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