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 题目 层次 专业 姓名 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 1
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。
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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
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开 题 报 告
题 目：GSM-R无线通信系统在铁路上的应用
报告人：XX XXX 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
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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。 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》 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12月31日前 XXX年1月31日前 指导教师查阅开题报告，进行开题检查，并将结果通过XXX年2月8日前 电子邮件通知学生。 开题检查合格的学生按照预定的进度计划，开始阅读资XXX年3月10日前 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 XXX年4月15日前 XXX年4月25日前 XXX年4月30日前 XXX年5月4日前 XXX年5月11日~6月2日
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。 学生提交毕业设计（论文）初稿。 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。 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。 指导教师评阅论文，学生做答辩的准备工作。 学生做公开答辩。 5
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
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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。
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二、框架（框图）
GSM-R系统功能寻址的应用 对GSM-R系统的了解 GSM-R的基本原理 国外高速铁路的发展 国内高速铁路的发展 GSM-R在铁路中的应用 GSM-R系统的特殊功能 GSM-R与GSM的区别 GSM-R的特殊功能 功能寻址的过程 USSD串格式 应用及解决方案 8
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。
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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
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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
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Abstract
Abstract: GSM-R technique is based on the mature, general public mobile wireless communication system on GSM platform, specifically to meet the application and development of digital railway mobile wireless communication technology. In the railway communication, it can not only provide wireless LieDiao, marshalling shunting communication, emergency communications and maintenance group communication and other voice communication function, also can provide customized additional functions, such as priority and strong in