北京郵電大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文 g s m r 技術(shù)及機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備的研究和設(shè)計(jì) 摘要 g s m r 是e t s i ( 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)) 在第二代數(shù)字移動(dòng)通信g s m 標(biāo) 準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)條件制定、測(cè)試和認(rèn)定推出的一個(gè)針 對(duì)鐵路的專用數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，其在歐洲己投入使用。g s m r 系統(tǒng) 無(wú)線接口是為高達(dá)5 0 0 k m h 的速度設(shè)計(jì)的，適合于高速鐵路發(fā)展的需 要，且由于車站、區(qū)間和列車控制的一體化，滿足了新一代鐵路綜合 數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求。g s m r 的空中接口符合g s m 標(biāo)準(zhǔn)，是目前唯 一能夠向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)平滑過(guò)渡的提供專用調(diào)度通信服務(wù)的 系統(tǒng)。發(fā)展g s m r 技術(shù)適應(yīng)中國(guó)鐵路運(yùn)輸現(xiàn)代化服務(wù)的需要。 本論文是關(guān)于鐵道部綜合無(wú)線通信設(shè)備的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。論文首先對(duì) g s m r 系統(tǒng)做了詳細(xì)的分析和介紹，這些內(nèi)容包括：g s m r 概述，系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，g s m r 頻率選擇，g s m r 的專有特性，g s m r 在歐洲和我國(guó) 的實(shí)施情況，g s m r 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展；然后對(duì)集群通信系統(tǒng)l 口c s m r 系統(tǒng)進(jìn)行比較，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)得出t g s m r 系統(tǒng)是目前鐵路通信應(yīng)用 開(kāi)發(fā)的最好方向。 接著論文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于g s m r 網(wǎng)絡(luò)的一種終端設(shè)備：機(jī)車綜 合無(wú)線通信設(shè)備，簡(jiǎn)稱c i r ( c a bi n t e g r a t e dr a i l w a y ) 。隨著鐵路通信 技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的不斷增加，機(jī)車無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù) 需求的也不斷增加，機(jī)車無(wú)線通信的內(nèi)容也得到了完善與發(fā)展。針對(duì) 無(wú)線通信的眾多運(yùn)用與發(fā)展，鐵道部提出了資源綜合利用、預(yù)留發(fā)展 空間、既有設(shè)備充分利用、方便司機(jī)的應(yīng)用的總體設(shè)想，并明確提出 了開(kāi)發(fā)眾多無(wú)線通信業(yè)務(wù)共用一個(gè)操作終端的機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè) 備。研發(fā)的c i r 設(shè)備放置于火車機(jī)車頭部，能實(shí)現(xiàn)4 5 0 m 和g s m r 兩種工 北京郵電大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文 作模式轉(zhuǎn)換，供司機(jī)和地面調(diào)度、車站值班員、運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng)通信使用。 論文分析了c i r 的功能，并設(shè)計(jì)了c i r 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，然后又對(duì)c i r 的 兩個(gè)組成部分：主機(jī)和m m l 分別進(jìn)行了硬件框圖設(shè)計(jì)，并對(duì)其中應(yīng)用 到的模塊進(jìn)行了選型。在論文的第四章設(shè)計(jì)了c i r 各模塊之間軟件的 通信協(xié)議和主控、賊i 軟件流程，做了軟件總體框架的設(shè)計(jì)并對(duì)各軟 件模塊的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明。最后應(yīng)鐵道部要求，對(duì)研發(fā)樣機(jī)進(jìn)行 了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果符合鐵道部基本要求。 由于我國(guó)鐵路通信目前基本還是用無(wú)線電臺(tái)進(jìn)行地面與機(jī)車之 問(wèn)的語(yǔ)音通信，現(xiàn)在要在鐵路主干道修建g s m r 網(wǎng)絡(luò)，需要一段時(shí)間， 并且一些支線要建設(shè)g s m r 網(wǎng)絡(luò)需要更長(zhǎng)時(shí)間的規(guī)劃甚至根本不需要 鋪設(shè)，因此我國(guó)鐵路未來(lái)將出現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)通信與g s m r 通信長(zhǎng)期共存 的現(xiàn)象，因此需要一種綜合通信設(shè)備，既能應(yīng)用于現(xiàn)在的無(wú)線電臺(tái)通 信系統(tǒng)，有能適合未來(lái)的g s m r 通信，我們研發(fā)的項(xiàng)目就是基于此想 法考慮的。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一種應(yīng)用于火車頭上的通信設(shè)備能完成此 兩項(xiàng)功能，因此機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備的研發(fā)對(duì)我國(guó)鐵路交通事業(yè)具 有重要實(shí)際意義，同時(shí)也有很大的經(jīng)濟(jì)利益。 關(guān)鍵詞：g s m r 系統(tǒng) c i r調(diào)度通信m m i 北京郵電大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文 t h er e s e a r c ho fg s m rt e c h n o l o g y a n dt h ed e s i g no fc i r a b s t r a c t g s m - ri st h ep r i v a t em o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mf o rr a i l w a y ， w h i c hi sb a s e do nt h ee t s ig s m ，t h es e c o n dg e n e r a t i o no fm o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，i th a sa l r e a d yc o m ei n t ou s ei ne u r o p e w i r e l e s s i n t e r f a c eo fg s m - - rs y s t e mi sd e s i g n e df o rh i g h - s p e e dr a i l w a yw i t ht h e v e l o c i t y5 0 0 k m h ，a n ds u i t a b l ef o rt h ed e v e l o p m e n ta n dr e q u i r e m e n to f h i g h - - s p e e dr a i l w a yw h i c