时间，为恢复通信正常状态赢得时间。1通道检测系统工作方式

1.1现状

目前，电力通信通道的检测是通过变电站内管理机去检测与装置之间的通信是否正常，一旦通信数据无回应，管理机则向调度发送该装置通信中断，调度也可以通过计算机监控系统的画面发现该装置上送数据不刷新，或者该站的上传数据不刷新，比如遥测值不刷新。调度发现通信中断后，并不知道故障位置发生在哪里，只能通告通信系统维护工作人员去现场查看，有些变电站距离市区很远，到达现场有的需要4、5个小时，这无疑给我们提出新的要求，不到现场若能判断故障位置，将大大提高工作效率，缩短故障时间，对于电网的安全稳定运行的意义不言而喻。

1.2工作方式

1）GSM是全球移动通信系统（Global System for Mobile comunications） 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。GSM网络是一种使用范围特别广的网络系统，有很强的信号覆盖能力，不管是在山区还是荒漠都能覆盖到，在室内使用时更是方便快捷连接速度快，不会轻易被屏蔽，有了这种网络对于工业及科技的发展的特别实用。对于电力领域，随着电力技术的快速发展，新技术新成果的应用将会越来越快，对于电力通信领域，GSM的应用更是必不可少的，因为电力关系到千家万户，GSM的网络可靠性是一个最重要的技术指标。这样可以提高信号质量减少干扰和回声。

2）GSM使用上直观的特点：GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。其主要技术特点如下：1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。2.容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。

2、系统设计方案

该系统主要由通道监控系统和数据传输系统组成，通道监控系统以AT89S51单片机芯片为核心，辅以状态量接收装置，实现了通信通道的实时监控，数据传输系统以GSM模块为核心，辅以供电电源，实现了对通信通道实时监测数据上传调度端，保证调度端最快判断出故障位置，并有效解决。

2.1GSM模块选择

GSM模块，是具有GPRS数据传输功能的GSM模块。GPRS模块就是一个精简版的手机，集成GSM通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。GPRS模块相当于手机的核心部分，如果增加键盘和屏幕就是一个完整的手机。普通电脑或者单片机可以通过RS232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现各种基于GSM的通信功能。GPRS模块区别于传统的纯短信模块，两者都是GSM模块，但是短信模块只能收发短信和语音通讯，而GPRS模块还具有GPRS数据传输功能。GSM模块的厂家最早主要在国外，包括西门子、Wavcom、Sagem等；随着国内的技术进步，国内厂家如华为、Simcom、BenQ等模块由于具有更高的性价比，已经逐渐替代了国外品牌在国内市场上占据了主流的地位。在市场上比较流行的模块包括华为的GTM900-B、西门子的Mc39i，Wavecom的Q24等，国内利用模块成功开发终端MODEM产品典型应用经纬星航JWOD1，经纬星航JWOD2。本文采用西门子的GSM模块，此模块传输速度快，功耗低，性能稳定，在极度恶劣环境下也能可靠工作。

2.2单片机选择

STC公司的单片机主要是基于8051内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8-12倍，带ADC，4路PWM，双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。系统结构简单，使用方便，实现模块化；单片机可靠性高，可工作到10^6 ～10^7小时无故障；处理功能强，速度快。低电压，低功耗，便于生产便携式产品；控制功能强；环境适应能力强。STC公司的单片机具备的通信接口可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

2.3抗干扰设计

在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。下面以MCS-51单片机系统为例，对微机系统软件抗干扰方法进行研究。在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是：一、消除模拟输入信号的噪声（如数字滤波技术）；二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。

3、结语

该系统可以快速判断故障点，而且可以自动向调度发送故障信息，工作人员可以不去现场就能了解故障情况，为快速解决问题赢得时间，为恢复通信正常状态赢得时间。

（作者单位：宝鸡供电公司）

作者简介

GSM移动通信系统 篇4

1 GSM系统的信道

GSM系统中的信道可分为物理信道和逻辑信道, 逻辑信道又可分为业务信道和控制信道。其中业务信道用于携载语音或用户数据, 控制信道用于携载信令或同步数据。移动终端在空闲状态下工作于控制信道, 只有在产生业务请求并且获得基站分配的信道资源时, 才会工作于业务信道。因此在整个GSM系统中, 控制信道信息交互的可靠性相当重要。

GS M系统控制信道可分为广播信道 (BCH) 、公共控制信道 (CCC H) 和专用控制信道 (DCCH) 。

1.1 广播信道

广播信道包括频率校正信道 (FCCH) 、同步信道 (SCH) 和广播控制信道 (BCCH) , 它们携带的信息目标是小区内所有的手机, 为单向下行信道。其中FCCH和SCH信道用来帮助MS与基站实现同步, 在同步后, 基站利用BCCH信道广播供所有MS使用的网络信息, 以便MS在网络中能够可靠地驻留。

1.2 公共控制信道

公共控制信道包括A GC H、PC H、C BC H和R A CH, 这些信道不是供一个M S专用的, 而是面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上, 由PC H、AGC H和CBCH来广播寻呼请求、专用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道来传送专用信道的请求消息。

1.3 专用控制信道

包括独立专用控制信道 (SDCCH) 、慢速随路控制信道 (SACCH) 、快速随路控制信道 (FACCH) , 这些信道被用于某一个具体的MS上。其中SDCCH是一种双向的专用信道, 它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、用户鉴权消息、加密命令及应答及各种附加业务, SACCH和FACCH信道都是伴随信道, 主要是在MS业务过程中传输相关的基站信息或信令。

2 GSM系统受时分干扰的机理

由于上行干扰会造成基站的严重负荷直至瘫痪, 因此本文只针对GSM移动通信系统的下行干扰进行分析。实用中手机干扰器的设计大多是对下行链路进行干扰且采用扫频式干扰, 从时域和功率域来考虑, 对于某部移动终端来说, 在一定程度上可将其等效为时分脉冲干扰。同样地在实际环境中也存在着其他基站或者通信终端的干扰信号, 因此开展对移动终端受时分信号干扰的研究有一定的实用价值[1~3]。对于GSM系统来说, 在下行干扰中又分为控制信道干扰和业务信道干扰。控制信道工作时, 其频率不随时间发生变化, 而业务信道工作时采用跳频技术, 工作频率随时间发生变化。因此, 从干扰效能的角度考虑, 干扰控制信道将会比干扰业务信道简单, 只要保证干扰的有效性, 将会造成处于空闲状态下的目标无法进行正常呼叫。

GSM系统控制信道中的下行信道主要有FCCH、SCH、BCCH、AGCH、PCH、CBCH和SDCCH。其中, SDCCH信道在基站收到MS的SABM帧业务请求之后才使用, 且SDCCH很有可能实施跳频[4], 因此, 从干扰频率资源的角度考虑, 干扰集中于前面的FCCH、SCH、BCCH、AGCH、PCH、CBCH信道, 在干扰成功时, 可导致移动台无法接收到正确的基站广播消息或者正确的业务信道分配消息, 从而与基站失去连接而无法通话。