function, voice group called radio function, position and addressing and function addressing and safety data communication, etc. In addition, GSM-R can also be used as signal and column of the controlled system good transmission platform. GSM-R can satisfy the train running speed of 0-500 km/hour of wireless communication requirements, good safety. It’s an economic and efficient comprehensive digital mobile communication system.
GSM-R system consists of six sub-systems: exchange subsystem (SSS), base station subsystem (BSS), operation and maintenance sub-system (OMC), general packet radio service subsystem (GPRS), terminal subsystem and mobile intelligent network subsystem (IN), and through the exchange subsystem (SSS) the gateway mobile exchange center (GMSC) realization and other communication network of interconnected electrical expressway business, through the general packet radio service (GPRS) system IN the gateway GPRS business support node (GGSN) realization and other data information network of business group domain interconnected.
At present, China's railway GSM-R network in construction stage of development, how in GSM-R network planning construction can reduce the probability of the problems for the future operation and service lay a good foundation, this to increase the investment efficiency is very meaningful. Based on GSM - R system applied in the practical application of shallow opinion functional addressing.
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Keywords: GSM-R profile subsystem GRPS railway business Functional Addressing
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目 录
1 引 言 ............................................................... 15 1.1 GSM-R系统的概述 ................................................... 15 1.2 国外高速铁路的发展 ................................................ 15 1.3 国内高速铁路的发展 ................................................ 16 1.4 GSM-R在高速铁路中的应用 ........................................... 16 2 GSM-R的特殊功能 ..................................................... 17 2.1 GSM-R系统与GSM系统的区别 ......................................... 17 2.2 GSM-R系统的特殊功能 ............................................... 18 3 GSM-R功能寻址的实现 ................................................. 21 3.1功能寻址的过程 ..................................................... 21 3.2 USSD串格式 ........................................................ 26 3.3 GSM-R在上海铁路局通信系统中的应用 ................................. 27 结 论 ................................................................. 30 参考文献 .............................................................. 31