ha l s om e e t st h ed e m a n d so fn e w - - g e n e r a t i o n s y n t h e t i c a ld i g i t a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k b e c a u s eg s ma i r i n t e r f a c ea c c o r d sw i t hg s ms t a n d a r d ，i ti st h e o n l yc o m m u n i c a t i o n s y s t e ma tp r e s e n tw h i c hc a ns u p p l ys p e c i a l - p u r p o s ed i s p a t c h e r ss e r v i c e s m o o t ht r a n s a c t i o nt o w a r dt h e t h i r d g e n e r a t i o n c o m m u n i c a t i o ns y s t e m d e v e l o p i n gg s m - rt e c h n i q u e a d a p t s d e m a n do fc h i n e s et r a n s p o r t a t i o nm o d e r n i z a t i o n m o b i l e t ot h e t h ep a p e ri sa b o u tad e v e l o p m e n ti t e mo fc a bi n t e g r a t e dr a i l w a y w h i c hi sb r o u g h tf o r w a r db ym i n i s t r yo f r a i l w a y f i r s t l y ，e v e r ya s p e c to f g s m - r s y s t e mi sd e s c r i b e da n di n t r o d u c e dd e t a i l e d l y t h e s ea s p e c t sa r e a sf o l l o w s g s m rs y s t e mf r e q u e n c yc h o i c e ，t h es p e c i f i cf e a t u r e so f g s m - r ，t h ei m p l e m e n t a t i o ns i t u a t i o ng s m rs y s t e m ，a sw e l la s i t s f u r t h e rd e v e l o p m e n t b yc o m p a r a t i o no ft e t r as y s t e ma n dg s m r s y s t e m ，i ti sc o n c l u d e dt h a tg s m rs y s t e mi st h eb e s to r i e n t a t i o ns u i t a b l e f o ra p p l i c a n ta n d id e s i g n e d d e v e l o p m e n ta tt h em o m e n t at e r m i n a lw h i c hi sa p p l i e dt og s m - rs y s t e m ，i e c a b 北京郵電大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文 i n t e g r a t e dr a i l w a y ，f o rs h o r tc i r w i t ht h ed e v e l o p m e n to fr a i l w a y c o m m u n i c a t i o na n di n c r e a s eo f r a i l w a ys e r v i c e ，c a b w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u eh a v ean e wd e m a n da sw e l l ，s ot h em i n i s t r yo f r a i l w a yd e f i n i t e l yp u tf o r w a r d sr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fc i r ，w h i c h i sp u ti nt h eh e a do fl o c o m o t i v e ，i su s e db ye n g i n ed r i v e r t h ep a p e r a n a l y s e st h ef u n c t i o no fc l ra n dd e s i g n e di t ss t r u c t u r ea saw h o l e ，t h e c i ri n c l u d et w o p a r t s ：h o s tc o n t r o lp a r ta n dm m i i sd e v i s e dr e s p e c t i v e l y i nd e t a i l ，a n dd e f i n et h em o d e lw h i c hi su s e di nc i r i nt h ef o r t hc h a p t e r ， d e s i g nt h es o f t w a r ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o lo fc i r ，d e s i g nt h ew h o l e s o f t w a r ef l a m eo fh o s tc o n t r o la n dm m i f i n a l l yt h ec i ri st e s t e da b o u t i t sm a n yf u n c t i o n sb yt h em i n i s t r yo fr a i l w a y ，t h er e s u l to ft e s t i n g a c c o r dw i t ht h eb a s i cd e m a n do f t h em i n i s t r yo f r a i l w a y a tp r e s e n tw i r e l e s sb r o a d c a s t i n gs t a t i o ni ss t i l la p p l i e di nr a i l w a y c o m m u n i c a t i o ni nn a yc o u n t r y b u i l d i n gg s m rs y s t e mi sal o n g t e r m p r o j e c tw h i c hc a n tb ea c h i e v e di ns h o r tt i m e s oh a v eac o e x i s t e n c eo f w i r e l e s sb r o a d c a s t i n gs t a t i o nc o m m u n i c a t i o na n dg s m rc o m m u n i c a t i o n i nt h el o n gt i m e o u rc i ra d a p tt ot h i st w oc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s o t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fc i ri s s i g n i f i c a n t s e n s ef o rm y c o u n t r y sr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n a l s oh a v eal a r g en u m b e ro fe c o n o m i c p r o f i t s k e yw o r d s ：g s m r s y s t e mc i r ( c a bi n t e g r a t e dr a i l w a y ) d i s p a t c hc o m m u n i c a t i o nm m i ( m a n m a c h i n ei n t e r f a c e ) 北京郵電大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文 獨(dú)創(chuàng)性( 或創(chuàng)新性) 