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第一部分 GSM-R基础 2

第1章 GSM-R发展概述 2

1．1 铁路无线通信的发展 2

1．1．1 我国铁路既有无线通信的现状 2

1．1．2 现代铁路运输对无线通信的要求 5

1．1．3 铁路综合数字移动通信网络在信息化中的地位 6

1．2 GSM-R的发展历史 8

1．2．1 GSM-R的提出 8

1．2．2 GSM-R的发展 9

1．3 GSM-R在中国发展 11

1．3．1 GSM-R在中国的研究现状 12

1．3．2 GSM-R发展需要进一步解决或探讨的关键技术 14

1．3．3 GSM-R在中国的建设现状 16

第2章 铁路数字移动通信原理 17

2．1 面状覆盖 17

2．1．1 小区形状 17

2．1．2 频率复用 18

2．1．3 干扰限制和防护 19

2．1．4 信道分配策略 20

2．1．5 话务量和呼损率 21

2．1．6 提高系统容量的方法 22

2．1．7 位置理论 24

2．2 线状覆盖 25

2．2．1 频率的分配 25

2．2．2 重叠区的确定 25

2．2．3 平衡设计 26

2．2．4 小区分层 26

2．3 蜂窝系统的评价指标 27

2．4 无线信道的特性 27

2．4．1 传播损耗 27

2．4．2 衰落 30

2．4．3 传播模型 30

2．5 传输技术 33

2．5．1 调制与解调 33

2．5．2 分集接收 35

2．5．3 信道均衡 37

2．5．4 话音的不连续传输 40

2．6 信息处理技术 43

2．6．1 话音编码技术 43

2．6．2 加密／解密技术 45

第3章 业务 46

3．1 移动台的类型和业务的接入 46

3．2 电信业务的框架描述 47

3．2．1 电信业务的定义和分类 47

3．2．2 支持电信业务所需具备的能力 48

3．3 承载业务 48

3．4 终端业务 49

3．5 补充业务 51

3．6 铁路特定业务 54

第4章 网络结构和功能 56

4．1 概述 56

4．2 BSS结构和功能 58

4．2．1 BTS结构和功能 59

4．2．2 BSC结构和功能 59

4．2．3 TRAU结构和功能 60

4．3 NSS结构和功能 61

4．3．1 NSS的基本结构和功能 61

4．3．2 NSS内部功能实体间的接口 65

4．4 OSS结构和功能 66

4．5 接口协议 66

4．5．1 Um接口协议 67

4．5．2 Abis接口协议 67

4．5．3 Ater接口协议 68

4．5．4 A接口协议 69

4．5．5 PSTN／ISDN／PSDN接口协议 69

4．6 GSM-R网络的互连 70

4．6．1 互连类型 70

4．6．2 互连方式 71

4．6．3 信令协议 72

4．7 用户数据管理 74

4．7．1 用户数据类型 74

4．7．2 用户数据管理 76

4．8 无线资源管理 77

4．9 移动性管理 78

4．9．1 位置更新 79

4．9．2 切换 79

4．9．3 漫游 80

4．10 连接管理 80

4．10．1 基本呼叫控制 81

4．10．2 补充业务呼叫控制 82

4．10．3 短消息 82

4．11 安全性管理 84

4．11．1 用户身份加密 84

4．11．2 用户身份鉴权 84

4．11．3 信令加密和用户信息加密 84

第5章 识别码和寻址 86

5．1 移动用户识别码 86

5．1．1 IMSI 86

5．1．2 TMSI 87

5．1．3 LMSI 87

5．2 移动台的编号方案 87

5．2．1 编号方案需求 87

5．2．2 MSISDN的结构 87

5．2．3 用于PSTN／ISDN路由的移动台漫游号码 88

5．2．4 移动台国际用户数据号码的结构 88

5．2．5 切换号码 88

5．3 位置区识别码和基站识别码 88

5．3．1 位置区识别码的组成 88

5．3．2 基站识别码 88

5．3．3 漫游签约地区识别码 89

5．3．4 位置号码 89

5．4 MSC识别码和位置寄存器识别码 89

5．5 移动台设备识别码和软件版本号 90

5．5．1 IMEI的组成 90

5．5．2 IMEISV的组成 90

5．5．3 分配原理 90