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1 引 言
1.1 GSM-R系统的概述
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，
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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(Inter City Express)，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430 km/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。
1.4 GSM-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。
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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。
2 GSM-R的特殊功能
2.1 GSM-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≥12 dB，邻频道干扰保护比C／I≥一6 dB，偏离载波400 kHz时的
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干扰保护比C／I≥一41 dB。GSM同频道干扰保护比C／I≥9 dB，邻频道干扰保护比C／I≥一9dB，偏离载波400 kHz时的干扰保护比C／I≥一41 dB。
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也有一定的联系，当列车时速超过140 km／h，采用GSM信号，可降低通信质量，提高误码率。而误码率的增加会降低话音质量，甚至当服务质量达到最低阈值时，特别是与ERTMS(欧洲铁路运输管理系统)和ETCS(欧洲铁路控制系统)有关的数据将被中断，从而导致列车不必要的停车或减速，因此需要采用双网覆盖系统以提高系统的可靠性。
2.2 GSM-R系统的特殊功能
语音组呼业务（Voice Group Call Service，VGCS）：高级语音呼叫业务的内容之一。语音组呼业务定义了一种在一定区域内由多方参加（移动用户和固定用户），其中一部分人可以讲话，多方聆听的点对多点语音通信方式。GSM-R网络通过会议桥实现VGCS。VGCS采用组呼区域和组身份（组ID）来标识。组呼区域由一个或多个小区组成，规定了一个组呼作用的地理范围，用组呼区域表示。一个组呼区域可以在一个MSC区域下，也可以跨多个MSC区域。一个组呼区域可以包含多个组。组ID是用来标识一个组的号码。组呼区域ID和组ID共同组成的号码称为组呼参考，可以惟一标识一个VGCS。
参与组呼的成员定义了2种身份：调度用户和业务用户。调度用户可以是固定用
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户也可以是GSM-R网络中的移动用户，使用相应的ISDN号和移动台ISDN（MSISDN）。调度用户在组呼中享有一对专用信道，既可以收听也可以讲话。每个组呼最多能够定义5 个调度用户，每个调度用户可以加入多个组。业务用户是指定制了VGCS的移动用户。组呼区域中每个小区的业务用户共享一条组呼下行信道收听组呼，争抢一条组呼上行信道获得讲话权。每个业务用户最多可以加入50个组。业务用户和调度用户都能够发起组呼，他们的发起和中止权由网络定义。VGCS在同一时刻只允许一个业务用户作为讲话者，调度用户则可以随时讲话。讲话者释放上行信道后，成为收听者，其他请求讲话的业务用户根据先到先服务的原则申请上行信道的使用权。如果在网络规定的时间中没有人讲话，组呼将会自动结束。
语音广播业务（Voice Broadcast Service，VBS）：高级语音呼叫业务的内容之一。语音广播业务定义了一种在一定区域内由多方参加（移动用户和固定用户），一个用户讲话，其他用户聆听的点对多点单向语音通信方式。GSM-R网络通过会议桥实现VBS。VBS采用组呼区域和组ID来标识。组呼区或由一个或多个小区组成，规定了一个组呼作用的地理范围，用组呼区域ID来标识。一个组呼区域可以在一个MSC区域下，也可以跨多个MSC区域。一个组呼区域可以包含多个组。组ID是用来标识一个组的号码。组呼区域ID和组ID共同组成的号码称为组呼参考，可以惟一标识一个VBS。