GSM是一种采用TDM A和FDM A体制相结合的移动通信系统, 对于控制信道的映射, 在某个小区超过一个载频时, 则该小区C0 (导频) 上的TS0就映射广播和公共控制信道 (FCCH、SCH、BCCH、CCCH) , 可使用main BCCH的组合, 该时隙不间断地向该小区的所有用户发送同步信息、系统消息及寻呼消息和指派消息 (如表1) 。

当某个小区的容量很小, 仅使用一个载频时, 则该载频的TS0即用做公共控制信道又用做专用控制信道, 采用mainBCCHco mbined的信道组合形式。该信道组合每102帧重复一次 (如表2) 。

当某小区业务量很高时, 它可把C0的TS0配置成为mainBCCH, 并可在TS2、TS4、TS6上扩展三个组合集, 使用CCC H的配置形式, 该配置形式包括除SCH和FCCH外的TS0的所有组合, 因为这两个信道只能出现在C0的TS0上。

可以看出, 在GSM系统51复帧结构中, FC CH和S C H只占用一个时隙, 而B CC H、SDCCH、CCCH均需要四个时隙, 也就是说这些信道必须收集够4帧的数据才能进行正确的信息接收。因此, 从干扰的概率来说, 干扰4个时隙的概率相比1个时隙要更高, 所以本文的仿真研究是针对GSM系统BCCH、SDC CH、CCCH的数据解码干扰效果进行的。

传统的干扰机一般是一个频率干扰一个通信信道, 或者说一个通信目标。而在通信系统干扰研究中, 文献[5]指出采用时分干扰技术可以利用一个频率干扰多个使用相同频率的通信目标, 从而更加充分有效地利用干扰资源。本文正是基于该思想, 对时分干扰方法的效能进行仿真研究。

3 调制与解调

BCCH、PCH、AGCH、SDCCH、FACCH、SACCH信道使用LAPDm协议, 该协议在连接模式下被用于传送信令。一个LAPDm帧共有23个字节 (184个比特) 。其编码方案为。

(1) 首先给原始需要发送的1 84比特信息增加40比特的纠错循环码。 (2) 然后给上述获得的228bit信息加上4个比特的全0尾比特位, 将其通过1∶2的卷积编码器, 得到456比特的数据。 (3) 为了减小实际中脉冲猝发干扰对通信系统的影响, GSM系统对卷积编码后的信号进行交织。将卷积编码器获得的456比特数据进行内部交织, 456比特按 (0, 8…448) 、 (1, 9…449) …... (7, 15…455) 的排列方法, 分为8组, 每组5 7个比特, 通过这一手段, 可使在一组内的消息相距较远。 (4) 然后将进行块间交织, 获得4个114比特的突发脉冲序列。 (5) 对每一个突发脉冲序列进行成帧, 形成普通突发脉冲序列, 共156.25bit (如图1) 。

该156.25bit共持续时间577 us, 若除去首尾比特6比特和保护间隔8.25bit, 剩余有效信号时间为524 us, 因此干扰时尽量保证在524 us内能够有干扰脉冲的存在。

(6) 最后对每个突发脉冲序列进行GMSK调制, 最后通过上变频、功放和天线将信号辐射出去。GMSK系统常用的调制方法可用如下框图进行表示 (如图2) 。

因此, 整个GSM系统的消息产生结构可简单地描述为以下过程 (如图3) 。

而在信号解调时, 采用相反的步骤, 具体流程如下 (如图4) 。

仿真时, 只要在基带信号输入的同时, 加入相应基带干扰信号即可。

4 干扰仿真

为了验证GSM移动通信系统抗时分的能力, 进行计算机仿真。仿真重点关注干扰脉冲宽度、占空比、目标信噪比、干扰信号与正常通信信号及噪声的比值 (干信噪比) 、干扰脉冲与正常脉冲的相对起始位置等参数对干扰结果的影响。考虑干扰脉冲经过接收机200 k Hz滤波器时的响应时间, 仿真时干扰脉冲宽度从10 us开始。

仿真中, 定义干信噪比为:

其中ISNR为干信噪比, sj (t) 为干扰信号;s (t) 为正常通信信号;sn (t) 为正常通信信号中的噪声。

4.1 不同干扰脉冲宽度和占空比仿真

仿真条件为:通信信号信噪比15 d B, 干信噪比0 d B, 干扰信号采用G MS K调制。由于干扰信号脉冲起始位置无法与基站下行信号同步, 因此, 仿真时, 干扰信号脉冲的起始位置采用随机化, 然后对其结果进行300次Menta K aluo仿真平均。由图5可以看出, 在占空比大于1∶4时, 误码率在13%以上, 脉冲宽度对误码率的影响不大。

4.2 不同干扰脉冲起始位置仿真

仿真条件为:通信信号信噪比15 dB, 干信噪比0 dB, 干扰信号采用GMSK调制, 占空比1∶4, 结果进行300次MentaKaluo仿真平均。仿真结果表明, 干扰脉冲序列起始位置对干扰结果影响不大。

4.3 不同信噪比和干信噪比仿真

仿真条件为:脉冲宽度40 us, 干扰信号采用GMSK调制, 占空比1∶4, 干扰脉冲起始位置选为脉冲刚开始的时刻, 结果进行300次MentaKaluo仿真平均。仿真结果表明, 在目标信噪比在10 dB以上时, 干信噪比在0 dB以上即可造成17%的误码率。

4.4 不同干扰信号频偏仿真

仿真条件为:脉冲宽度40 us, 干扰信号采用GMSK调制, 占空比1∶1, 干扰脉冲起始位置选为脉冲刚开始的时刻, 结果进行300次MentaKaluo仿真平均。仿真结果表明, 不同的干扰信号频偏对干扰结果没有影响, 在占空比1∶1、干信噪比0 dB时, 可造成45%的误码率。

5 结论

本文通过对GSM移动通信系统下行链路控制信道数据传输过程的时分干扰仿真研究, 得出了在特定条件下的系统抗干扰能力仿真结果。结果表明, 在占空比大于1∶4的情况下, 脉冲宽度越小, 对GSM移动通信系统的干扰越严重, 带内的干扰信号频偏对干扰效果无影响, 从而对工程抗干扰和设计干扰器均有一定的借鉴意义。然而, 系统仿真时仅仅考虑了干扰信号对广播信道和公共控制信道的影响, 没有考虑到干扰信号对系统其他广播信道 (如:FCCH和SCH) 、控制信道及业务信道的影响, 在实际中, 同样的干扰信号应该会比仿真的干扰效果更加严重, 因此, 建立一个系统级的仿真实验系统有待进一步研究。

摘要：通过对GSM移动通信系统中广播信道、公共控制信道和专用控制信道的研究, 分析了下行链路控制信道数据传输受时分干扰的机理和GMSK信号的调制解调原理, 针对不同的干扰信号脉冲宽度、占空比、脉冲起始位置、信噪比和干信噪比条件进行了计算机仿真, 得出了系统在不同干扰信号参数下对应的误码率, 表明了GSM移动通信系统抗时分干扰信号的能力, 对于实际使用环境中分析与排查干扰原因以及干扰器的设计均有很好的指导意义。

关键词：移动通信,控制信道,基站,时分干扰

参考文献

[1]陈贵夫, 胡磊.TDMA通信系统灵巧式干扰技术研究, 中国电子学会电子对抗分会第十六届学术年会论文集[C].贵阳, 2009:890-893.