聲明 本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注利致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不 包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他 教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任 何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 本人簽名：周超日期：2 0 0 6 年3 月6 同 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 學(xué)位論文作者完全了解北京郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京郵電大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保 嗣并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許學(xué)位論文被查閱和借 閱：學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它 復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。( 保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定) 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密在一年解密后適用本授權(quán)書(shū)。非保密論 文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書(shū)。 本人簽名： 旦超 導(dǎo)師簽名 h 期：2 q q 生3 旦目 日期：2 絲芝笸：a ： 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章序論 1 1 專用移動(dòng)通信的發(fā)展歷程 相對(duì)于公眾移動(dòng)通信是為人民大眾提供移動(dòng)通信服務(wù)而言，專用移動(dòng)通 信j i l | j 是為特定的人群提供移動(dòng)通信服務(wù)，如為企事業(yè)單位和公用服務(wù)單位提 供的無(wú)線電調(diào)度通信、自動(dòng)撥號(hào)無(wú)線電話等移動(dòng)通信服務(wù)。專用移動(dòng)通信的 技術(shù)發(fā)展可分下列兒個(gè)顯著的階段。 1 9 8 0 年以前，屬于早期的專用移動(dòng)通信是車載電臺(tái)之間構(gòu)成的同頻單工 網(wǎng)( 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)) ，或由基站和車載電臺(tái)構(gòu)成的異頻單工網(wǎng)( 星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)) ， 以及由對(duì)講機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)。 1 9 8 0 年，發(fā)展成為大區(qū)制覆蓋的單頻道多頻道的單基站系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?為星狀結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)基站與移動(dòng)臺(tái)的無(wú)線電通信，提供調(diào)度中心對(duì)移動(dòng)用戶 的調(diào)度服務(wù)，移動(dòng)用戶問(wèn)的通信需要經(jīng)過(guò)調(diào)度中心轉(zhuǎn)接。并在單基站的基礎(chǔ) 上，發(fā)展成多基站系統(tǒng)。這一時(shí)期，在頻道利用方面采用了多信道共用技術(shù)； 專用呼叫信道方式和非專用呼叫信道方式( 循環(huán)定位和非循環(huán)定位等方式) 。 1 9 8 5 年產(chǎn)生了所謂的集群通信系統(tǒng)( t r u n k e dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) “。為 了進(jìn)一步提高頻道利用率，在多頻道共用技術(shù)基礎(chǔ)上，先后提出了“消息集 群”( m e s s a g e t r u n k i n g ) 和“傳輸集群”( t r a n s m i s s i o n t r u n k i n g ) 等概念，并付諸 實(shí)現(xiàn)。中文譯名“集群通信系統(tǒng)”中的“集群”的含義不如原文明確，其實(shí)， 它是一種采用多頻道中繼( t n r u n k e d ) 技術(shù)的能提供調(diào)度電話通信服務(wù)功能的 一種專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。就技術(shù)而言，“集群”是多頻道共用技術(shù)之改進(jìn)。由 于它的頻道利用率高，也被認(rèn)為是一種先進(jìn)的調(diào)度通信系統(tǒng)，并成為專用移 動(dòng)通信的主流技術(shù)裝備。集群通信系統(tǒng)也包括單基站系統(tǒng)和多基站系統(tǒng)。它 的通信服務(wù)功能除了提供調(diào)度中心對(duì)移動(dòng)用戶之間的調(diào)度通信服務(wù)之外，經(jīng) 過(guò)基站中心控制還可以提供移動(dòng)用戶之間及移動(dòng)用戶與公眾網(wǎng)用戶之問(wèn)的通 信服務(wù)。 9 0 年代，隨著數(shù)字通信技術(shù)的引入，集群通信由模擬體制發(fā)展成為數(shù)字 體制，延伸出所謂“數(shù)字集群”通信系統(tǒng)。其技術(shù)進(jìn)步是十分明顯的，主要 特征是：調(diào)制方式由模擬發(fā)展為數(shù)字，多址方式由f d m a 發(fā)展為t d m a ，通信業(yè)務(wù) 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 由話音發(fā)展為數(shù)據(jù)和話音，組網(wǎng)方式更加靈活。 專用集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用，在國(guó)外得到了成功的發(fā)展，并在移動(dòng)通 信業(yè)中占有相當(dāng)?shù)谋壤Ｆ鋺?yīng)用可分為專用移動(dòng)無(wú)線電( p r i v a t e m o b i l er a d i oo r s p e c i a lm o b i l er a d i o ) 年1 共用移動(dòng)無(wú)線電( c o m m o nm o b i l er a d i o ) 。 我國(guó)民用的專用移動(dòng)通信可追溯n 2 0 世紀(jì)5 0 年代初期，是用于鐵路機(jī)車 的無(wú)線電調(diào)度通信。改革開(kāi)放以來(lái)專用無(wú)線電調(diào)度通信得到較快的發(fā)展。在 2 0 世紀(jì)8 0 年代初期，利用對(duì)講機(jī)或車載固定電臺(tái)，組成了無(wú)線電調(diào)度指揮系 統(tǒng)，1 9 8 9 年開(kāi)始引進(jìn)模擬集群系統(tǒng)，1 9 9 0 年投入使用。到1 9 9 3 年，集群系統(tǒng) 得到了較快的發(fā)展，但是從1 9 9 5 年以后，發(fā)展滯緩，與蜂窩移動(dòng)通信的發(fā)展( 用 戶數(shù)) 不成比例。雖然在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的部門管理下我國(guó)專用移動(dòng)通信得到了一定 的發(fā)展，但在轉(zhuǎn)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中，其發(fā)展的速度、規(guī)模與市場(chǎng)需求相去 甚遠(yuǎn)。因此，可以預(yù)計(jì)專用移動(dòng)通信在我國(guó)會(huì)有很大發(fā)展空問(wèn)。 隨著數(shù)字通信技術(shù)的引入，集群通信由模擬體制發(fā)展成為數(shù)字體制，延 伸出所謂“數(shù)字集群”通信系統(tǒng)，俗稱“數(shù)字集群”目前，能提供調(diào)度通信 服務(wù)的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)有幾種類型“。