参与广播呼叫的成员定义了2种身份：调度用户和业务用户。调度用户可以是固定用户也可以是GSM-R网络中的移动用户，使用相应的ISDN号和MSISDN号。调度用户在广播中享有一对专用信道，既可以收听也可以讲话。每个广播呼叫最多能定义5个调度用户，每个调度用户可以加入多个组。业务用户是指签约了VBS业务的移动用户，当业务用户不是呼叫发起者时，在VBS进行中，系统不分配给业务用户专用的信道，而是与其他聆听用户共享小区上的广播呼叫信道的下行链路，上行链路空闲，当业务用户是呼叫发起者时，网络会分配给此业务用户一条专用信道。组呼区域中每个小区的业务用户共享一条下行信道收听广播呼叫。每个业务用户最多可以加入50个组。在广播呼叫的过程中，VBS只允许授权发起广播呼叫的业务用户占用上行信道讲话，其他业务用户只能收听，调度用户可以随时讲话和收听。业务用户和调度用户发起及结束广播呼叫的权力由网络定义。
增强多优先级与强拆（enhanced Multi-Level Precedence and Preemption service，eMLPP）eMLPP：是GSM-R高级语音呼叫（Advanced Speech Call Item，ASCI）业务的内容之一。eMLPP业务包括2部分：优先级与强拆。所谓优先级是指结合快速呼叫建立为一个呼叫分配一个优先级别。强拆一方面是指对资源的抢占，即高优先级呼叫
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在缺乏空闲资源时可以抢占低优先级的资源，主要存在于呼叫建立时对无线接口资源的抢占和越区切换时对小区的抢占；另一方面还包括具有高优先级的呼叫可以打断正在进行的低优先级呼叫，用户能够通过移动台的自动应答功能自动接受高优先级呼叫。eMLPP业务必须得到网络和移动台双方的支持才能使用。
eMLPP业务规定了7个优先级，由高到低依次如下：凡A，B，0，1，2，3，4。其中优先级A和B只能在归属MSC区域内使用，保留网络内部使用；其他5个优先级可以在全球范围内使用，由用户自己定义。如果用户定制了eMLPP业务，网络会为每个用户定义一个能够使用的最高优先级，用户可以使用低于这一级别的其他优先级。主叫用户根据需要为每次呼叫定义规定范围内的任意一个优先级。如果用户没有定制eMLPP业务，网络会为用户的每一个呼叫定义一个默认的优先级。对于高优先级的呼叫，要求呼叫建立时间为1～2s，呼叫建立不需要鉴权和加密的过程。当与不支持eMLPP业务，但是支持多优先级与强拆（MLPP）业务的网络（如综合业务数字网）互连时，优先级A 和B会自动降级为优先级0，其他优先级保持不变。
功能寻址（Functional Addressing）：功能寻址是GSM-R网络的特性，它允许主叫方通过被叫方的功能号，而不是移动用户ISDN号码（MSISDN）来呼叫被叫方。功能寻址确保了对GSM-R应用子系统或功能的寻址，与这些应用或功能所使用的物理终端的MSISDN号码之间的相对独立性。
基于位置寻址（Location Dependent Addressing）：它是GSM-R网络的特性，将由移动用户发起的用于特定功能的呼叫，路由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址。例如列车司机呼叫调度员或车站值班员，正确的调度员或车站值班员由司机当时所处的位置来确定。如无线列调中的“大三角”通信，移动台要呼叫的调度员取决于移动用户当前所处的位置。当列车在运行过程中司机需要呼叫当前调度员时，他并不知道调度员的电话号码，但他可以使用一个短号码（如1200）向网络发起呼叫请求。网络识别该短号码，并将其路由到正确的调度员。
在铁路中，基于位置的寻址主要用于解决移动用户呼叫固定用户。在铁路行车指挥中，铁路分局具有直接指挥权。每个铁路分局都有自己的调度所，并将其作为铁路分局所管辖铁路的调度中心。铁路分局调度所里的调度员包括行车调度员、电力调度员等。行车调度员的职责非常重要，功能复杂，与行车指挥直接相关。根据线路的行车密度，每位行车调度员管辖一定长度的调度区段，位于该区段内的所有车站以及正在该区段内行使的所有列车都要听从其指挥。每个车站都有一个值班员，位于车站范围内所有列车也要听从其指挥。列车在行车过程中要经过若干调度区段以及若干车站，当司机呼叫行车调度员或车站值班员时，他只能呼叫当前所属的行车调度员或车
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站值班员。但是，司机无法知道当前行车调度员或车站值班员的电话号码。GSM-R为了解决这个问题，采用了基于位置的寻址。移动台采用短码（1200）呼叫行车调度员，采用短码（1800）呼叫车站值班员，这样方便司机操作，不需要记住每一位行车调度员和车站值班员的移动电话号码。
3 GSM-R功能寻址的实现
功能寻址是指用户可以由它们当时所担当的功能角色，GSM-R系统从某个角度也可以看做是在一定数量的物理终端上运行的一系列应用和功能。每一个应用和功能利用了最基本的电信业务（承载业务或终端业务）。一个物理终端可以是一个移动终端或移动终端的支持实体。功能号识别的是用户的功能，而不是终端号码。以下将对GSM-R的功能寻址在上海铁路局管内铁路通信中的应用进行设计。