[2]刘松, 王红军.TDMA数字移动通信系统无线干扰技术研究[J].通信对抗, 2007 (1) :32-35.

[3]钟子发, 王红军.对军用GSM数字移动通信系统对抗技术的探讨[J].电讯技术, 2001, 41 (3) :59-61.

[4]韩斌杰, 杜新颜, 张建斌, 等.GSM原理及其网络优化[M].2版.机械工业出版社, 2011.

GSM移动通信系统 篇5

GSM基站维护考试分为以下两类：

（1）GSM基站及天馈线系统（爱立信）：通过该考试的代维人员，可承担爱立信基站的维护工作。相当于以前的“爱立信数字基站及天馈线系统”。

（2）GSM基站及天馈线系统（华为）：通过该考试的代维人员，可承担华为基站的维护工作。

相应地，基站维护方面的资格证亦分为两类：GSM基站及天馈线（爱立信）、GSM基站及天馈线（华为）。

GSM系统基础理论

（1）了解GSM系统及网络结构，各组成部分实现的功能；

（2）理解数字无线电基本原理，时分多址、路径损耗和衰落、信号处理等；（3）理解GSM系统的无线接口，信道、突发脉冲序列、复帧、跳频等；（4）了解系统的编码方式，鉴权、加密、三参数组、设备识别；

（5）清楚了解小区规划的过程，频率复用方式，无线传播、时间色散、移动台的测量模式；

（6）熟悉系统的各种业务处理过程，漫游、位置更新、寻呼、移动台的主叫和被叫、定位、切换等流程。

爱立信数字基站部分（含2202、2206、2216、2308、2309、2111、2112等RBS2000系列基站）

（1）掌握2202、2206、2216、2308、2111基站的工作原理及主要单元功能特性；

（2）了解基站传输的连接方式（MULTIDROP和DXX），MULTIDROP的定义，TEI的设定；

（3）熟练掌握DXU、TRU、CDU-C、CDU-C+、CDU-D、CDU-F、CDU-G、ECU等单元的功能和工作原理，MO CF、MO TF、MO IS、MO CON、MO DP、MO TS、MO TX、MO RX、MO TRX等代表的意义；（4）熟练掌握机架各单元的连接、机架顶连线、主架与扩展架的连接。各类型CDU的连接方式，Y-cable的使用方式，各种接口的作用，时钟总线、控制总线、本地总线的作用及连接方式。

（5）了解RBS2000软件装载的过程，系统前、后台的工作方式，以及各类型

代维考试大纲

指示灯的含义；

（6）熟练使用新版本OMT进行基站调测和操作维护，IDB数据处理、查看VSWR和IS CONFIGURE数据等；（7）根据故障码进行故障分析，更换坏件；

（8）掌握RBS2206设备与RBS2202设备的区别，熟悉RBS2206基站的各种配置方式及各种配置的连线方式，了解TG同步的工作原理、连线方式和实现TG同步的方法；

（9）熟悉STRU跟TRU的区别，了解STRU可实现的新功能，STRU的连线方式。熟悉DTRU的硬件结构和连线方式；

（10）熟悉DXU-

21、DXU-

23、DXU-31的结构、功能与区别。

华为数字基站部分(含BTS3012、BTS3006A、BTS3006C、BTS3002E、DBS3900、BTS3900等基站)（1）清楚了解华为各类型基站的工作原理与基本结构，以及各类型基站的区别和联系，能从与BSC的连接、A-bis接口的模式、内部的功能模块、总线连接等方面进行比较，掌握BTS3012基站的各种配置方式及各种配置的连线方式，掌握BTS3012基站并组并柜情况下，传输的分配方式；熟练掌握基站传输配置复用比及基站传输故障判断的方法；

（2）熟练掌握TRX、DTRU、QTRU、RRU、BBU、DRFU、CDU、TCU、DDPU、DFCU、DFCB、DTMU、DSCU、DCCU、DEMU、DELC、DMLC、BBU、RRU、DRFU等单元的功能和工作原理，HL-IN、RXD-OUT、HL-OUT、TX-COM、TX-DUP、COM-IN、COM1、COM2空腔合路器中各接口等代表的意义；

（3）熟练掌握机柜各单元的连接、机柜顶连线、主柜与扩展柜的连接。能进行各种站型并组并柜硬件安装及开通工作，并掌握各种连接线缆的功能和作用；

（4）熟悉华为基站终端维护台的连接和使用，查询基站设备的告警情况、数据配置情况、运行情况和功率情况等，能通过维护台进行基本维护操作；（5）能通过LMT手工配置或MML脚本开启基站，并熟练操作基站扩减容数据配置及各种软参设置；

（6）了解基站软件装载的过程，以及各类型基站单板指示灯的含义，可以快速通过指示灯进行故障排除，定位故障点；

（7）熟练使用LMT/MML进行基站调测和操作维护，查看基站各种参数设置，如VSWR、发射功率、信道设置和软件版本等；

代维考试大纲

（8）根据告警信息和帮助文档进行故障分析，确定故障点，更换坏件。掌握各类型基站环境告警实现原理，了解基站近端环境告警线缆的连接方法，并能处理基站各种外部环境告警；

（9）了解各类型基站传输的连接方式，能对传输问题进行定位处理。

天馈线部分

（1）天馈线的基本原理及概念；

（2）数字基站中与天馈线相关的模块的原理；（3）基站验收规范中关于天馈线部分的内容；

GSM移动通信系统 篇6

关键词:GSM-R;路由;专网

中图分类号:TN929.53文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)18-0110-01

1网络现状

1.1GSM-R网络与PSTN铁路专网互联现状

目前GSM-R网络与PSTN专网互联情况如下:北京、武汉、西安、济南、广州、太原、西宁、拉萨MSC已与当地PSTN铁路专网互联。

1.2PSTN专网网络现状

铁路专用电话交换网长途网由一级交换中心DC1和二级交换中心DC2组成。①DC1设置在铁道部、铁路局所在地,其主要职能是汇接所在铁路局的局间及局内长途来去话务。铁路专网长途网DC1分成六大汇接区,每个汇接区所在地的DC1称为核心DC1,其它DC1称为非核心DC1。②DC2设置在铁路专网本地网,其主要职能是汇接所在本地网的长途来去话务及本地话务。DC2按照汇接区域与其所属的DC1设置电路。DC2分两层,原铁路分局所在地DC2称为核心DC2,其它DC2称为非核心DC2,核心DC2也同样实现双归属连接。

