[毕业设计精品]GSMR原理及应用论文

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1、GSM-R原理及应用论文 班级：姓名：学号： 专业：信息网络与安全目录摘要3第一章引言4第二章CTCS概述52.1 CTCS 基本介绍52.2 CTCS系统的基本功能52.3 CTCS工作原理62.4 CTCS 应用等级72.5 CTCS系统特点82.6 CTCS工作模式82.7 CTCS-3系统体系结构92.8 CTCS的作用10第三章GSM-R系统123.1 GSM-R概述123.2 GSM/GSM-R工作原理133.2.1小区形状133.2.2 频率复用133.2.3 提高系统容量的方法153.2.4位置理论153.3 GSM-R网络结构和功能17第四章总结21参考文献22致谢23摘要随

2、着我国铁路建设新一轮高潮的到来，今后新建的客运专线，城际铁路，高速铁路，均采用 GSM-R 系统作为其综合无线通信系统，因此我国未来铁路无线通信系统平台必将建立在 GSM-R 的系统平台上。本文对CTCS-3系统的车载设备和地面设备进行了简单介绍。着重探讨了 GSM-R 网络的系统结构和GSM/GSM-R工作原理。关键词：CTCS-3系统；铁路无线通信；移动信号控制；GSM-R第一章 引言 由于早期欧洲铁路的列车运行控制系统种类繁多，且各国信号制式复杂、互不兼容，为有效解决各种列车控制系统之间的兼容性问题，保证高速列车在欧洲铁路网内跨线、跨国互通运行，1982年12月欧洲运输部长会议做出决定，

3、就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。2001年欧盟通过立法形式确定ETCS（European Train Control System）为强制性技术规范。ETCS的主要目标是互通互用、安全高效、降低成本、扩展市场，在规范的设计上融入了欧洲各主要列控系统的功能，制定了比较丰富的互联互通接口。经过长期的发展，ETCS系统目前已经比较成熟，得到了欧洲各国铁路公司和供货商的广泛认可。中国人口密集，资源紧张，城市化发展非常迅速。一直处于发展中的中国铁路，始终存在着运量与运能之间的突出矛盾。铁路运输至今仍相当程度地制约着国民经济的快速发展，铁路仍是我国国民经济发展中的一个薄弱环节。为了缓解铁路

4、运输的压力，铁路部门先后实行了六次大提速。与此同时，高速铁路的蓬勃发展，对铁路的中枢神经信号系统也提出了新的技术要求。但由于历史及技术原因，中国铁路存在多种信号系统，严重影响了运输效率。铁路信号系统迫切需要建立统一的技术标准，确立数字化、网络化、智能化、一体化发展方向，国产高速铁路列车运行控制系统标准的制定迫在眉睫。为实现高铁战略，铁道部组织相关专家开始制定适合我国国情的中国列车控制系统CTCS（Chinese Train Control System）。在CTCS 技术规范中，根据系统配置CTCS按功能可划分为5 级。为满足客运专线和高速铁路建设需求，通过对ETCS标准的引进、消化、吸收，并

5、结合成功应用的CTCS-2级列车运行控制系统的建设和运营经验，我国构建了具有自主知识产权的CTCS-3级列控系统标准。CTCS-3级列车运行控制系统是基于GSM-R无线通信的重要技术装备，是中国铁路技术体系和装备现代化的重要组成部分，是保证高速列车运行安全、可靠、高效的核心技术之一。第二章 CTCS概述2.1 CTCS 基本介绍CTCS是Chinese Train Control System的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级分，分为04级。地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信

6、网络（GSM-R）、列车控制中心（TCC）/无线闭塞中心（RBC）。其中GSM-R不属于CTCS设备，但是CTCS的重要组成部分。应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能，应采用UM系列轨道电路或数字轨道电路。无线通信网络（GSM-R）是用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。列车控制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖

7、内列车的运行安全。车载子系统可由以下部分组成：CTCS车载设备、无线系统车载模块。CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换。2.2 CTCS系统的基本功能(1) 列控系统的车载信号是列车运行的凭证。(2) 按列车运行安全制动距离，自动调整列车运行追踪间隔。(3) 防止列车运行速度超过线路允许速度、道岔侧向规定速度以及列车构造 速度，保证列车运行安全；列车运行超速时，由列控设备自动实行减速或制动停车。(4) 防止列车冒进关闭的禁止信号机(或点)。(5) 监督列车以低于30 kmh的速度进行出入