3.1功能寻址的过程
功能寻址分为两个阶段：
·初始化数据结构以允许进行功能寻址的过程（Follow Me过程）
·呼叫过程使用这些数据结构对功能寻址进行处理（无条件呼叫前转过程） FM是一个补充业务，它允许把用户的功能同激活该功能的移动台的MSISDN号码关联起来。为了处理Follow Me，将要执行下面的用户过程：
·Follow Me注册——在功能号和MSISDN号间建立关联； ·Follow Me注销——删除先前建立的关联； ·Follow Me查询——查询用户签约文档。
那些发起过Follow Me注册的用户可以进行Follow Me注销操作，另外，其他的授权用户也可以执行强制注销。在第二种情况下，应该给注册了该功能的用户（MSISDN）发出通知，以便告知移动台其状态已经发生了改变，同时也触发移动台的相关操作。
所有的Follow Me过程都使用USSD（Unstructured Supplementary Service Data，无结构补充业务数据）补充业务，以便在网络上携带信息。所有的USSD请求信息都有一个USSD响应信息，其中可能包含了请求数据。
FM业务是由FMm和FMf功能联合提供的。这些功能位于两个不同的逻辑设备上（也可能位于不同的物理设备）：FMm位于HLR，FMf位于FFN（Follow Me功能节点）。
由Follow Me补充业务来管理的功能号类型包括列车功能号、维护业务功能号以
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及车号。
1.Follow Me注册
Follow Me注册过程在功能号和MSISDN号之间建立了临时的关联。用户要为其终端支持的每个功能进行注册。网络应该将注册的结果送回移动台。如果注册失败，结果中还应包含失败的原因。
移动台可以在同一时刻最多注册3个不同的功能号组，但每一条命令（即每个USSD请求）只能注册一个功能号。
如图3-1所示，移动台通过第3层信令向HLR发送USSD请求，HLR对该请求进行验证，然后继续向FFN发送请求。FFN的主体是一个大型的数据库，当其收到HLR发来的注册请求后，它添加一条包含功能号和MSISDN号对应关系的记录。
MSBSS1. USSD RequestA**214*SC*FN***#MSC/VLR2. USSD RequestA HLR3. USSD RequestBFFN用户数据 IMSI MSISDN用户数据功能号 MSISDN图3-1 FM注册过程示意图
（1）移动台里的过程
当触发注册时，每个移动台都要提供下面的数据： ·过程类型标识（注册）；
·用于Follow Me业务的业务代码（SC）； ·功能号（FN）。
功能号（FN）的格式如下：
FN=RAC+RSN=RAC+FUNCTIONAL NUMBER TYPE+ROOT+BRANCH 其中，RAC为铁路接入码；RSN为铁路用户号码。
功能寻址接口规范中包含了特定串的结构。如果成功，上面的数据都会存储在SIM卡上。
（2）MSC中的过程 信息无改变地通过MSC。
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（3）VLR中的过程 信息无改变地通过VLR。 （4）HLR中的FMm过程
当触发注册过程时，HLR必须要求FFN为接收到的功能号激活呼叫前转。FMm功能(位于HLR中，并从移动台接收数据)要执行下面所列出的操作：
·执行对签约数据和功能的校验，以验证移动台有资格请求该过程，另外，它也检查消息中的分支部分；
·负责获得相应承载业务（BS）的MSISDN，而来自IMSI的注册请求中的功能号指示了这些承载业务；
·构造从HLR发送到FFN的USSD请求消息。该消息将激活FMf（位于由RAC识别的FFN中）。消息中将包含所有为激活呼叫前转所需的数据（如功能号和获得的MSISDN）；
·等待FMf的响应消息（由FFN传送到HLR）。
FMm（HLR）将来自FMf（FFN）的响应消息中继到移动台。USSD串要么包含成功的结果代码，要么包含由于Follow Me错误导致的失败结果代码。
（5）FFN中的FMf过程
位于FFN中的FMf功能获得功能号码（RAC、功能号码类型、root和branch），并将它作为用户号码来使用。FMf要确保当前没有任何在该号码上激活的呼叫前转。在校验了功能号后，FMf激活与该功能号相关的所有业务的呼叫前转。
FMf（FFN）向FMm（HLR）返回接受请求或拒绝请求（仅当发生Follow Me错误时）的通知。该通知可以有选择地包含前转的号码。完成该通知要使用包含USSD串的USSD响应消息。USSD串由成功结果代码或由Follow Me错误而导致的失败结果代码组成。
2. Follow Me注销
Follow Me注销过程解除功能号和MSISDN号之间的关联，即解除对该功能号的呼叫前转激活。注销的结果是解除了功能号上的Follow Me业务的激活，其中前转号码即为MSISDN号码，它标识了不再激活该功能号所代表的功能的移动台。
可以使用下列两种方法将先前的注册操作注销：
·用户或FM业务监督者使用适当的控制过程能够特定地注销先前的注册操作； ·所有的信息都将随着补充业务的取消（管理处理）而消失。 FM的注销过程如图3-2所示。