2GSM-R网组网规划

{1}按照铁道部规划,未来将在全国18个铁路局设置MSC,包括拉萨的MSC,全国共19个MSC。GSM-R网络分两级结构组网,分别是TMSC和MSC。TMSC:移动汇接中心,其主要职能是汇接所在铁路局的局间及局内长途、本地来去话,汇接所在汇接大区MSC的长途来去话。MSC:移动交换中心,其主要职责是汇接所在铁路局的局间及局内的长途和本地来去话。各MSC均归属于某一TMSC汇接大区,并与本大区的TMSC间设置直达电路。{2}HLR。按照铁道部规划,未来全国仅设置一个HLR在北京,武汉设置异地备份HLR设备。但现网中目前运行着4个HLR,分别设置在北京、济南、太原、西宁。

3GSM-R网络与铁路专网互联路由设置方案

3.1GSM-R用户呼叫铁路专网PSTN用户

①用户拨号方式:901+专网长途冠号+专网长途区号+专网PSTN用户号码,拨号位长:10-12位。

②网间码号传递方式及路由方案:各MSC制作字冠分析数据:901分析位长3位;第一路由设置:发端MSC分析字冠901,删除901后,经MSC与本地PSTN专网交换机间过网电路,送往铁路专网;由铁路专网根据其既有路由规则,接续至被叫用户。过网码号格式:专网长途冠号+专网长途区号+专网PSTN用户号码。

③第二路由设置:TMSC局点。第一路由故障时,发端TMSC局点将呼叫指向备份TMSC局点,码号传递方式为:901+专网长途冠号+专网长途区号+专网PSTN用户号码;备份TMSC删除901后,将路由指向本地PSTN专网。过网码号格式:专网长途冠号+专网长途区号+专网PSTN用户号码。

为了避免路由震荡,备份TMSC局点须遵循一次路由迂回原则。即对于经发端TMSC转接来的呼叫,仅允许通过备份TMSC局点与本地专网PSTN交换机间过网电路进行转接,不允许将该类呼叫再转接至第三方MSC或指回发端TMSC局点。当备份TMSC交换机过网电路也出现故障时,应按照应急情况手动设置路由。

MSC局点。第一路由故障时,发端MSC局点将呼叫指向归属TMSC局点,码号传递方式为:901+专网长途冠号+专网长途区号+专网PSTN用户号码;由TMSC按照其路由规则完成后续接续。

3.2铁路专网PSTN用户呼叫GSM-R用户

①用户拨号方式,0+1498XXXXXXX。②网间码号传递方式及路由方案:各铁路专网交换机制作字冠分析数据:0+1498,分析位长:4或3位。

第一路由设置:发端铁路专网交换机分析0+1498,将路由指向所对应的MSC,过网号码格式统一为:1498XXXXXXX。第二路由设置:第一路由故障时,发端铁路专网交换机将路由指向对应MSC所归属TMSC所在地的铁路专网交换机,码号传递格式:0+1498XXXXXXX;后续各转接交换机按照0+1498进行路由,路由原则比照现有铁路专网路由规范执行;终端铁路专网交换机分析0+1498后,经与本地TMSC间过网电路将呼叫指向TMSC。过网号码格式: 1498XXXXXXX。

4结 语

随着铁路客运专线的快速建设,合理的设置铁路专用GSM-R移动通信系统与既有铁路专网的互联方式和路由将会提高铁路运输通信的安全性。

参考文献:

[1] 钟章队.铁路数字移动通信系统(GSM-R)应用基础理论

GSM移动通信系统 篇7

1 GSM-R系统组成

1.1 子系统构造

GSM-R综合移动通信系统按照大结构分类主要由四大系统构成, 分别是基站子系统 (BSS) , 网络子系统 (NSS) , 运行与支持维护子系统 (OSS) , 终端子系统 (MS) 。其中, 基站子系统包括基站控制器 (BSC) 、基站收发信机 (BTS) 、编译码及速率适配单元 (TRAU) 、天馈线及漏泄电缆 (LCX) ;网络子系统包括移动交换子系统 (SSS) 、移动智能子系统 (IN) 、通用分组无线业务子系统 (GPRS) ;运行与支持维护子系统包括网管系统 (OMC) 、数据卡管理子系统 (SIM) 、计费结算营帐客服子系统;终端子系统包括无线固定台、车载台 (CIR) 、手持台 (GPH、OPH) 。

1.2 子系统功能

基站收发信机BTS负责语音、数据和短消息的传输, 并完成无线测量预处理、各类信号处理、越区切换、收发信功率控制等接口功能;基站控制器BSC主要负责在其覆盖区域内的移动性管理和无线电资源管理功能, 并负责无线网络的运营与维护功能。编译码器TRAU负责将13kbit/s的话音或数据信息转换成64kbit/s的标准数据, 完成编译码和速率的转换, 从而减少BSC中PCM链路数量。移动交换中心MSC设备负责呼叫控制;拜访位置寄存器VLR负责存储当前MSC区内活动用户的数据;归属位置寄存器HLR负责存储归属用户永久性资料;组呼寄存器GCR负责存储用于相关MSC区的语音组呼和语音广播配置属性。

GPRS通用分组无线业务系统由业务支持节点SGSN和网关支持节点GGSN两大主要设备组成, 负责移动分组业务的有效实现。其中, SGSN负责存储已注册用户的位置信息和签约信息;GGSN负责存储用户的路由信息和签约信息, 路由信息通过隧道技术, 把分组数据包传送至移动台注册的GGSN节点上。移动智能子系统SCP是智能网的核心功能设备, 它负责业务逻辑和存储用户数据, 实现业务数据功能SDF和业务控制功能SCF。SSP接受SCP的指令控制, 提供业务交换功能SSF和呼叫控制功能CCF;SSP以MSC/GGSN为基础, 以必要的软件、硬件和No.7信令系统接口集成SSF功能。

运行与支持维护子系统OSS分为:对应移动交换子系统的操作维护中心OMC-S和对应基站子系统的操作维护中心OMC-R。运行与支持维护子系统OSS是系统设备与操作人员进行人机界面的中介, 负责实现各子系统的集中维护与操作, 完成包括设备管理、用户管理以及网络维护操作一系列功能。终端子系统分为无线固定终端和移动终端两大部分。移动终端是GSM-R移动通信系统网络的无线接入部分, 是铁路无线通信业务实现的关键载体, 主要包括机车台CIR和手持台GPH、OPH两大类型。移动台MS是由移动设备ME和用户识别数据模块SIM卡组成。移动设备ME与基站子系统BSS之间通过空中无线接口Um实现互联;数据模块SIM卡负责存储和管理用户的特定信息。移动设备ME与数据模块SIM卡之间采用国际标准接口进行互联。

2 GSM-R网络布局及频率分配

2.1 网络架构布局

在我国, GSM-R核心网网络采用二元网络结构, 包括移动汇接网TMSC和移动本地网MSC。汇接网TMSC全国仅设3处, 分别为北京、武汉、西安汇接中心, 兼作MSC和GMSC;本地网MSC/SSP/SGSN/GGSN全国共设19个, 在铁路局所在地设置18个, 另外根据青藏线的特殊性在拉萨设置1个。其全路核心网逻辑结构如图1所示, 实线表示主用路由;虚线表示备用路由。