8、库作业。(6) 与机车自身速度控制系统结合，实现对列车减速、缓解、加速的自动控制。(7) 与列车调度系统结合，实现对列车的简单自动驾驶。(8) 由车载测速单元获取列车走行速度和列车的位置。通过每一个轨道区段分界点或应答器时，列车的测距系统将校正一次，以提高目标距离的精度。(9) 根据接收的地面中心信息，车载设备进行实时处理。车载设备应连续向司机显示下列行车内容：目标速度、目标距离、允许速度、实际速度，以及其他辅助报警显示：超速、制动、缓解和故障。2.3 CTCS工作原理当列车运行在区间时,由ZPW2000轨道电路传输连续信息,包括行车许可、空闲闭塞分区数量和道岔限速、线路长度、线路坡度、线路固

9、定限速和列车定位等。当列车运行在车站时,由无线机车信号传输连续信息和点式信息,其中连续信息包括进站信号、出站信号等,点式信息包括进路、股道号、股道长度及临时限速的起点里程、长度、速度、车次、起止时间等。 车站列控中心功能由无线机车信号地面设备和CTC 或TDCS 站机及其车务终端实现。无线机车信号地面控制柜从CTC 或TDCS 分机获取临时限速值,从联锁获取进路信息,通过无线直接发送到车载ATP 设备。在预告信号机处设置无源应答器(可与区间应答器共用) 作为无线机车信号启动和结束标志,无线机车信号地面设备依此实现列车的注册和注销并建立列车与进路的对应关系。 动车组车载ATP设备根据地面提供的列

10、控动态信息、线路静态信息、临时限速信息及有关动车组数据,生成控制速度和目标2距离模式曲线,控制列车运行。车载ATP设备主要控制模式分为:完全监控模式、部分监控模式、目视行车模式、调车模式、隔离模式和机车信号模式。同时,记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。2.4 CTCS 应用等级 CTCS应用等级0(以下简称L0)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统。CTCS应用等级1(以下简称L1)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。CTCS应用等级2(以下简称L2)：是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计

11、的列车运行控制系统。可实现行指-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通信-信号一体化和机电一体化。CTCS应用等级3(以下简称L3)：是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。点式设备主要传送定位信息。CTCS应用等级4(以下简称L4)：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。同条线路上可以实现多种应用级别，L2、L3和L4可向下兼容。分析CTCS的应用等级划分，发现有以下两个特点： 各应用等级均采用目标距离控制模式，采取连续一次制动方式。这是由于我国的列控系统的应用起

12、步晚，起点高，因此一步就瞄准了比较先进的控制模式。在我国阶梯式和曲线式分级速度控制都用过，取得了经验，好在并未形成规模，CTCS推荐采用目标距离控制模式是适宜的，符合国际列控系统的发展趋势。由于列控系统的控制模式是其主要特征和性能之一，控制模式决定了闭塞方式和列车运行间隔，从而决定了运输能力，所以说除移动闭塞外，各应用等级的主要功能几乎是一样的。 各应用等级是根据设备配置来划分的，其主要差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源。基于多信息轨道电路（UM系列）比较成熟，达到国产化程度，所以以它为基础设备之一；欧标应答器通用性强，供货厂商多，也作为基础设备之一；轨道电缆和计轴器不准备推广；数字

13、轨道电路国际上唯有日本用它实现了目标距离控制模式，国内研制尚未成熟，数字轨道电路的生命力将取决于其国产化程度和进度；无线通信（如GSM-R）欧洲推广，能实现地-车间连续、双向的大信息量传输，有发展趋势，用于高等级列控系统。2.5 CTCS系统特点 首先是系统的开放性。ETCS技术规范是得到欧洲联盟和国际铁路联盟承认的标准，所有ETCS的设备供应商都可以按照该标准来生产ETCS设备。其次是互可操作性与互用性。由于所有ETCS设备均按照统一的技术规范生产，所以不同厂家的设备可以很好地组合甚至互换使用，互联互通非常方便。第三是兼容性。ETCS系统中5个应用等级的机车，尽管其车载设备不同，但机车可以在