5．6 语音组呼和语音广播呼叫实体的识别 90

5．7 SCCP子系统号码 91

5．8 地域化业务区识别码 91

第6章 空中接口的物理链路层 92

6．1 概述 92

6．1．1 GSM-R系统的主要接口 92

6．1．2 接口协议描述 92

6．1．3 空中接口的基本概念 93

6．2 信道与帧 94

6．2．1 信道配置 94

6．2．2 物理信道与逻辑信道 95

6．2．3 物理信道时隙结构与逻辑信道配置 98

6．2．4 帧偏离与定时提前量 103

6．3 信道编码和交织 104

6．3．1 信道编码 104

6．3．2 交织 105

6．3．3 全速率话音业务信道编码和交织 106

6．3．4 控制信道的编码和交织 108

6．4 LAPDm 110

6．4．1 帧结构 110

6．4．2 误码检测和纠错 110

6．4．3 复用和流量控制 111

第7章 无线测量 112

7．1 无线测量的参数定义 112

7．2 无线测量的流程 113

7．3 无线测量报告的周期 114

7．4 无线测量的数据类型 115

7．4．1 信号电平 115

7．4．2 通信质量 116

7．4．3 移动台与基站的绝对距离 116

7．4．4 优先级 117

7．5 不连续发射 117

7．6 标准平均 118

7．7 短平均 120

7．7．1 当前小区的短平均 120

7．7．2 相邻小区的短平均 122

7．8 测量数据丢失处理 122

7．8．1 准则1 122

7．8．2 准则2 123

7．8．3 准则3 123

7．8．4 准则4 123

7．8．5 参数CellDeletionCount 124

第8章 RACH和PCH信道控制 126

8．1 参数 126

8．2 接入级 127

8．3 RACH信道控制 128

8．4 PCH信道控制 129

8．4．1 寻呼控制参数 129

8．4．2 寻呼过程的控制 131

8．4．3 进入小区的呼叫控制 131

第9章 功率控制 132

9．1 发射功率的参数定义 132

9．2 移动台功率控制 133

9．3 基站功率控制 134

9．4 语音组呼和语音广播呼叫的功率控制 135

9．5 功率控制与切换 135

9．6 功率控制算法 135

9．6．1 逐步算法 136

9．6．2 一步算法 136

9．6．3 增强的一步算法 137

第10章 小区选择 139

10．1 参数 139

10．2 网络选择 139

10．3 初始化小区选择 140

10．3．1 C1准则 140

10．3．2 根据移动台的阶段选择优先级 141

10．3．3 初始化小区选择过程 143

10．4 小区重选 143

10．4．1 根据移动台的阶段重选小区 143

10．4．2 第二阶段移动台的重选参数C 2 144

10．4．3 TemporaryOffset的作用 144

10．4．4 CellReselectOffset的作用 145

10．4．5 CellReselectHysteresis的作用 146

10．4．6 RxLevAccessMin的作用 147

10．4．7 系统消息 148

10．5 扩展BCCH 150

10．6 两个BCCH分配列表的管理 150

10．7 空闲模式下相邻小区的频段 151

第11章 越区切换 152

11．1 参数 152

11．2 概述 153

11．2．1 基本原理 153

11．2．2 越区切换准则 154

11．2．3 越区切换中的优先级 154

11．2．4 越区切换的类型 155

11．2．5 同步 155

11．3 小区内的越区切换 157

11．3．1 小区内越区切换 157

11．3．2 多层小区 157

11．3．3 干扰类型 159

11．4 目标小区的排队处理 160

11．4．1 在相邻小区上的接入电平（EXP1） 161

11．4．2 功率估计公式（EXP2） 162

11．4．3 参数HOMarginXX（n）的意义 162

11．4．4 小区的优先级 163

11．4．5 可用小区列表 164

11．5 小区间越区 164

11．5．1 切换准备 164

11．5．2 命令重试 166

11．5．3 捕获切换 167

11．5．4 质量切换 169

11．5．5 电平切换 170