：歐洲的t e t r a 系統(tǒng)、m o t o r o l a 的 i d e n 系統(tǒng)、以色列的f h m a 系統(tǒng)以及歐洲的g s m r 系統(tǒng)等。 t e t r a 是一個(gè)多功能移動(dòng)無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)。t e t r a 系統(tǒng)構(gòu)成了具有全雙工移動(dòng) 電話通信、指揮調(diào)度通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信功能的綜合移動(dòng)通信平臺(tái)?？商峁?的業(yè)務(wù)有：全雙工電話、電路方式的數(shù)據(jù)、短數(shù)據(jù)報(bào)文、分組數(shù)據(jù)和群呼、組 呼調(diào)度電話等。采用a c e l p 語(yǔ)音編碼，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用網(wǎng)狀或星狀網(wǎng)。多址方式 采用4 時(shí)隙2 5 k h z 的t d m a ，參見(jiàn)圖卜1 ( a ) 。 i d e n 是一個(gè)調(diào)度通信雙工電話組合系統(tǒng)。它在傳統(tǒng)的調(diào)度通信基礎(chǔ)上， 大量吸收數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：采用雙模手機(jī)方式，增強(qiáng)了電話互聯(lián)功 能；采用小區(qū)復(fù)用蜂窩結(jié)構(gòu)提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力：實(shí)現(xiàn)了調(diào)度通信的漫游?？?提供的業(yè)務(wù)有：調(diào)度通信，雙工電話通信，分組數(shù)據(jù)，電路數(shù)據(jù)，數(shù)字短信息 等。采用的數(shù)字技術(shù)有：m 1 6 q a m 數(shù)字調(diào)制，v s e l p 語(yǔ)音編碼。多址方式采用6 或 3 時(shí)隙2 5 k h z 的t d m a 方式，參見(jiàn)圖卜1 ( b ) 。 f h m a 是采用跳頻( f h ) 和低速率語(yǔ)音處理技術(shù)的大容量專用移動(dòng)通信系 統(tǒng)。它支持綜合話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用3 m r 隙2 5 k m z 的t d m a 多址方式，如圖 l 一1 ( c ) 。 g s m r 是歐洲鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。g s m r 中的r 是指r a i l w a y 。它基于傳 統(tǒng)的公眾數(shù)字蜂窩通信g s m 技術(shù)體制，增加了強(qiáng)大的專用移動(dòng)通信的調(diào)度功能 而構(gòu)成的一個(gè)綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)。其多址方式為8 時(shí)隙2 0 0 k h z 的t d m a 。采用 g s m r 系統(tǒng)可以建設(shè)覆蓋全國(guó)鐵路網(wǎng)的鐵路數(shù)字移動(dòng)信息基礎(chǔ)設(shè)施，提供調(diào) 2 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 度員與列車司機(jī)間的列車無(wú)線調(diào)度通信、站場(chǎng)調(diào)車無(wú)線通信，以及運(yùn)營(yíng)、養(yǎng) 護(hù)、維修無(wú)線通信。進(jìn)一步，可以通過(guò)g s mr 傳輸指令而實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)控制 ( a u t o m a t i ct r a i nc o n t r o l ，a t c ) 。此外，g s m r 還能夠提供許多新的服務(wù)，如 旅客信息服務(wù)、貨物跟蹤等，為鐵路乘客提供持續(xù)的高水平服務(wù)。 ( c ) f h m a 系統(tǒng)( f h + t d m a ) 3 時(shí)隙 圖卜1 三種系統(tǒng)t d m a 方式下的信道共用 上述的幾種數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)均采用了t d m a 多址方式。顯見(jiàn)，在一 個(gè)2 5 k h z 的頻道中可開(kāi)辟3 或6 個(gè)時(shí)隙，使頻譜利用率為模擬集群系統(tǒng)的3 6 倍， 采用跳頻技術(shù)后的系統(tǒng)容量還可增至模擬系統(tǒng)的2 5 3 0 倍，因此在相同的頻帶 資源f ，數(shù)字系統(tǒng)具有更大的系統(tǒng)容量。此外還具有更強(qiáng)的調(diào)度通信功能， 能提供更多的通信服務(wù)( 話音、低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等) 。因此，專用移動(dòng)通信的 技術(shù)發(fā)展必定是數(shù)字體制取代模擬( 集群) 系統(tǒng)。 1 2 新一代鐵路移動(dòng)通信的解決方案 在鐵道部中長(zhǎng)期計(jì)劃發(fā)展戰(zhàn)略中，為適應(yīng)主要大中心城市之間的短途旅 行，使中國(guó)鐵路部門占有有利的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，移動(dòng)通信對(duì)于火車( 特別是時(shí)速高 達(dá)3 0 0 千米d , 時(shí)的火車) 的安全操作和火車的自動(dòng)控制變得非常重要。用于火 車和鐵路控制中心的系統(tǒng)的技術(shù)選擇需要迎合這種新的要求。設(shè)計(jì)必須考慮 到安全性的需求和現(xiàn)代高速鐵路的操作需求。還要考慮專用移動(dòng)通信和公眾 3 ， ， p l f 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 移動(dòng)通信的技術(shù)融合和網(wǎng)絡(luò)融合。移動(dòng)通信主流技術(shù)的代表應(yīng)是公眾移動(dòng)通 信技術(shù)，公眾移動(dòng)通信正向?qū)拵А⒋笕萘?、高頻譜利用率、高速數(shù)據(jù)率、多 媒體、無(wú)縫覆蓋的方向發(fā)展，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)即將投入市場(chǎng)。面臨第三 代移動(dòng)通信的挑戰(zhàn)，需要思考專用移動(dòng)通信的技術(shù)進(jìn)步及應(yīng)用發(fā)展，即需要 回答：下一步的專用移動(dòng)通信技術(shù)是什么：未來(lái)的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)將如何； 將由什么系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足不斷增長(zhǎng)的專用移動(dòng)通信服務(wù)。首先，我們分析 目前己有的兩個(gè)典型數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)：i d e n 和g s m r 。 i d e n 系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)”如圖1 2 所示。移動(dòng)用戶( m s ) 通過(guò)基站( b s ) 與數(shù)字 交叉連接系統(tǒng)( d a c s ) 相連。當(dāng)實(shí)現(xiàn)專用調(diào)度電話通信功能時(shí)，是經(jīng)d a c s 與d a p 調(diào)度應(yīng)用處理機(jī)相連，并由d a p 進(jìn)行調(diào)度應(yīng)用處理；當(dāng)實(shí)現(xiàn)公眾電話通信功能 時(shí)，是經(jīng)d a c s 與蜂窩移動(dòng)通信交換中心( c e l l u l a r m s c ) ，再經(jīng)c e l l u l a r m s c 與 公眾電話網(wǎng)相連。 