14、不同等级的线路上互通运营。最后是可升级性。ETCS的低等级系统在原有设备的基础上，通过增加一些新的设备（模块）就能方便地升级到更高的等级，原有的列控车载设备可以在高等级的系统中继续使用。2.6 CTCS工作模式 完全监控模式：车载设备正常获取列车数据、线路数据、移动授权的情况下，由车载设备自动应用的控车模式。此时车载设备监控动态速度曲线，通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监控列车安全运行。调车模式：调车作业时使用的模式，列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车前进或折返运行。CTCS-3和ETCS-2等级下需要RBC（无线闭塞中心）给出授权，车载

15、设备监控调车限速，也可同时监控调车区域。休眠模式：非本务端（驾驶室没有激活）使用的模式。在这种模式下，车载设备不执行列车移动监控功能，执行列车位置功能、无线会话管理功能。待机模式：车载设备上电并完成自检后自动进入的模式。此时车载设备禁止列车移动。隔离模式：当列控车载设备停用时，司机停车并操作隔离开关隔离车载设备。在该模式下，车载设备不具备安全监控功能。部分监控模式（PS）：该模式仅用于CTCS-2级列车运行控制系统。在CTCS-2级中，当车载设备接收到轨道电路允许行车的信息，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车运行。机车信号模式（CS）：该模式同样仅

16、用于CTCS-2级列车运行控制系统。当列车运行到地面设备未装备CTCS-3/CTCS-2级列控系统的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作后，列控车载设备按固定限制速度80km/h监控列车运行，并显示机车信号。引导模式（CO）：当引导信号机或出站信号机开放且列车前端距离出站信号机较远发车时，车载设备按照固定限速40km/h监控列车运行，由司机负责检查轨道占用情况.2.7 CTCS-3系统体系结构CTCS-3级列控系统是基于无线传输信息并采用传统方式检查列车占用的列车运行控制系统。面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的自动闭塞或虚拟自动闭塞，它可以叠加在既有干线信号系统上。

17、CTCS-3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，司机凭车载信号行车，满足客运专线和高速运输的需求。CTCS-3级列控系统采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式。同时具有CTCS-2级功能。如图2-1所示。图 2-1 CTCS-3系统体系结构RBC根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可，并通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备；同时通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息。TCC接收轨道电路的信息，并通过联锁系统传送给RBC；同时，TCC具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、站间安全信息传输、临时限速功能，满足后备系

18、统需要。应答器向车载设备传输定位和等级转换等信息；同时，向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统需要。应答器传输的信息与无线传输的信息的相关内容含义保持一致。车载安全计算机根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。2.8 CTCS的作用 在DMIS 基础上，调度集中应具备列车运行计划人工、自动调整、实际运行图自动描绘，行车日志自动生成、储存、打印，调度命令传送，车次号校核等功能。 在 DMIS 基础上，调度中心具备向车站、机务段调度、乘务室等部门发布调度命令以及经调度命令无线传送系统向司机下达调

19、度命令（含许可证、调车作业通知单等）的功能。 系统依据列车运行调整计划，技规、行规、站细等规定，以及相关联锁技术条件对列车、调车作业进行分散自律安全控制（汉分散自律控制模式下的中心、车站人工直接操作）。对违反分散自律安全条件的人工操作，系统应能进行安全提示。 系统对于影响正常运用的故障，如信号故障关闭（或灭灯及灯丝断丝）时应具有报警、提示、记录等功能。 与调度命令无线传送系统配合具有解车进路信息自动预告功能。 进行调车作业时不需要控制权转换。 不影响既有的平面调车区集中联锁功能。 具有部分非正常条件下接发列车功能以及降级处理措施。 具有本站及相邻各两个车站的列车运行调整计划显示功能。 具有本站

20、及相邻各两个车站的站间透明功能。 具有人工办理排进路功能，为进路指令的执行做好准备。 具有自我诊断、运行日志保存、查询和打印等功能，并逐步实现系统维护智能化。 对所有的人工操作具有完整的记录、查询、回放和打印功能。实时监控电源状态，停电时应自动保存列车、调车作业等重要信息。在保证网络安全的条件下可与其他相关系统联网，实现数据资源共享。 列车作业 调度集中控制范围内的列车作业，以列车运行调整计划自动控制为基本方式，以调度中心人工控制为辅助方式。 列车计划管理 日班计划 调度集中应具有接收日班计划或者单独制定日班计划的功能。系统可按要求时间将日班计划以运行图或车次时刻表的方式提供给调度员，同时以调