11．5．6 门限值的调节 170

11．5．7 距离切换 171

11．5．8 功率估计切换 172

11．5．9 业务切换 177

11．6 切换的成功与失败以及强迫切换 178

11．6．1 执行切换中失败 178

11．6．2 切换失败后的最短时间 179

11．6．3 乒乓式切换的一般保护 179

11．6．4 强迫切换 181

第12章 通信监督 182

12．1 参数定义 182

12．2 对距离的监督 182

12．2．1 非扩展小区 182

12．2．2 扩展小区 183

12．3 对无线信道的监督 184

12．3．1 对下行链路的监督 184

12．3．2 对上行链路的监督 184

12．4 对移动台的监督 186

12．5 基站对无线资源的监督 186

第13章 处理流程 187

13．1 小区选择 187

13．2 信道分配 187

13．3 鉴权 188

13．3．1 鉴权原理 188

13．3．2 鉴权流程 188

13．4 加密 190

13．4．1 加密原理 190

13．4．2 加密流程 190

13．5 位置更新 191

13．5．1 第一次位置更新 191

13．5．2 VLR内部位置更新 192

13．5．3 VLR之间的位置更新 193

13．6 IMSI附着 194

13．7 IMSI分离 194

13．8 移动台发起呼叫 195

13．9 移动台接收呼叫 196

13．9．1 寻呼流程 196

13．9．2 移动台接收呼叫流程 197

13．10 呼叫释放 198

13．10．1 移动用户发起呼叫释放 198

13．10．2 固网用户发起呼叫释放 199

13．11 越区切换 200

13．11．1 BSC内部切换 200

13．11．2 BSC之间的切换 202

13．11．3 MSC之间的切换 203

第二部分 GSM-R集群调度业务与功能 206

第14章 增强多优先级与强拆（eMLPP）业务 206

14．1 定义和缩写 206

14．2 eMLPP业务概述 206

14．2．1 eMLPP的优先级 207

14．2．2 eMLPP的呼叫建立时间 208

14．2．3 eMLPP的资源抢占 208

14．2．4 eMLPP解决的问题 209

14．3 ISDN MLPP业务 210

14．3．1 业务描述 210

14．3．2 业务的签约和撤销 211

14．3．3 正常规程的调用和操作 211

14．3．4 互连互通的考虑 211

14．3．5 与其他补充业务的结合 211

14．4 eMLPP业务的实现 212

14．4．1 优先级选择 212

14．4．2 被叫用户对优先级呼叫的处理和操作 212

14．4．3 业务实现过程 213

14．4．4 eMLPP业务与其他补充业务的结合 214

14．4．5 eMLPP业务在网络互连中的处理 215

14．5 eMLPP业务的信息存储 215

14．5．1 HLR中存储的信息 215

14．5．2 VLR中存储的信息 216

14．5．3 MSC中存储的信息 216

14．5．4 GCR中存储的信息 216

14．5．5 SIM卡中存储的信息 216

14．6 eMLPP的业务功能 217

14．6．1 签约 217

14．6．2 建立呼叫 217

14．6．3 强拆功能 219

14．6．4 越区切换时的强拆 219

14．7 eMLPP的信令流程 220

14．7．1 与信令有关的呼叫 220

14．7．2 与信令无关的呼叫 224

14．7．3 无线接口上的信息流 224

第15章 语音组呼业务（VGCS） 230

15．1 定义和缩写 230

15．2 VGCS概述 231

15．2．1 VGCS的基本概念 231

15．2．2 VGCS无线信道资源分配的2种方案 233

15．2．3 传输结构 234

15．2．4 VGCS通信中使用的号码 236

15．2．5 组接收模式 237

15．2．6 组发送模式 239

15．2．7 数据保密性 239

15．2．8 与其他补充业务的结合 239

15．3 VGCS对系统的需求 241

15．3．1 VGCS对网元的要求 241

15．3．2 VGCS对移动终端的要求 244

15．3．3 VGCS对会议桥的要求 245