2.2 无线频率的分配

GSM-R无线通信系统采用900Mhz工作频段;上行使用885-889Mhz (移动台发, 基站收) 频段, 下行使用930-934Mhz (基站发, 移动台收) 频段, 总共4Mhz频率带宽;双工收发频率间隔为45Mhz;相邻频道间隔为200Khz, 根据以上参数划分为21个载频 (频点) , 频道编号为999至1019, 扣除低端999和高端1019两个频点作为隔离保护, 实际可用频点仅19个, 具体如下表1所示。

3 GSM-R系统承载的业务

3.1 电路域业务

电路域业务又分为电路域数据业务和电路域话音业务。电路域数据业务主要指的是列车控制信息 (C3列控业务) ;电路域话音业务就是调度移动通信语音 (基础语音) 业务、高级语音业务。GSM-R除了提供基础语音通话功能外, 还具备较高级的语音功能, 如:优先级与强拆 (eMLPP) 、语音组呼 (VGCS) 、语音广播 (VBS) 。

优先级是指呼叫建立时给呼叫指定一个优先级, 该呼叫就以该优先级参与网络资源的调配和竞争;强拆是当网络中目前没有空闲资源可以利用时, 具有较高优先级用户就可以抢占那些低优先级用户的信道资源而进行通信。语音组呼是指一个讲话 (呼叫的发起人) , 多人聆听;当发起人停止讲话, 某个人需要讲时, 需要先进行申请, 同意后也可以讲话。语音广播意味着只能由发起人讲话, 其他人没有讲话的权力。语音组呼和语音广播可以用于实现调度指挥、紧急通信等功能, 主要适用于铁路行车指挥调度系统。电路域业务主要针对于那些对实时性要求较高, 又要十分准确地传递信息, 具有最高或者较高的优先级的业务。一般用于列车控制, 调度语音指挥行车, 铁路应急指挥通信等重要的业务。所以采用电路交换数据传输方式, 配置固定信道, 无法和其他信道共享。以此来保证传输的实时性和准确性。电路交换数据传输系统是通过占用一条话音信道提供端到端的数据传输;建立完成后, 每条链路数据独占一个时隙 (即一个信道) ;数据传输速率最高为9.6kbps。

3.2 分组域业务

目前, 高速铁路GSM-R网所承载的分组域数据业务有无线车次号信息、调度命令、近路预告信息等。分组域数据业务主要针对于那些对实时性要求较低 (与电路域业务相比) , 突发性强, 有一定的数据量的业务。采用分组交换技术, 可以高效传输数据和信令, 只有当传输数据时才占用网络资源。优化了对网络资源和无线资源的利用, 同时提高了传输的速率。无线资源中的一个频点即一个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙。这些时隙能为用户所共享, 且上行链路和下行链路的分配是独立的。可以同时使用8个时隙进行数据传输, 最高速率可达171.2kbps (理论值) 。说到分组域数据业务, 我们就不得不提到一个词—GPRS (通用分组无线业务) 。对于GPRS, 我们现在常用的手机上网业务, 按流量或包月的形式来计费。都是通过GPRS来实现的。我们常用的手机的GPRS模式都是3+2的, 即下行3个时隙, 上行2个时隙的分配方式。

在欧洲GSM-R标准体系中没有将GPRS技术应用到铁路通信中。我国铁路先于欧洲发展基于GSM-R的GPRS业务, 是根据我国铁路运输需要对通信业务需求量特别大、但频率资源又十分紧张的现实情况下而进行的技术提升, 为提高有限的频率资源利用率而引入的特有功能, 其在欧洲是没有的。GSM-R内加入GPRS, 把一些特定的铁路业务来通过GPRS进行分组传输, 以提高频率的利用率。

4 GSM-R网络覆盖及配置

以郑西高铁为例, 在西安设置2套基站控制器BSC设备、编译码和速率适配单元 (TRAU) 设备、分别负责管辖A、B层基站 (BTS) 设备。BSC与基站间按2M/E1环路设计, 3-5个BTS环形组网, 构成与BSC的链接, 这样组网的原理是提高系统的可靠性。原因:1个2M相当于120×16K, 则120/8=15载频, 这样3-5个基站, 每个基站2载频, 共6-10个载频, 预留一定的余量, 比较合理。

高速铁路GSM-R系统普遍按照单网交织冗余覆盖的实施方案, 即奇数站1、3、5…N组成第一层环路保护网, 偶数站2、4、6…N+1组成另一层环路保护网。当其中一个基站如果因某种事由出现故障时, 那么相邻两个小区的覆盖电平还能够正常达到系统规定的性能要求。具体如下图2所示。

摘要：围绕全国高速铁路GSM-R通信系统网络架构的建设现状, 比较详细的阐述了GSM-R系统在现代高速铁路通信应用中的先进性, 较清晰地阐明了GSM-R综合移动通信体系在高速铁路中的广泛应用和不断完善过程。既从系统内部的子系统构造、功能进行了概括性论述, 又从系统的宏观配置、设计、实施等方面进行了重点分析。

关键词：GSM-R系统,子系统,基站,核心网,铁路业务,频率分配,网络布局,覆盖,配置

参考文献

[1]廖敏, 钟章队.高速铁路无线传输系统有效性分析[J].中国铁路, 2000

[2]张宇威.TETRA与GSM-R技术应用分析[J].移动通信, 2002

[3]钟章队.21世纪通信新技术[M].北京:中国铁道出版社, 1999

[4]钟章队, 李旭, 蒋文怡.铁路综合数字移动通信系统[M].北京:中国铁道出版社, 2003

[5]张传福等.TD-SCDMA通信网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社, 2009

GSM移动通信系统 篇8

GSM-R通信技术起源于欧洲, 目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已商业运用。由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势, 且更符合通信信号一体化技术发展的需要, 因此铁道部2000年底正式确定GSM-R为我国铁路专用通信的发展方向。

GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。GSM-R通信系统包括交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备。以青藏铁路为例:青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线, 绝大部分线路在高原缺氧的无人区, 为满足铁路运输通信信号及调度指挥需要, 采用了GSM-R移动通信系统。

早在20世纪20年代, 一些国家的铁路部门开始进行机车与地面的无线通信试验;40年代, 许多国家相继在列车上装置电子管无线电话, 采用中、短波段;50年代, 我国铁路车站值班员和编组场内线路值班员开始使用列车无线调度电话和站内无线电话, 采用短波段点对点无线通信、工作频率为2 MHz和40 MHz的电子管设备;60年代, 随着晶体管和集成电路的发展和应用, 铁路移动通信大量采用甚高频 (VHF) 和超高频 (UHF) 频段, 采取选址、双工、多用户进行组网通信, 设备体积减小, 重量减轻, 功耗降低, 可靠性增高, 并能适应各种气候条件;70和80年代, 全部改用150 MHz和450 MHz频段的晶体管设备, 在编组场推广应用便携式150 MHz和450 MHz的站内无线电话。铁路沿线维护作业人员也相继推广使用无线电话[1]。养路、施工的报警无线装置也得到迅速发展和应用, 并进行了山区隧道区段的列车无线调度电话试验。微处理机与收发信机相结合, 使设备信令更加完善灵活, 具有频道自动搜索、用户自动存取、功率自动控制和自动监测设备故障等功能, 一些国家的铁路开始使用能与有线电话网连通的列车旅客无线电话。铁路移动通信除了应用于铁路列车调度指挥外, 还广泛应用在各个铁路业务部门。