圖1 - 2i d e n 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) i d e n 足在傳統(tǒng)意義的專用調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)中，增加了公眾蜂窩移動(dòng)通 信交換功能的系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)字交叉連接系統(tǒng)，處理來(lái)自或送住用戶( 雙模手機(jī)) 的公眾移動(dòng)電話呼叫或?qū)Ｓ谜{(diào)度通信呼叫。 c s m r 是e t s i ( 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)) 在第二代數(shù)字移動(dòng)通信g s m 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ) 上，經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)條件制定、測(cè)試和認(rèn)定推出的個(gè)針對(duì)鐵路的專用數(shù) 字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，其在歐洲己投入使用。g s m r 系統(tǒng)無(wú)線接口是為高達(dá)5 0 0 k m h 的速度設(shè)計(jì)的，適合于高速鐵路發(fā)展的需要，且由于車站、區(qū)間和列車控制 的一體化，滿足了新一代鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求。c s m r 的空中接 口符合g s m 標(biāo)準(zhǔn)，是目前唯一能夠向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)平滑過(guò)渡的提供專用 調(diào)度通信服務(wù)的系統(tǒng)。發(fā)展g s m r 技術(shù)適應(yīng)中國(guó)鐵路運(yùn)輸現(xiàn)代化服務(wù)的需要。 g s m r 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖卜3 n 示。 它是在傳統(tǒng)意義下的公眾蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)( g s m ) 中，增加了組呼寄存器 4 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 ( g c r ) ，用來(lái)處理專用調(diào)度通信的呼叫。此外還增加了有關(guān)移動(dòng)性管理、優(yōu)先 級(jí)、加密等軟件。因而，它能滿足調(diào)度通信要求的優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)插功能，話音 組呼及廣播等功能。 圖1 3g s m r 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 因?yàn)間 s mr 的空中接口符合g s m 標(biāo)準(zhǔn)，它可以隨著g s m 向第三代移動(dòng)通信系 統(tǒng)的演進(jìn)而平滑過(guò)渡。目前，g s m r 是目前唯一能夠向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)平 滑過(guò)渡的提供專用調(diào)度通信服務(wù)的系統(tǒng)。 在過(guò)去，鐵路往往未能取得采用公共技術(shù)解決方案的機(jī)會(huì)，由于傳統(tǒng)的 原因，鐵路技術(shù)的需求如此特殊以至于商品標(biāo)準(zhǔn)不能完全迎合鐵路操作的需 要。因此構(gòu)筑一個(gè)綜合移動(dòng)通信硬件平臺(tái)并開(kāi)發(fā)不同的移動(dòng)性管理和其他相 應(yīng)軟件，而將專用移動(dòng)通信和公眾移動(dòng)通信融于一個(gè)綜合移動(dòng)通信網(wǎng)，不再 顯著區(qū)分專用調(diào)度通信系統(tǒng)和公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)，將是專用移動(dòng)通信技術(shù)發(fā) 展的一大趨勢(shì)。 1 3 中國(guó)鐵路移動(dòng)通信的技術(shù)現(xiàn)狀 鐵路通信網(wǎng)是為旅客和鐵路公務(wù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)、行車維修等人員提供及時(shí) 可靠的通信，是一種集列車公務(wù)通信和區(qū)問(wèn)移動(dòng)作業(yè)通信為一體的列車移動(dòng) 通信系統(tǒng)。但是鐵路結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，決定了該系統(tǒng)與公用移動(dòng)通信網(wǎng)和區(qū) 域性的專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)的差別，它是一種屬于線面結(jié)合、以線為主的鏈狀網(wǎng)。 中國(guó)鐵路的無(wú)線通信目前主要包括4 0 0 m h z 無(wú)線列車調(diào)度和站場(chǎng)無(wú)線通信 一5 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 兩個(gè)系統(tǒng)。作為保障鐵路行車安全的重要指揮通信手段，無(wú)線列車調(diào)度通信 系統(tǒng)共分為a 、 b 、 c 三種制式。a 制式是按調(diào)度員直接指揮機(jī)車行車的方式 設(shè)計(jì)的，以“調(diào)度員一司機(jī)”的通信為主；b 制式是按照以車站指揮行車為主， 允許調(diào)度員加入行車指揮的方式設(shè)計(jì)的，以“車站值班員一司機(jī)一車長(zhǎng)”三者 間的通話為主；c 制式是按照車站值班員直接指揮行車的方式設(shè)計(jì)的。目前， c 制式可以提供車站臺(tái)對(duì)調(diào)度臺(tái)的通信轉(zhuǎn)接等。另外，無(wú)線列調(diào)還可提供列車 尾部風(fēng)壓信息傳送、車機(jī)聯(lián)控錄音等功能。而站場(chǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)主要用于鐵 路區(qū)段站、編組站問(wèn)的無(wú)線通信，包括平面調(diào)車、車號(hào)、列檢等站場(chǎng)單工無(wú) 線通信系統(tǒng)，均由相應(yīng)的單位自行投資和建設(shè)，目前已被廣泛使用。但這種 4 0 0 m h z 的列車無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)，它完成車站值班員與進(jìn)入其管轄區(qū)段的列車車 長(zhǎng)以及列車司機(jī)之間的通話聯(lián)系。當(dāng)列車即將進(jìn)站或即將出站時(shí)，這些通話 才講行，如果沒(méi)有特殊的情況，則在列車運(yùn)行于區(qū)間時(shí)，通話一般不進(jìn)行。 現(xiàn)行鐵路采用的另一種移動(dòng)通信方式集群通信系統(tǒng)是一種功能強(qiáng)大的專 用移動(dòng)通信系統(tǒng)，是通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它集交換、控 制、通信于一體，通過(guò)無(wú)線撥號(hào)的方式把一組信道自動(dòng)最優(yōu)地動(dòng)態(tài)分配給系 統(tǒng)內(nèi)部用戶，最大限度地利用系統(tǒng)資源和頻率資源，降低系統(tǒng)內(nèi)呼損，提高 服務(wù)質(zhì)量。由于它具有群呼、組呼、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等功能，特別適合于調(diào)度指 揮以及應(yīng)急、搶險(xiǎn)等場(chǎng)合，并較好地解決了通信頻率合理分配的問(wèn)題。但是 這一系統(tǒng)還具有一定的缺點(diǎn)，主要包括采用動(dòng)態(tài)的頻率分配，沒(méi)有考慮與周 圍公用網(wǎng)的有效融合問(wèn)題，沒(méi)有先進(jìn)的路由合理選擇功能，并且在建立通路 和自動(dòng)過(guò)網(wǎng)時(shí)存在信息丟失現(xiàn)象，保密性不強(qiáng)，容易受干擾等。