21、度命令的方式下达到有关站段。 调度集中应具有以日班计划为依据，人工和自动调整列车运行计划以及中间站甩挂调车作业计划的功能，经批准后实施下达到车站自律机执行。调整列车运行计划应遵循单一指挥，按图行车，确保重点等原则，正确合理地使用车站正线、到发线，组织和完成列车在车站的到开、会让、越行、通过等性车作业。 调整列车运行计划应根据运行图，通过压缩停站时间、调整列车区间运行时分、变更越行站和会让站等方法完成。 对于有特殊要求的列车由调度员依照相关管理规定特别设置（超限列车、专列等特殊列车应有明显的标记），并产生相应的列车运行调整计划。 调度员可随时查询、调整列车运行调整计划的内容（含计划使用股道信息）

22、；车站值班员可随时查询计划和进路内容。 系统在列车调整计划下达前必须通过合法性、时效性、完整性和无冲突性的检查。第三章 GSM-R系统3.1 GSM-R概述 GSM-R （GSM for Railway）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的要求。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、

23、性能可靠地实现和运行；在 GSM Phase 2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

24、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。业务模型如图3-1所示。图3-1 服务业务模型3.2 GSM/GSM-R工作原理 蜂窝移动通信系统诞生于 20 世纪 80 年代，第一代的模拟蜂窝系统解决了移动电话业务中长期存在的阻塞和服务质量差的问题。随着数字通信技术的发展

25、，模拟蜂窝系统在用了十年左右的时间就被淘汰了，新的数字移动通信系统成为移动通信的主流。下面将从面状覆盖的角度来介绍数字蜂窝网络。3.2.1小区形状在面状覆盖的服务区中，通常采用正六边形的小区形状。六边形比正方形和正三角形在半径相同的情况下，覆盖面积要多 30%100%。因此采用六边形的设计需要较少的小区，较少的发射基站。3.2.2 频率复用在蜂窝系统中，系统会给每一个小区的基站分配一组信道，只要相隔距离足够远，相同的信道可以在另一个小区重复使用，这就是频率复用的思想。我们把由若干个使用全部频率的小区组成的集合称为一个簇，把不同簇中使用相同频率的小区称为同频小区，任意两个同频小区之间的距离称为同

26、频复用距离。为了避免同频小区之间的干扰，必须选定一个合适的同频复用距离。图3-2寻找同频小区的方法构成一个簇必须满足：簇的区域能彼此邻接且无空隙地覆盖整个面积；相邻簇间同频小区的距离相等且为最大。设一个簇中的小区数为 N，满足以上条件的 N 的取值是有限的，可以通过式 3-1 确定 N的值。 （式 3-1） 其中，i，j 为非零正整数。这一公式提供了寻找最近的同频小区的方法：沿某一小区的任意一条六边形链移动 I 个小区后，逆时针旋转 60 度后再移动 j 个小区，此时到达的小区即为同频小区。图 3-2 为 i=3，j=2，N=19 的情况。 设两个同频小区之间的同频复用距离为 D，小区的半径为

27、 R，可用下式计算 （式 3-2） 由 3-2 式可见，小区的半径越小，同频复用距离就越小，频率利用率就越高。但是如果同频复用距离 D 越小，同频小区之间的干扰就会越大。为了更好的表达频率复用率与系统容量之间的关系，我们引用 D 与 R 的比值来作为衡量系统容量的一个重要参数，这一比值称为同频复用比，用 Q来表示： （式 3-3） 可见，Q 的值只与簇的大小有关，Q 的值越小，系统容量越大；但是 Q 值大可以提高传播质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统设计中，要恰当的选择 Q值，在 容量和干扰之间进行折衷。目前常用的蜂窝网簇的结构有 N=12、9、7、4 和 3。3.2.3 提高系统容量的方

28、法 随着用户数量的增长，需要不断地提高蜂窝系统的容量。实际中常使用的提高蜂窝系统容量的方法有小区分裂和划分扇区。小区分裂根据用户密度的变化，在现有小区的基础上划分更小的小区来提高频率复用率。划分扇区利用天线的方向性来控制干扰，从而提高系统容量。3.2.4位置理论在蜂窝网络中有以下几类与区域有关的概念： 小区：一个 BTS所覆盖的全部或部分区域（扇区） ，是最小的可寻址无线区域。 位置区：移动台可以任意移动但不需要进行位置更新的区域，一个位置区可由一个或多个小区组成。当 MSC 寻找移动台时，只需要在移动台所属的位置区进行呼叫，而不需要在整个 MSC 区内呼叫移动台，如图 5-4。 MSC区：