15．3．4 VGCS对Um接口的需求 247

15．3．5 VGCS对A接口的需求 251

15．4 VGCS的会话过程 255

15．4．1 语音组呼建立过程 255

15．4．2 语音组呼通知过程 257

15．4．3 语音组呼通话过程 258

15．4．4 离开语音组呼 259

15．4．5 越区切换 259

15．4．6 终止语音组呼 260

15．4．7 高优先级VGCS的确认过程 260

15．4．8 信令流程 261

15．5 组呼控制（GCC） 265

15．5．1 概述 265

15．5．2 组呼控制的状态 266

15．5．3 建立组呼的控制过程 269

15．5．4 在组呼激活状态期间的控制过程 271

15．5．5 组呼释放、放弃和终止的控制过程 271

15．5．6 状态控制过程 272

第16章 语音广播呼叫业务（VBS） 273

16．1 定义和缩写 274

16．2 VBS概述 274

16．2．1 VBS的基本概念 274

16．2．2 无线信道资源分配 276

16．2．3 传输结构 276

16．2．4 数据保密性 277

16．2．5 与其他补充业务的结合 277

16．3 VBS对系统的需求和应用 278

16．3．1 VBS对网元的需求 278

16．3．2 VBS对终端的需求 280

16．3．3 VBS对会议桥的需求 281

16．3．4 VBS对Um接口的需求 281

16．3．5 VBS对A接口的需求 283

16．4 VBS的会话过程 284

16．4．1 广播呼叫建立过程 284

16．4．2 VBS通话过程 286

16．4．3 离开广播呼叫 286

16．4．4 终止广播呼叫 286

16．4．5 信令流程 286

16．5 广播呼叫控制（BCC） 290

16．5．1 概述 290

16．5．2 建立广播呼叫的控制过程 291

16．5．3 在广播呼叫激活状态和组接收模式激活期间的控制过程 293

16．5．4 广播呼叫释放、放弃和终止的控制过程 293

16．5．5 状态控制过程 294

第三部分 铁路特殊业务与应用 296

第17章 功能寻址 296

17．1 功能寻址的引出 296

17．2 GSM-R功能寻址的实现 297

17．2．1 功能号注册／注销／查询流程 298

17．2．2 功能号注册／注销／查询业务特征总结 302

17．2．3 功能号注册／注销／查询时的USSD串格式 302

17．2．4 功能寻址流程 303

17．3 编号方案对功能号及功能寻址的体现 305

17．3．1 功能号的构成 305

17．3．2 车次功能号（TFN） 306

17．3．3 机车功能号（EFN） 306

17．3．4 车号功能号（CFN） 306

17．3．5 维修及调车组成员号码（CT =6） 309

17．3．6 调度身份用户功能号码（CT =91） 310

17．4 中国铁路的特殊情况及其解决方案 311

17．4．1 网络拓扑结构简介 311

17．4．2 不唯一车次号 311

17．4．3 基于位置的呼叫限制 314

17．5 功能寻址小结 316

第18章 基于位置的寻址 317

18．1 基于位置的寻址的引出 317

18．2 实现方式及接口描述 318

18．2．1 基于GSM-R小区特定路由的方式 318

18．2．2 基于GSM-R智能网方式 321

18．3 信息存储 322

18．4 精确位置寻址（eLDA） 322

18．4．1 业务的引入 322

18．4．2 业务特征 323

18．4．3 业务实现和流程 323

18．5 基于GSM-R的列车位置跟踪解决方案 324

18．5．1 无线列调对列车位置跟踪的需求 324

18．5．2 基于GSM-R的LCS的列车位置跟踪的实现 324

18．5．3 基于小区广播业务的列车位置跟踪 326

18．5．4 基于GPRS分组数据业务的列车位置跟踪 330

18．6 本章小结 330

第19章 无线列调 331

19．1 无线列调系统简介 331

19．2 无线列调系统的功能和制式 331

19．3 无线列调系统的现状 332

19．3．1 同频单工电台组成的无线列调系统 332

19．3．2 半双工独立同步设备组成的无线列调系统 332

19．3．3 单双工兼容制无线列调系统 333