這些缺點(diǎn)對(duì) 于話音通信的影響不大，但是會(huì)對(duì)列車與調(diào)度指揮中心之間的實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù) 通信造成較大的誤碼，因而對(duì)于要求較多數(shù)據(jù)通信的場(chǎng)合并不適合。己開(kāi)通 的秦沈客運(yùn)專線和正在建設(shè)中的渝懷線的移動(dòng)通信系統(tǒng)主要包括4 0 0 m h z 的無(wú) 線列調(diào)系統(tǒng)5 9 1 8 0 0 m h z 的集群移動(dòng)通信系統(tǒng)?？紤]到集群移動(dòng)通信系統(tǒng)在越區(qū) 切換過(guò)程中會(huì)存在信息的損傷，因此將數(shù)據(jù)通信部分交由無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)來(lái)完 成，集群移動(dòng)通信系統(tǒng)僅進(jìn)行區(qū)間通信( 如大三角功能的話音通信，公務(wù)通信 以及應(yīng)急搶險(xiǎn)通信等) ，并留有調(diào)度電話進(jìn)入的余地和接入公用通信網(wǎng)的功 能。但是考慮到新一代的基于無(wú)線通信的列車控制系統(tǒng)c t c s 對(duì)車一地控制信息 傳輸?shù)囊?，己不適應(yīng)客運(yùn)專線和高速鐵路等現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸對(duì)信息化和提高 客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量的需要。 1 4 課題的提出及其意義 6 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 中國(guó)鐵路無(wú)線通信經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中發(fā)揮了積極的 作用，在系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是，由于鐵路 運(yùn)輸生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也暴露了較多的問(wèn)題，具體集中在以下幾個(gè)方面： ( 1 ) 功能單一，控制分散。各系統(tǒng)均單獨(dú)開(kāi)發(fā)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)，技術(shù)更新慢， 運(yùn)營(yíng)成本高。 ( 2 ) 大量單信道、獨(dú)立系統(tǒng)的使用，造成了鐵路無(wú)線頻譜資源的浪費(fèi)，頻譜 利用率低，且各系統(tǒng)基本采用模擬制式，容量小，技術(shù)落后，不利用新業(yè)務(wù) 的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 ( 3 ) 目前鐵路樞紐列調(diào)設(shè)施重復(fù)設(shè)立，同頻干擾嚴(yán)重，影響了樞紐列調(diào)的正 常進(jìn)行，給行車指揮及車站值班人員造成了較大的壓力。 ( 4 ) 現(xiàn)有的無(wú)線系統(tǒng)己無(wú)法滿足傳輸列車控制信號(hào)的需要，迫切需要采用基 于無(wú)線的列車控制系統(tǒng)。 因此，隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，中國(guó)鐵路需要建立一整套符合通信信 號(hào)一體化要求，新一代的數(shù)字綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)，以滿足日益增長(zhǎng)的鐵路移 動(dòng)話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和客貨服務(wù)類業(yè)務(wù)的需求。g s m r 就是朝著這一方 向發(fā)展的通信系統(tǒng)。g s m r 系統(tǒng)在歐洲成功地應(yīng)用，為中國(guó)鐵路新一代的數(shù)字 綜合移動(dòng)通信提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。據(jù)我國(guó)鐵路通信、信號(hào)技術(shù)發(fā)展的需要， 鐵道部擬在青藏鐵路線建設(shè)g s m r 系統(tǒng)，以驗(yàn)證g s m r 系統(tǒng)在技術(shù)方面的合理 性和有效性。 隨著鐵路通信技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的不斷增加，機(jī)車無(wú)線通信技術(shù)的 發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的也不斷增加，機(jī)車無(wú)線通信的內(nèi)容也得到了完善與發(fā)展。 針對(duì)無(wú)線通信的眾多運(yùn)用與發(fā)展，鐵道部提出了資源綜合利用、預(yù)留發(fā)展空 間、既有設(shè)備充分利用、方便司機(jī)的應(yīng)用的總體設(shè)想，并明確提出了眾多無(wú) 線通信業(yè)務(wù)共用一個(gè)操作終端的機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備( 簡(jiǎn)稱c i r ：c a b i n t e g r a t e dr a i l w a y ) 。c i r 系統(tǒng)總體包括網(wǎng)絡(luò)和終端兩個(gè)部分，能實(shí)現(xiàn)4 5 0 m 署f i g s m r 兩種工作模式轉(zhuǎn)換。我在論文主要是討論了將要運(yùn)用于青藏鐵路上的 g s m r 技術(shù)，以及提出了機(jī)車與地面車站、調(diào)度的通信方案，設(shè)計(jì)了適合g s m r 網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備：機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備。c i r 設(shè)備放置于火車機(jī)車頭部，供 司機(jī)和地面調(diào)度、車站值班員、運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng)通信使用。 由于我國(guó)鐵路通信目前基本還是用無(wú)線電臺(tái)進(jìn)行地面與機(jī)車之間的語(yǔ) 音通信，現(xiàn)在要在鐵路主干道修建g s m r 網(wǎng)絡(luò)，需要一段時(shí)問(wèn)，并且一些支線 如果要建設(shè)g s m r 網(wǎng)絡(luò)需要更長(zhǎng)時(shí)間的規(guī)劃甚至根本不需要鋪設(shè)，因此我國(guó)鐵 路未來(lái)將出現(xiàn)無(wú)線列調(diào)電臺(tái)通信與g s m r 通信長(zhǎng)期共存的現(xiàn)象，因此需要一種 綜合通信設(shè)備，既能應(yīng)用于現(xiàn)在的無(wú)線電臺(tái)通信，又能適合未來(lái)的g s m r 通信， 7 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 c i r 項(xiàng)目就是基于此想法考慮的。機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備既能工作在4 5 0 m 模式 下，完成調(diào)度通信、調(diào)度命令的接收、無(wú)線車次號(hào)的傳送，又能工作在g s m r 模式下，以適應(yīng)中國(guó)鐵路正在鐵路沿線建設(shè)的g s m r 鐵路通信系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)鐵 道部要求的g s m r 系統(tǒng)中的所有業(yè)務(wù)功能，即普通語(yǔ)音通話，用短信接收數(shù)據(jù) 調(diào)度命令，鐵路緊急呼叫，語(yǔ)音組呼( v g c s ) ，語(yǔ)音廣播( v b s ) ，優(yōu)先級(jí)與強(qiáng) 拆( e m l p p ) 等業(yè)務(wù)。