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MSBSS1. USSD RequestA*#214*SC*FN***#MSC/VLR2. USSD RequestA HLR3. USSD RequestBFFN用户数据 IMSI MSISDN用户数据功能号 MSISDN
图3-2 FM注销示意图
（1） 移动台中的过程
移动台触发注销时，要提供下列数据： ·过程类型标识（注销）；
·用于Follow Me业务的业务代码（SC）； ·功能号（FN）；
·监督指示符（用于强制注销）和要注销的MSISDN。 功能号应该为下面的格式：
FN=RAC+RSN=RAC+FUNCTIONAL NUMBER TYPE+ROOT+BRANCH 执行完成后，保存在SIM卡上的数据将相应地进行更新。 （2） MSC中的过程 信息无改变地通过MSC。 （3）VLR中的过程 信息无改变地通过VLR。 （4）HLR中的FMm过程
当触发注销过程时，HLR必须请求FFN去激活其收到的功能号的呼叫前转功能。 HLR应该执行下列由FMm功能（位于HLR中，并从移动台接收数据）执行的操作： ·执行对签约数据和功能的校验，以验证移动台有资格请求该过程，另外，它也检查消息中的分支部分；
·负责获得相应承载业务（BS）的MSISDN，而来自IMSI的注册请求中的功能号指示了这些承载业务；
·构造从HLR发送到FFN的USSD请求消息。该消息将激活FMf（位于由RAC识别的FFN中）。消息中将包含所有为解除呼叫前转所需的数据（如功能号和获得的
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MSISDN）；
·等待FMf的响应消息（由FFN传送到HLR）。
FMm（HLR）将来自FMf（FFN）的USSD响应消息中继到移动台。USSD串要么包含成功的结果代码，要么包含由于Follow Me错误导致的失败结果代码。
（5）FFN中的FMf过程
位于FFN中的FMf功能获得功能号码（RAC、功能号码类型、root和branch），并将它作为用户号码来使用。FMf要确保HLR收到的MSISDN正是在该功能号上激活的呼叫前转的前转号码。然后，FMf去激活与该功能号的呼叫前转。
FMf（FFN）向FMm（HLR）返回接受请求或拒绝请求（仅当发生Follow Me错误时）的通知。该通知可以有选择地包含前转的号码。完成该通知要使用包含USSD串的USSD响应消息。USSD串由成功结果代码或由于Follow Me错误而导致的失败结果代码组成。
3. Follow Me查询
FM查询过程使得移动用户可以获得有关GSM-R中存储的数据信息。HLR处理FM查询，并向移动台返回请求的信息。
如果Follow Me业务已经激活，查询过程的响应中包括了MSISDN号，即“前转号码”。
移动台应该总是检查Follow Me查询的结果，看是否与保存在SIM卡上的功能号列表一致。如果需要，终端应该更新其功能号列表以保持与网络的同步。
FM的查询过程如同3-3所示:
MSBSS1. USSD RequestA##214*SC*FN***#MSC/VLR2. USSD RequestA HLR3. USSD RequestBFFN用户数据 IMSI MSISDN用户数据功能号 MSISDN
图3-3 FM查询示意图
4. Follow Me终端通知
在某些特定的情况下比如强制注销，一个授权用户可以改变另一个用户在FFN中的Follow Me注册。很显然，当提供了到FFN的接口时，操作员也能够进行上述操作。
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当上述情况发生时，用户终端中存储的功能号列表就不再与FFN中存储的功能号列表保持一致。
为了克服上述问题，以确保在网络和终端之间的Follow Me数据能够正确地保持同步，专门定义了一个向Follow Me终端进行通知的过程。网络中的FFN通过启动USSD消息进行通知。在收到通知后，移动台应该对通知的功能号执行一次FM查询[1]。
FM的终端通知过程如同3-4所示：
MSBSS1. USSD NotifyAMSC/VLR2. USSD NotifyA 用户数据HLR IMSI MSISDN3. USSD NotifyAFFN用户数据功能号 MSISDN图3-4 FM终端通知示意图
3.2 USSD串格式
1.移动台到HLR的消息（USSD串格式1），如表3-1所示。
表3-1 USSD串格式1
参数编号 值 类型 注释 操作代码： 1 OC 必选 OC=**...注册 OC=##...注销 OC=*#...查询 2 SC 必选 业务代码（此处为Follow Me） 3 * 必选 分隔符 4 FN 必选 功能号 5 * 必选 分隔符 6 监督者指示符 必选 对于强制注销，该项为必选项 7 * 必选 分隔符 8 MSISDN 必选 要注销的MSISDN，对于强制注销，该项为必需
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的 9 10 11 * 附加信息域 # 必选 可选 必选 分隔符 特定于操作员的使用 USSD串结束 2.FFN到MS的消息（强制注销），如表3-2所示。
表3-2 强制注销的USSD串格式