19．4 无线列调系统存在的问题 333

19．5 采用GSM-R网络实现无线列调功能 335

19．5．1 GSM-R满足无线列调需求的功能和业务 335

19．5．2 组网方式 336

19．5．3 无线列调功能实现 337

19．6 GSM-R无线列调系统的优势 341

19．7 无线列调功能的演进和发展 341

第20章 调度数据和铁路综合信息接入平台 343

20．1 概述 343

20．2 铁路应用业务需求 343

20．2．1 铁路行车调度信息 343

20．2．2 铁路设施维护管理信息 344

20．2．3 其他铁路综合信息 344

20．3 承载业务需求 344

20．4 GPRS在铁路信息化中的地位与应用 344

20．5 铁路综合信息接入系统通用结构 345

20．5．1 系统结构 345

20．5．2 系统组成 345

20．5．3 系统拓扑结构和物理设备接口 346

20．5．4 系统分层结构 347

20．6 基于GSM-R／GPRS构建的铁路综合信息无线接入平台 347

20．6．1 铁路综合信息无线接入平台在GSM-R／GPRS网络的位置 348

20．6．2 铁路综合信息无线接入平台结构及功能 348

20．6．3 GPRS接口服务器详细介绍 349

20．6．4 通信方式 350

20．6．5 数据传输过程 351

20．7 应用子系统举例 352

20．7．1 概述 352

20．7．2 调度命令信息／无线车次号信息传送系统 352

20．7．3 列车定位系统数据传输 354

20．7．4 移动售票 357

20．7．5 其他系统 357

第21章 SIM卡 358

21．1 SIM卡概述 358

21．2 SIM卡的结构和特性 358

21．3 SIM卡对数据存储的要求 359

21．4 SIM卡的软件特性和硬件要求 359

21．4．1 SIM卡的软件特性 359

21．4．2 SIM卡的硬件要求 360

21．5 SIM卡的保密算法和密钥 360

21．6 GSM-R SIM卡上的数据 360

21．7 SIM卡的安全传输和存取条件 361

21．8 SIM卡的文件系统 361

21．8．1 SIM文件系统特性 361

21．8．2 SIM文件系统结构 361

21．9 GSM-R SIM卡上的数据文件 362

21．9．1 GSM必选基本文件EF 362

21．9．2 GSM-R要求的可选GSM基本文件EF 363

21．9．3 GSM-R要求的特定文件（EIRENE文件） 368

21．9．4 编号方案 376

21．10 SIM卡的管理 378

21．10．1 终端管理 378

21．10．2 空中激活管理 378

21．10．3 SIM工具箱 379

21．11 SIM锁定 379

第22章 GSM-R网络互联互通测试 380

22．1 概述 380

22．1．1 互联互通的定义 380

22．1．2 互联互通的重要性 381

22．1．3 互联互通测试及其重要性 382

22．1．4 互联互通测试的类型 383

22．2 互联互通测试原理 385

22．2．1 概述 386

22．2．2 互操作性测试分类 386

22．2．3 互操作性测试模型 387

22．2．4 互操作性测试方法 388

22．2．5 互操作性测试过程 388

22．2．6 无线通信系统网络互操作性的特点 388

22．3 GSM-R互联互通测试中的相关接口协议 390

22．3．1 概述 390

22．3．2 GSM-R互联互通测试相关协议接口 390

22．3．3 GSM-R接口协议分层结构 390

22．4 GSM-R互联互通测试的内容 393

22．4．1 概述 393

22．4．2 基本功能测试 394

22．4．3 与GSM-R业务有关的测试 394

22．4．4 健壮性测试 394

22．5 测试用例设计 394

22．5．1 概述 394

22．5．2 测试用例 394

22．6 互联互通测试环境准备 395

22．7 互联互通测试流程 395

22．8 测试案例：GSM-R与FAS之间的互操作性测试 396

22．8．1 设计最小测试集 396

22．8．2 配置测试环境 396

22．8．3 故障处理和结果判定 396

附录 缩略语 398

参考文献 405