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一種應(yīng)用于火車頭上的通信設(shè)備能完成 此兩項(xiàng)功能，從這點(diǎn)上來(lái)看，開(kāi)發(fā)c i r 有很強(qiáng)的針對(duì)性，是鐵道部花大力氣提 出的項(xiàng)目，因此機(jī)車綜合無(wú)線通信設(shè)備的研發(fā)對(duì)我國(guó)鐵路交通事業(yè)具有重要 實(shí)際意義，同時(shí)也有很大的經(jīng)濟(jì)利益。 8 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章g s m - r 鐵路綜合移動(dòng)通信系統(tǒng) 2 1g s m - r 系統(tǒng)概況 g s m r 基于g s mp h a s e 2 + ，典型的基于g s m r 的鐵路通信網(wǎng)與普通g s m 網(wǎng)并 無(wú)大的區(qū)別，在其網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元、標(biāo)準(zhǔn)接口和連接的擴(kuò)展上也無(wú)大的區(qū)別。在 公網(wǎng)g s m 中正在引入一系列新技術(shù)，如優(yōu)化利用頻率以提高網(wǎng)絡(luò)容量，在高話 務(wù)量區(qū)域( 如車站) 使用微蜂窩，以及多層覆蓋根據(jù)速度進(jìn)行越區(qū)切換等， 這些技術(shù)略加改動(dòng)即可用于鐵路通信系統(tǒng)。區(qū)別主要體現(xiàn)在由鐵路網(wǎng)特殊需 求引起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃上。對(duì)于g s mr ，來(lái)自鐵路網(wǎng)的特殊要求主要有。 高達(dá)2 0 0 5 0 0 k m h 的無(wú)縫通信 有限頻點(diǎn)數(shù)( 例如2 0 個(gè)) 的有效利用 載干比( c i ) 至少1 2 d b 在一個(gè)制定區(qū)城內(nèi)，9 5 的時(shí)段以及9 5 的覆蓋率，信號(hào)強(qiáng)度度大于- - 9 0 d b m 在g s m r 網(wǎng)之間切換，成功率也必須高于9 9 5 根據(jù)所使用的業(yè)務(wù)，傳輸通道和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須有很高的可用性 隧道內(nèi)的全覆蓋 在車站和編組站場(chǎng)內(nèi)覆蓋要好 9 5 的通話建立時(shí)間要求較高，其余5 不高于標(biāo)準(zhǔn)的1 5 倍 2 1 1g s m r 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) g s m r 系統(tǒng)由下列六個(gè)子系統(tǒng)組成：交換子系統(tǒng)( s s s ) 、基站子系統(tǒng) ( b s s ) 、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)系統(tǒng)( g p r s ) 、移動(dòng)智能網(wǎng)系統(tǒng)( i n ) 、終端予系 統(tǒng)以及運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)( o m c ) 。6 s m r 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2 1 所示： g s m r 通信系統(tǒng)由下述功能單元組成： 1 交換子系統(tǒng)( n s s ) ( 1 ) 移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心( m s c ) ：主要負(fù)責(zé)呼叫的建立( 包括鑒權(quán)程序) 、 呼叫控制和計(jì)費(fèi)等功能。除了完成固定網(wǎng)中交換中心所要完成的呼叫控制等 功能外，還要完成無(wú)線資源的管理，移動(dòng)性管理等功能。當(dāng)處理c a m e l 業(yè)務(wù) 時(shí)，m s c 從v l r 接收0 一c s i ，并向s s p 請(qǐng)求指示，在處理過(guò)程中，m s c 監(jiān)視請(qǐng) 求的呼叫狀態(tài)并通h g s m s s p 其狀態(tài)，當(dāng)處理調(diào)用任意補(bǔ)充業(yè)務(wù)時(shí)，m s c 從v l r 9 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 接收s s c s i ，并指出應(yīng)向g s m s c p 發(fā)送補(bǔ)充業(yè)務(wù)調(diào)用。 g m s c 是具有路由功能的m s c ，是g s m r 系統(tǒng)與其他通信網(wǎng)之間的接口。 為了建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，每個(gè)g m s c 應(yīng)能完成入口的功能，即查詢位置 信息的功能。當(dāng)處理c a m e l 業(yè)務(wù)時(shí)，g m s c 從h l r 接收蟄 o t c s i ，并向g s m s s p 請(qǐng)求指示，在處理過(guò)程中，負(fù)責(zé)監(jiān)視請(qǐng)求的呼叫狀態(tài)并通n g s m s s p 其狀態(tài)， 使g s m s s p 能控鋁j l g m s c 終呼叫的處理。 一。漸$ s m 氍露省= 龜磊 圖2 1g s m r 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 ( 2 ) 拜訪位置寄存器( v l r ) ：m s c 為了處理所管轄區(qū)域中m s 的來(lái)話去話 呼叫，需要檢索信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。v l r 管理在一個(gè)m s c 區(qū)漫游移動(dòng)用戶的動(dòng)態(tài) 數(shù)據(jù)信息，包括用戶的號(hào)碼，所處位置區(qū)的識(shí)別，向用戶提供的服務(wù)以及c a m e l 的用戶簽約信息( 0 一c s i 和s s c s i ) 等參數(shù)。 ( 3 ) 歸屬位置寄存器( h l r ) ：用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)移動(dòng)用 戶都應(yīng)在某歸屬位置寄存器注冊(cè)登記。h l r 主要存儲(chǔ)信息：在網(wǎng)絡(luò)中永久注冊(cè) 的移動(dòng)用戶的靜態(tài)數(shù)據(jù)信息( 如i m s i 、m s i s d n 及用戶類別) ，歸屬用戶有關(guān) 的動(dòng)態(tài)信息( m s c v l r 地址即位置信息) ，分配給用戶的補(bǔ)充業(yè)務(wù)以及c a m e l 用戶簽約信息( o - c s i 、t - c s i 、s s c s i ) 。 ( 4 ) 鑒權(quán)中心( a o c ) ：負(fù)責(zé)認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份和產(chǎn)生相應(yīng)鑒權(quán)參數(shù)( 隨 即號(hào)碼r a n d ，符號(hào)相應(yīng)s r e s ，密鑰k c ) 的功能實(shí)體。 1 0 北京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 h l r ，a u c 一般合設(shè)于一個(gè)物理實(shí)體中；v l r ，m s c 合設(shè)于一個(gè)物理實(shí)體中； m s c ，v l r ，h l r ，a u c 也可都設(shè)置于一個(gè)物理實(shí)體中。 ( 5 ) 互連功能單元( i w f ) ：提供g s mr 網(wǎng)絡(luò)與其他固定網(wǎng)絡(luò)的互連，負(fù)責(zé) 在g s m r 網(wǎng)與固定網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端之間提供速率和協(xié)議的轉(zhuǎn)換，具體功能決定 于互連的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)類型。1 w f 通常與m s c 在同一物理設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。 ( 6 ) 組呼寄存器( g c r ) ：用于存儲(chǔ)移動(dòng)用戶的組i d 、移動(dòng)臺(tái)利用語(yǔ)音組 呼v g c s 參考和語(yǔ)音廣播v b s 參考發(fā)起呼叫的小區(qū)信息，以及發(fā)起呼叫的m s c 是 否負(fù)責(zé)處理呼叫的指示。 ( 7 ) 短消息服務(wù)中心( s m s c ) ：負(fù)責(zé)向m s c 傳送短消息信息。與移動(dòng)用戶 進(jìn)行通信時(shí)，通過(guò)s m sg m s c 接入。 ( 8 ) 固定用戶接入交換機(jī)( f a s ) ：負(fù)責(zé)將固定用戶接入m s c ，具備調(diào)度通 信的各種相關(guān)功能以及p a b x 基本功能，支持用戶一用戶信令( u u s ) 、具有多 優(yōu)先級(jí)強(qiáng)插強(qiáng)拆功能( 應(yīng)支持至少5 級(jí)優(yōu)先級(jí)) 、呼叫等待、呼叫保持、呼 叫前轉(zhuǎn)、呼叫轉(zhuǎn)移功能，并支持主叫線識(shí)別提供業(yè)務(wù)( c l i p ) 。 2 基站子系統(tǒng)( b s s ) 在一定的無(wú)線覆蓋區(qū)中，由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心( m s c ) 控制，與m s 進(jìn)行 通信的系統(tǒng)設(shè)備。一個(gè)b s s 的無(wú)線設(shè)備可包含一個(gè)或多個(gè)小區(qū)的無(wú)線設(shè)備。 根據(jù)其功能，b s s r q 分為基站控制器( b s c ) 、基站收發(fā)信機(jī)( b t s ) 以及編譯 碼和速率適配單元( t r a u ) 兩類功能實(shí)體。 ( 1 ) 基站控制器( b s c ) ：負(fù)責(zé)其控制范圍內(nèi)的小區(qū)的資源管理，為其覆 蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端指配或釋放信道，它的主要功能是當(dāng)移動(dòng)終端在其控制 范圍內(nèi)的不同b t s 之間移動(dòng)時(shí)，完成內(nèi)部切換。 ( 2 ) 摹站收發(fā)信機(jī)( b t s ) ：負(fù)責(zé)從空中接口接收或發(fā)送無(wú)線信號(hào)。 ( 3 ) 編譯碼和速率適配單元( t r a u ) ：負(fù)責(zé)在b s c ；f n m s c 之間提供語(yǔ)音編碼 和速率適配功能，將1 3 k b s 的話音或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為6 4 k b s 的數(shù)據(jù)。 ( 4 ) 分組控制單元( p c u ) ：主要用于完成r l c m a c 功能和與g b 接口的轉(zhuǎn) 換。配備了p c u 的基站子系統(tǒng)把分組業(yè)務(wù)經(jīng)g b 接口送往s g s n ，把話音業(yè)務(wù)經(jīng)a 接口送往m s c 。 ( 5 ) 小區(qū)廣播中心( c b c ) ：負(fù)責(zé)根據(jù)協(xié)議約定以一定的方式收集信息， 對(duì)特定服務(wù)小區(qū)里的所有接受者按照給定的頻率和次數(shù)發(fā)送短消息。 3 通用無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)( g p r s ) 子系統(tǒng) ( 1 ) 服務(wù)g p r s 支持節(jié)點(diǎn)( s g s n ) ：通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)與b t s 相連，是g s m r 網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)與移動(dòng)臺(tái)之間的接口。主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)接入控制、路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)、移 動(dòng)性管理、用戶數(shù)據(jù)管理、邏輯鏈路管理、路徑管理、支持m s 掛起和恢復(fù)等。 北京郵電大學(xué)碩十研究生學(xué)位論文 ( 2 ) 網(wǎng)管g p r s 支持節(jié)點(diǎn)( g g s n ) ：是g s m r 網(wǎng)絡(luò)與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)， 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)屬于本節(jié)點(diǎn)的用戶路由信息，并能根據(jù)該信息將數(shù)據(jù)分組單元利用 隧道技術(shù)發(fā)送n m s 的當(dāng)前的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，r p s g s n 。 ( 3 ) 邊界網(wǎng)關(guān)( b g ) ：用于p l m n 問(wèn)g p r s 骨干網(wǎng)的互連，它應(yīng)具有基本的安 全功能，此外還可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商之間的漫游協(xié)定增加相關(guān)功能。邊界網(wǎng)關(guān)可以 是獨(dú)立的物理實(shí)體，也可以與g g s n 合設(shè)。 ( 4 ) 計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)( c g ) ：通過(guò)g a 接口與g p r s 網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)費(fèi)實(shí)體女h g s n 等通信， 用于收集4 s - g s n 發(fā)送的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)記錄并進(jìn)行計(jì)費(fèi)。 ( 5 ) 域名服務(wù)器( d n s ) ：負(fù)責(zé)提供g p r s 網(wǎng)內(nèi)部s g s n 、g g s n 等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 域名解析等。 4 智能網(wǎng)( i n ) 平臺(tái) ( 1 ) g s m 業(yè)務(wù)交換點(diǎn)( g s m s s p ) ：具有業(yè)務(wù)交換功能，作為m s c 與s c p 之間 的接口，可檢測(cè)出g s m r 智能業(yè)務(wù)的請(qǐng)求，并與s c p 進(jìn)行通信，對(duì)s c p 的請(qǐng)求作 出響應(yīng)，允許s c p 中的業(yè)務(wù)邏輯影響呼叫處理。 ( 2 ) g p r s 、j k 務(wù)交換節(jié)點(diǎn)( g p r s s s p ) ：g p r s s s p ，具有業(yè)務(wù)交換功能，作為 n g s n 與s c p 之間的接口，可檢測(cè)出g s m r 智能業(yè)務(wù)的請(qǐng)求，并與s c p 進(jìn)行通信， 對(duì)s c p 的請(qǐng)求作出響應(yīng)，允p s c p 中的業(yè)務(wù)邏輯影響呼叫處理。 ( 3 ) 業(yè)務(wù)控制點(diǎn)( s c p ) ：具有業(yè)務(wù)控制功能，包含g s m r 智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)邏 輯，通過(guò)對(duì)s s p 發(fā)出的指令，完成對(duì)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)接續(xù)和計(jì)費(fèi)的控制，以實(shí)現(xiàn)鐵 路特定的業(yè)務(wù)功能。同時(shí)還具有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)功能，包含用戶數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)， 以供業(yè)務(wù)控制功能在執(zhí)行g(shù) s m r 智能網(wǎng)業(yè)務(wù)時(shí)實(shí)時(shí)提取。 ( 4 ) i p ：在s c p 的控制下提供業(yè)務(wù)邏輯程序所指定的各種專用資源，包括 d t