29、一个 MSC 管辖下的所有覆盖区域， 一个 MSC 区可有一个或若干个位置区组成。 服务区：移动用户可以获得服务的所有区域。 MSC 可以通过位置区识别码（LAI）和全球小区识别码（GCI）来识别位置区和小区。位置区识别码由三部分组成：LAI = MCC+MNC+LAC，全球小区识别码是在 LAI的基础上再加上小区识别码（CI）构成的，其结构为 GCI = MCC+MNC+LAC，GCI可以全球范围内唯一地标识一个小区。 MSC 可以通过 BSC 的信令点代码（CCS7 地址）寻址一个小区，虽然在呼叫建立的过程中 MSC 不需要知道用户所在小区的位置，但是为了测量话务量 MSC 仍需要知道用户

30、所在的小区。用户在 MSC 的 VLR 中的位置不是建立在小区的基础上的。在 VLR 中存储的是用户的位置区，即利用位置区来寻找用户。可以将一个或多个位置区为一地分配给一个 BSC，通过BSC 的信令点代码在所在的 MSC 中实现位置区和所有小区的地址逻辑。 还可以给小区分配一个位置标志码， 它是一个与小区相关的完整的电话号码， 可以用作 GSM 紧急呼叫的拨号信息，或者用来替代该信息，用作紧急呼叫的拨号短代码。图3-3小区和位置区越区切换时移动用户从一个MSC/VLR切换到另一个MSC/VLR区域中， 因此前一个MSC必须知道后一个 MSC 的位置区。对于一个 MSC，它不仅应该知道与它相邻

31、的、可能发生越区切换的 MSC 的位置区，还应该知道其他的一些外部位置区。 移动用户在位置区中必须进行位置登记，移动台的位置信息储存在位置寄存器功能单元（HLR 和 VLR）中。移动台要不断地向 MSC 的 VLR 提供自己的位置信息，这一过程叫做位置更新。 位置区的划分要考虑两方面的原因：登记和寻呼。如果一个位置区包括了整个 MSC 的业务域，那么它的登记的代价是最小的，即位置更新的次数最小，但是寻呼的代价是最大的，即 MSC 需要向所属的所有移动台发出寻呼信息。反之，如果一个位置区就是一个小区，那么寻呼的代价最小，登记的代价最大。3.3 GSM-R网络结构和功能GSM-R 陆地移动网络是由

32、一个管理者或专门的机构组织建立并执行操作的，它的目的是为铁路提供陆地移动通信的各种业务。GSM-R 陆地网络可以看作是某个固定网络的扩展，如ISDN；或者是一个采用统一编号方案的 MSC 的集合。MSC 作为陆地移动网络和固定网络的接入单元。作为铁路专用的网络，GSM-R 可以有限地、有条件地与地面的公众或专用网络进行互连。 一个 GSM-R 陆地移动系统由若干个功能实体组成，这些功能实体所实现的功能的集合就是网络能够提供给用户的所有基本业务和补充业务，以及对于用户数据和移动性的操作和管理。GSM-R 陆地移动网络由三个子系统组成，其基本结构如图 3-4 所示：图3-4 GSM-R陆地移动网络

33、的基本结构移动台是接入 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 GSM-R 系统的一般处理功能外，还为移动用户提供了人机接口。 基站子系统（BSS）由一个基站控制器（BSC）和若干个基站收发信机（BTS）组成，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 中还可能存在编码速率适配单元（TRAU） ，它实现了 GSM-R 编码速率向标准的 PST

34、N 或 ISDN 速率的转换。TRAU 与BSC 通过 Ater接口连接。网络子系统（NSS）建立在移动交换中心（MSC）上，负责端到端的呼叫、用户数据管理、移动性管理和与固定网络的连接。 NSS 通过 A 接口连接 BSS，与固定网络的接口决定于互联网络的类型。 操作和维护子系统（OSS）是相对独立的子系统，为 GSM-R 网络提供管理和维护功能。它的具体功能由操作维护中心（OMC）来完成，其中 OMC-R负责管理 BSS，OMC-S 负责管理 NSS。OSS 主要提供移动用户管理、移动设备管理、网络操作和控制三类功能。 任何 GSM-R 陆地移动通信网络都必须与固定网络连接，一同完成移动用