参数编号 1 2 3 4 5 6 7 8 值 OC SC * 功能号 * 监督者指示符 * MSISDN 类型 必选 必选 必选 必选 必选 必选 必选 必选 操作代码： OC=##...注销 业务代码（此处为Follow Me） 分隔符 强制注销的号码 分隔符 此时等于88 分隔符 发出强制注销请求的用户MSISDN，若请求由连接到FFN的管理终端发出，则该域为空 9 10 11 * 附加信息域 # 必选 可选 必选 分隔符 特定于操作员的使用 USSD串结束 注释 3.3 GSM-R在上海铁路局通信系统中的应用
1.网络交换子系统
因上海铁路局江苏地区大部分干线起至南京，故将GSM-R移动交换中心设置在南京,主要包括DMS-MSC（移动交换机、）HLR(归属位置寄存器)、VLR（拜访位置寄存器）、AuC（鉴权中心）、GCR（组呼寄存器）、TRAU(码速变换器)、SCP(智能业务节点)等设备。由于全国性的GSM-R网络尚未建成，本系统预留与其他GSM-R网络互联的条件。南京MSC与南京本地铁通固定交换网设直达路由，互连互通。
为保证HLR数据安全，归属位置寄存器（HLR）宜集中设置。 2.GSM-R基站系统
基站系统提供必要的发送和控制功能，用于服务区域的电波覆盖。在上海铁路局
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移动交换中心设置BSC（基站控制器）1套，用于控制上海铁路局局GSM-R网络的所有基站。
在上海铁路局的各个办事处设置BTS312室内型基站，对各站（场）、区间进行场强覆盖。在南京MSC处设置1套GSM-R无线网络管理子系统（OMC-R）,负责无线子系统设备的性能管理、故障管理及配置管理。在上海铁路局分别设置1套无线网络管理子系统操作终端，负责无线子系统设备的性能管理、故障管理；设置1套直放站管理子系统（OMC-T）、直放站远程维护终端，通过光近端机提取所有光纤直放站设备信息，负责管理主控单元、电源单元的性能、故障报警、业务量统计以及配置管理等。
3.传输系统
传输系统承载信号CTC系统和集中监测系统、GSM-R系统、牵引供电和电力远动系统、铁路信息化系统和车辆系统的相关业务，为其提供传输通道。
考虑到各种业务系统实施的非同步性，为了尽量避免二次施工对已开通系统业务的影响，及从对业务实现保护方面考虑，建设两个622Mbit/s传输系统。首先建立的622Mbit/s传输系统为先开通的GSM-R系统使用，再利用2芯光纤建设622Mbit/s传输系统为后期实施信号系统、电力远动等系统使用。
4.电源及配套
上海铁路局移动交换中心设置48V/700A高频组合电源1套，650A·h蓄电池2组。沿线各基站（BTS、传输设备、光纤直放站）按照一定原则配置直流电源设备和阀控铅酸蓄电池组。在全线基站、光纤直放站设置20～60m高的铁塔，铁塔应设置走线架，并具有完善的防直击雷及二次感应雷的防雷设备，塔高不小于45m时塔顶应设置禁航标志灯。
铁塔接地电阻应不大于4V/A。
为了保证供电系统的正常运行，提供各站供电系统的运行情况及故障状态和各基站外围环境状况信息，并对相应设备的控制部分进行操作，应配套建设1套电源及动力环境集中监控系统。
GSM-R基站机房设置室内走线架，按13m/处考虑，室外走线架按8m/处考虑。 5.功能寻址
GSM-R功能寻址允许通过功能号来呼叫用户，网络用户可以靠功能号来发起或接收呼叫。GSM-R功能寻址在上海铁路局的应用主要用于解决固定用户到移动用户的呼叫。图3-5显示了功能寻址的应用示例。
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用户数据 功能号 MSISDNFFN4.发送路由回应（ISMSDN）3.发送路由信息（功能号）调度员终端1.SETUP（功能号）PABX2.IAM（功能号）GMSC5.发送路由信息（MSISDN）用户数据 IMSI MSISDNHLR8.发送路由回应（MSRN）9.IAM（MSRN，ODD）VMSC6.提供漫游号（IMSI）VLR10.Setup（SA,BC）7.提供漫游号Resp（MSRN）MSBSS图3-5 GSM-R功能寻址应用示例
固定终端（如调度台）使用功能号发起一个常规呼叫，该呼叫请求通过PABX到达GMSC,GMSC从SETUP消息中的被叫方信息元素中判断出该号码是一个功能号，于是它向FFN发送请求，查询对应的MSISDN号码。FFN在查询到结果后，将相应的MSISDN号码返回给GMSC。接下来的过程就和GSM中的一个使用MSISDN号发起的常规呼叫过程一样了。
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结 论
本文从高速环境下的高可靠性要求出发，结合上海铁路局管内通信系统的实际应用，对GSM-R功能寻址的业务进行了详细的分析和阐述。
由于时速在200km及以上的高速线路较普速铁路在列车控制、调度通信等业务应用方面对GSM-R无线通信系统的场强覆盖、网络服务质量和系统可靠性的要求更高，所以，高速线路GSM-R无线系统的设计要充分考虑这些因素，合理规划设计。
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参考文献
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