2 高速铁路GSM-R系统组成

高速铁路GSM-R系统是专为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统, 该系统满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信要求, 在GSM Phase2规范协议的组呼、广播呼叫、多优先级抢占的强拆业务基础上, 加入基于位置寻址和功能寻址等功能, 可为列车自动控制与监测信息提供数据传输通道。GSM-R属于专用移动通信的一种, 专用于铁路的日常运营管理, 是非常有效的调度指挥通信工具, 适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能, 可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道, 并可提供列车自动寻址和旅客服务功能。

我国铁路频段为上行885~889 MHz, 下行930~934 MHz。GSM-R系统包括网络子系统 (NSS) 、基站子系统 (BSS) 、运行和业务支撑子系统 (OSS/BSS) 和终端设备等4部分。其中, NSS包括移动交换子系统 (SSS) 、移动智能网子系统 (IN) 和通用分组无线业务子系统 (GPRS) 。GSM-R系统采用主从同步方式, TMSC, MSC, HLR, SCP等设备应就近从BITS设备中获取定时信号, MSC至BSS间的GSM-R数字链路应兼作同步链路使用, BSS从MSC获取同步时钟信号, 也可从就近BITS设备或SDH设备提取同步时钟信号[2]。GSM-R传输系统指的是为GSM-R系统各子系统之间的连接提供通道的数字传输系统, 包括GSM-R系统为提供基本服务所必需的传输配套单元, 如传输光、电缆和传输设备, 但不包括直放站远端机、近端机之间的连接通道和天馈线等连接;固定点与移动点或移动点与移动点之间的铁路工作人员专用无线电通信, 主要有列车无线电通信、站内无线电通信、无线电报警装置及其他铁路工作人员使用的无线电通信等。铁路移动通信是保证行车安全、防止作业事故、提高运输效率、加速机车周转、改善服务质量等不可缺少的通信手段, 是铁路通信的重要组成部分[3]。

(1) SSS。

主要完成业务交换及用户数据、移动性管理、安全性管理, 由移动业务交换中心 (MSC) 、拜访位置寄存器 (VLR) 、归属位置寄存器 (HLR) 、鉴权中心 (Au C) 、互连功能单元 (IWF) 、组呼寄存器 (GCR) 、短消息服务中心 (SMSC) 、确认中心 (AC) 、移动智能网 (IN) 等组成。各功能实体之间通过No.7信令协议互相通信。

(2) GPRS。

负责为无线用户提供分组数据承载业务。GPRS子系统包括核心层和无线接入层。核心层由SGSN, GGSN, DNS, RADIUS等功能实体组成。无线接入层由PCU、基站、终端等组成。GPRS无线接入层组网应充分利用GSM-R系统的设备资源, 使GPRS系统与GSM-R系统公用频率资源, 利用GSM-R系统基站实现无线覆盖, 不单独增加GPRS系统基站。

(3) BSS。

通过无线接口直接与移动台相接, 负责无线信号发送接收和无线资源管理与MSC相连, 实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接, 以及传送系统信号和用户信息等。BSS由基站控制器 (BSC) 、编译码和速率适配单元 (TRAU) 、基站收发信机 (BTS) 、弱场设备等功能实体构成。

(4) OSS/BSS。

包括网络设备维护管理系统和用户管理系统。

(5) 终端设备。

供GSM-R系统用户直接操作使用, 用来接入GSM-R网的设备, 包括移动台和无线固定台。

3 GSM-R系统功能

(1) 调度通信功能。

调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

(2) 车次号传输与列车停稳信息的传送功能。

车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要意义, 可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统实现数据传输, 也可以采用GPRS方式实现。

(3) 调度命令传送功能。

铁路调度命令是调度所里调度员向司机下达的书面命令, 是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令将加速调度命令的传递过程, 提高工作效率。

(4) 列车尾部装置信息传送功能。

将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统, 可方便解决尾部风压数据传输问题。

(5) 调车机车信号和监控信息系统传输功能。

提供调车机车信号和监控信息传输通道, 实现地面设备和多台车载设备间的数据传输, 并能够存储进入和退出调车模式的相关信息。

(6) 列车控制数据传输功能。

采用GSM-R通信系统实现车-地间双向无线数据传输, 提供车-地间双向安全数据传输通道。

(7) 区间移动公务通信。

在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信, 均可以使用GSM-R作业手持台, 作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下, 作业人员还可以呼叫司机, 与司机建立通话联络。

(8) 应急指挥通信语音和数据业务。

应急通信系统是发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输时, 在突发事件现场与救援中心之间, 以及现场内部采用GSM-R通信系统建立语音、图像、数据通信系统。

4 GSM-R系统用途

(1) 列车无线通信。

列车上人员对地面调度员或其他人员进行通信, 包括列车无线调度电话和列车旅客无线电话。

(2) 列车无线调度电话。

调度员对沿线运行的机车进行调度指挥的无线电话。我国铁路列车无线调度电话用于调度员、车站值班员对沿线行驶的列车司机、运转车长进行调度指挥。铁路沿线车站以带状分布在全国各地, 各车站设置小功率无线电台和转接装置, 机车上配有无线电台和控制盒。调度员通过有线或无线电路与车站电台 (或固定电台) 接续, 然后再由车站电台 (或固定电台) 与其场强覆盖区内机车电台用无线信道接通, 从而构成调度员与司机之间和车站值班员与司机之间相互通话。

列车无线调度电话使用150 MHz和400 MHz频段, 频道间隔为25 k Hz, 运输业务不繁忙区段采用单工通信方式, 双方使用同一频率, 交替进行收发通话, 具有组网灵活、设备简单等特点。在铁路运输日趋繁忙区段, 无线电话使用量不断增多, 为迅速可靠接续, 世界各国陆续使用不同频率进行发射和接收的双工或半双工通信方式。采用音频组合式或数字编码式选择呼叫, 并附有紧急呼叫功能和发送调度命令及各种指令信息的功能。列车无线调度电话覆盖区域的划分有2种形式:一是用于车流密度小、运输不繁忙区段的大区域方式;二是用于车流密度大、运输繁忙区段的小区域方式。此外, 由于超高频频段电波难以在隧道内传播, 因此, 早期采用平行波导线感应传播方式, 但这种方式传输场强不均匀, 常因绝缘不良引起衰耗增加, 特别是在电力牵引区段, 会感应出很高的干扰电压, 危及维修人员安全。后来, 许多国家使用漏泄同轴电缆, 这种电缆是在同轴管外导体上开设一系列槽孔或隙缝, 使电缆中传输的电磁波部分能量从槽孔中漏泄到沿线空间, 场强衰减较均匀而无起伏, 易为接收设备所接收。这种漏泄电缆传输频段较宽, 既能通话, 又能传输各种数据信息。在长隧道地区, 由于漏泄电缆衰耗较大, 需在隧道内装设中继器, 用以补偿传输损耗, 中继器需远距离供给电源。