35、户与移动用户之间、移动用户与固定用户之间的通信。 组成 GSM-R 网络的各个子系统之间、BSS 与移动台之间、与固定网络之间的互连都提供了标准的接口。 网络中的不同设备可以通过标准的接口来实现移动业务的本地和国际互连。GSM-R 网络的信令系统采用 NO.7 信令网传送呼叫控制信息和其他信令信息。 GSM-R 网络为支持基本业务提供以下功能： 呼叫处理用户身份的鉴权 紧急呼叫 语音组呼和语音广播 短消息业务 信令信息的加密 除此之外，GSM-R 网络还为支持各种补充业务提供了相应的功能。 为支持蜂窝系统的操作提供以下功能： 位置登记 切换 呼叫重新建立 GSM-R 网络还具有网络管理功能和一

36、些附加功能，如呼叫处理的排队、安全功能、不连续发送和接收（DTX/DTR）等。 与 GSM 网追求最大用户系统容量不同，GSM-R 系统更侧重于系统的有效性，这是铁路特殊的需求，因此 GSM-R 在网络覆盖上有更多的重叠，网络设施也采用冗余备份。可选择将 GSM 系统的 MSC、VLR、EIR、GCR、SSP、HLR、AUC 置于一个网元中，且随着网络的增长而分散到多个网元中，这样可以形成一个经济、便于维护的网络结构。 典型的基于 GSM/GSM-R 的铁路通信网与普通的 GSM PLMN并无大的区别，在其网络的网元、标准接口和连接的扩展上也无大的区别。在公网的基础上引入一系列的新技术，即可用

37、于铁路部门。铁路网与公网的主要区别在于由铁路网特殊需求引起的网络结构和规划上的区别。第四章 总结本文主要对中国列车运行控制系统（CTCS）的基本功能、体系结构、工作原理、控制模式、应用等级以及CTCS的关键设备（地面设备、车载设备、GMS-R）进行了介绍。并重点介绍了GMS-R的工作原理、网络机构和功能。我国铁路行车主要特点是客货混跑、高低速列车共线运行，这样必然要求客货列车均需装备ATP，从而使得我国发展ATP的难度明显大于国外。 我国铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式，对列车运行实行开环控制，依靠司机严守信号保证行车安全。因此，习惯于现有机车信号监控装置的控车模式。目前，机车

38、普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平。机车信号基于轨道电路和站内电码化，但轨道电路制式繁多，有的根本不能满足“主体化”的要求，将面临淘汰。信号基础装备薄弱，影响了是我国ATP的发展。GSMR移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台，技术上有明显优势，产品得到多家厂商的支持，这在欧盟已得到证明。我国GSM-R网络建设还在起步阶段，影响了基于GSM-R的CTCS的实施。我国铁路第六次大面积提速调图推出了一系列重大技术创新成果，铁道部经过深入研究和科学论证，立足于我国技术和设备，参照国际相关标准和经验，提出了符合我国技术政策和铁路运输需要的中国列车运行控制系统CTCS技术体

39、系和总体规划，在我国大力发展CTCS系统以保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。铁路是国民经济的大动脉，是中国社会和经济发展的先行产业，是社会的基础设施，铁路运输部门又是国民经济中的一个重要部门，它肩负着国民经济各种物资运输的重任，对中国社会主义建设事业的发展有着举足轻重的作用CTCS-3虽然是在借鉴欧洲ETCS的基础上发展起来的，但它也充分显示了我国在铁路方案设计，施工建设和运营维护方面的长足进步。如今，在国家的大力支持和科技工作者的辛勤拼搏下，中国完全具有自主知识产权的高铁技术已完全达到了世界先进水平，不仅中国的高铁里程稳居世界第一位，而且中国高铁的自主品牌CRH早已冲出亚洲，走向世界，为世界各国的高铁发展做出了不可磨灭的贡献。参考文献【1】 钟章队 铁路数字移动通信系统(GSM-R)应用基础理论北京：清华大学出版社 2009【2】 张曙光 CTCS-3级列控系统总体技术方案 北京：中国铁道出版社 2008 【3】 李学伟 高速铁路概论 北京：中国铁道出版社 2010【4】 华为技术有限公司. GSM 无线网络规划与优化 M . 北京: 人民邮电出版社, 2006【5】 张威. GSM 网络优化原理与工程 M . 北京: 人民邮电出版社, 2003致谢 最后，真诚感谢吴昊老师在课堂上耐心，细致的讲解，通过对这门课的学习，我们受益匪浅。