(3) 列车旅客无线电话。

旅客利用列车上的无线电公用设备, 通过沿线设置的地面无线电设备和转接装置, 经过交换设备, 即可与市话网接通有关用户, 或经长途线路传输与远距离用户通话。

(4) 站内无线通信。

供铁路站场内进行作业指挥及业务联系用的一种无线通信。主要有客货运站无线电话和编组站无线电话。客货运站无线电话主要用于货运人员间运营作业和装卸作业, 以及旅客运输业务人员间的通信联络。

(5) 编组站无线电话。

供编组站到达场、编组场和出发场等各类作业人员, 如调车员、列车检修员、铁鞋制动员、车号员、接发列车值班员及在专用线上进行调车作业等的流动人员按各自不同系统进行通信联络。根据作业性质和不同需要分为十几个独立的无线通信系统, 组成小区域通信网。在车辆间流动作业人员使用的无线电话由于电波传播受车辆、人体、便携式电台天线高度和屏蔽效应等影响, 应选用最佳通话频段。调车、检车等作业人员使用的便携式电话机具有体积小、耗电少、重量轻、可靠性高等优点, 并能满足防雨、防冲击和全天候的要求[4]。

5 GSM-R系统主要性能

站内无线通信设备主要性能:发信机杂波抑制比通常要求在60 d B以上, 组合波抑制比要求在70 d B以上, 收信机阻塞衰耗应在80 d B以上, 互调抗扰性应在60 d B以上。

GSM-R网络无线覆盖指标应满足在95%统计概率下, 对于8 W的列控机车台, 在增益为0 d Bi的机车车顶天线处的最小接收电平不低于-92 d Bm。该电平值考虑了最大3 d B机车台馈线损耗和3 d B设备老化余量。

工程设计时, 应适当考虑其他设计余量, 以抵抗各种不可预见因素 (如快衰落、气候影响、工程质量影响等) [5]。

无线电报警装置是为防止列车进入线路维护、施工区段及防止道口、桥梁、隧道发生事故, 向司机发出告警而设的司机和施工区段之间、司机和道口之间及司机和巡道工之间的报警装置。这种装置必须绝对可靠, 并具有特殊使用标志, 其作用距离为几公里范围内, 警报时间约为10 min, 使用全国统一的专用频率, 并尽可能实现自动检测。

其他铁路工作人员使用的无线通信主要有区间内作业、维修人员使用的无线电话和广泛用于铁路其他工作中的电话, 如勘察施工、维修作业、救援列车、铁路公安等用的无线电话。这些无线电话使用民用频段, 不占用铁路专用频率, 以免干扰运输调度作业。对讲无线电话一般采用通用便携式无线电话机。为便于铁路公安人员工作需要, 无线电话往往与有线电话沟通, 按用户需要组成各种类型、不同功能的铁路移动通信网络。

6 GSM-R系统在铁路通信中的应用

基于GSM-R技术开发的铁路应用业务可分为调度与司机通信业务、列车控制业务2类。

6.1 调度与司机通信

调度与司机通信主要包括调度语音业务和GPRS数据业务。调度语音业务主要包括:

(1) 调度台呼叫机车台, 该业务利用网络中的智能网。

在线运行的机车通过智能网注册车次功能号码, 车次功能号码在机车担当牵引任务时有效。列车在线运行期间, 调度员需要和司机通话时通过拨打机车台注册的车次功能号码呼叫司机, 这种调度方式免去记忆繁琐的机车台MSISDN号码。

(2) 司机呼叫调度员, 该业务也是通过智能网来实现。

司机拨打短号码“1200”呼叫调度员, 省去记忆每个调度台的ISDN号码, 智能网根据司机当前所在位置, 自动接续当前位置对应的调度台。

(3) 语音组呼类业务, 网络可以把不同专业的铁路运营维护人员进行编组, 根据业务需要分组、分区域进行通话。

GPRS数据业务:机车运行过程中, 调度员会不断根据线路运行情况向机车发送调度命令, 根据线路等级不同调度命令发送方式也不同。传统方式是进行语音呼叫, 通过对话方式传达调度命令。GSM-R系统应用后, 利用GPRS技术实现调度台给机车台发送调度命令数据。目前, 利用GPRS数据业务的除调度命令外还有无线车次号校核、CIR出入库检测等。

6.2 列车控制业务

我国铁路基于GSM-R控制信号的有武广、郑西高速铁路的CTCS-3级列控系统, 这种业务方式需要给通信双方分配一条永久在线的数据电路, 保证数据传输的实时可靠, 传输速率为4.8 kb/s或9.6 kb/s。这种方式适用于数据量不大, 但对数据实时性要求高的列控业务。

7 结论

通信技术在飞速发展, 作为铁路专用通信的GSM-R系统也可以在GSM基础上持续发展, 依照GSMR-C GPRS/WCDMA-R/LTE-R发展的道路, 与通信产业保持一致, 能够持续稳步地朝着移动分组数据、带宽多媒体、基于IP的核心网络方向融合发展。

参考文献

[1]钟章队, 艾渤, 刘秋妍, 等.铁路数字移动通信系统 (GSM-R) 应用基础理论[M].北京:清华大学出版社, 2009

[2]钟章队, 李旭, 蒋文怡, 等.铁路GSM-R数字移动通信系统[M].北京:中国铁道出版社, 2007

[3]钟章队.铁路综合数字移动通信系统 (GSM-R) [M].北京:中国铁道出版社, 2003

[4]铁道部工程设计鉴定中心, 北京全路通信信号研究设计院.中国铁路GSM-R移动通信系统设计指南[M].北京:中国铁道出版社, 2008

GSM移动通信系统 篇9

1 GSM-R系统概念及在铁路运输系统中的作用

GSM-R属于专用移动通信的一种, 专用于铁路的日常运营管理, 是非常有效的调度指挥通信工具。GSM-R系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。它在GSMPhase2+规范协议的高级语音呼叫功能, 如组呼、广播呼叫、多优先级抢占和强拆业务的基础上, 加入了基于位置寻址和功能寻址等功能, 适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能, 可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道, 并可提供列车自动寻址和旅客服务。

GSM-R系统在铁路运输系统中的作用是调度员对沿线运行的机车进行调度指挥的无线电话。中国铁路的列车无线调度电话, 用于调度员、车站值班员对沿线行驶的列车司机、运转车长进行调度指挥。铁路沿线的车站以带状分布在全国各地, 各车站设置小功率无线电台和转接装置, 机车上配有无线电台和控制盒。调度员通过有线或无线电路与车站电台 (或固定电台) 接续, 然后再由车站电台 (或固定电台) 与其场强覆盖区内机车电台用无线信道接通, 从而构成调度员与司机之间和车站值班员与司机之间相互通话。GSM-R系统是实现铁路运输指挥调度系统的语音及数据传送和为现代信号控制技术提供强有力的通信支持的重要铁路系统。

2 越区切换

2.1 越区切换概念

越区切换又称称为过区切换, 是指移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区, 或是由于外界干扰而切换到另一条话音信道上的过程。在蜂窝移动通信网中, 切换是保证移动用户在移动状态下实现不间断通信;切换也是为了在移动台与网络之间保持一个可以接受的通信质量, 防止通信中断, 这是适应移动衰落信道特性的必不可少的措施, 可以优化无线资源 (频率、时隙、码) 的使用;还可以及时减小移动台的功率消耗和对全局的干扰电平的限制。

2.2 列车越区切换类型及流程

铁路无线通信系统不同于个人移动电话通信系统, 在高速列车运行过程中越区切换是必然发生的现象, 越区切换位置的不同通常有以下几种类型:

(1) 基站控制器内部切换。此种类型的越区切换主要是由一个基站切换到另一个基站, 但是在切换的同时还受同一个基站控制器控制。

(2) 基站控制器之间切换。越区切换由一个基站控制其切换到另一个切换控制器, 在切换的同时也受同一个移动交换中心控制。

(3) 移动交换中心之间切换。此类越区切换在切换前和切换后小区在不同的移动交换中心控制范围内, 列车切换前后受到不同移动中心控制。

越区切换的执行过程通常包括两个阶段, 一是旧BSC触发一系列事件以建立未来通信的路径, 并给移动台发送切换命令。二是移动台接入新信道, 触发网络中路径的切换, 触发旧路径的释放。

3 随机Petri网分析研究越区切换

3.1 越区切换模型建立分析

对于无线闭塞中心接受列车越区请求的, 越区请求到达无线闭塞中心实际是呈指数分布的过程。下一个状态到达越区切换请求和前面的列车的请求并没有相关的联系, 具有无记性的特点。

3.2 越区切换随机Petri模型构建

在设计扩展GSM-R故障恢复模型时, 要考虑到高速列车运行速度和基站距离的关系要符合指数分布律, 还要考虑到具体的越区切换的具体流程, 并在实际的模型构建过程中向越区切换流程模型发出越区请求, 经过越区信息处理和越区成功命令发送后, 当有越区延时问题存在时, 则需要对越区信息进行时间参数单元的改变。

参考文献

[1]许丹丹.GSM-R系统在铁路无线通信系统中的应用与发展[J].价值工程, 2010 (3) :66-78[1]许丹丹.GSM-R系统在铁路无线通信系统中的应用与发展[J].价值工程, 2010 (3) :66-78

[2]高鹏.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用及其发展方向[J].中国高新技术企业, 2008 (7) :30-48[2]高鹏.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用及其发展方向[J].中国高新技术企业, 2008 (7) :30-48

GSM移动通信系统 篇10

一、GSM-R铁路通信系统施工技术要点分析

1.1 技术准备工作

具体来说, 有如下几个方面的问题需要特别重视: (1) 在系统施工作业开始之前, 需要由项目总工对施工图纸与施工实际情况之间的契合度进行充分核对, 防止施工现场出现错项或者是漏项的问题; (2) 施工图纸审核完成之后, 需要由项目部总工面向施工现场负责人员进行有效的技术交底。此工作中需要特别注明各个专业的设计要求及施工规范, 同时还需要将具体的施工责任落实到责任人之上; (3) 针对通信线路的开挖以及安装配线需要严格首段标定, 一方面需要及时发现施工现场可能供应不足的材料配件, 另一方面需要对工艺加以优化。

1.2 通信线路、传输系统施工工作

为最大限度的保障光缆线路敷设的合理性与可靠性, 首先需要保障所选取地形的合理性。同时, 在线路实际敷设中, 需要最大限度的避免光缆线路与其他缆线出现交叉或者是同径敷设的问题。施工现场工作人员应当借助于电缆探测仪来实现对施工现场地形、地质结构特征的探测, 高效敷设线路。

1.3 光纤接续、成端施工工作

在通信系统光缆线路敷设完成之后, 需要进行的是光纤的接续与成端处理。若光缆线路敷设区域地形过于复杂, 则需要预先采取单盘测试的方式来解决地形对施工的干扰。单盘测试应当采取双向测试的工作模式, 同时, 为保障测试质量有效, 需要将测试数据控制在0.04dB范围之内。同时, 在成端施工中, 需要将所接续光纤各个端头的测试数据控制在0.5dB之内, 以保障测试有效。

1.4 走线架、吊架安装工作

首先, 在走线架设备安装过程中, 其具体的安装尺寸需要由施工现场工作人员, 在充分结合用户机房实际情况的基础之上, 灵活取值。通过安装走线架的方式, 不但能够将电缆线路的整体重量承担起来, 同时也能够起到布线管理的重要目的;其次, 在吊架设备安装过程中, 需要保障安装位置的垂直性, 检测无倾斜。

二、GSM-R铁路通信系统施工管理要点分析

2.1 对施工方案进行严格的审核, 制定合理的施工流程

施工作业开展之前, 需要对施工方案中所涉及到的施工组织、施工工艺、施工设备等相关问题进行全部审核, 将审核责任落实到具体工作人员当中。同时, 对于核心网等重要性突出的项目施工而言, 不但需要本专业工作人员全权参与, 同时还需要安排其他相关专业的技术人员参与施工, 以保障施工质量有效, 且施工全过程安全、可靠。

2.2 各环节施工工作需要严格按照时间节点逐步推进

在各环节施工工作的开展中, 若发现施工存在问题, 则需要及时采取前期所制定的应急倒代预案。实施此项措施的关键在于:即便施工环节中存在相应的风险, 也能够避免已施工项目质量受到影响。

三、结束语

本文分别从施工技术以及施工管理这两方面入手, 对GSM-R铁路通信系统的施工要点进行了简要研究, 希望引起各方关注与重视。

摘要：本文以GSM-R铁路通信系统为研究对象, 分别从施工技术、施工管理这两个方面入手, 综合分析了具体工作中应重点关注的内容, 旨在于提高GSM-R铁路通信系统的综合运行质量与水平。

关键词：GSM-R铁路通信系统,施工技术,管理,分析

参考文献

[1]史海平.大秦线GSM-R网络补强工程光缆割接施工方案[J].企业技术开发 (学术版) , 2010, 29 (11) :46-47.

[2]周剑彪.浅谈GSM-R技术施工经验[C].//2006年GSM-R移动通信及无线电管理学术会议.2006:106-109.

[3]何清, 苏娟, 余向阳等.基于GSM的施工升降机超载保护远程监测系统设计[J].世界科技研究与发展, 2011, 33 (5) :772-775.

[4]杨焱, 谈振辉, 钟章队等.铁路大型枢纽地区GSM-R网络无线资源的管理[J].北京交通大学学报, 2010, 34 (2) :26-28, 32.