目录 2
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 4
1.1.3 铁路综合数字移动通信网络在信息化中的地位 4
1.2 GSM-R的发展历史 6
1.2.1 GSM-R的提出 6
1.2.2 GSM-R的发展 7
1.3 GSM-R的发展模型 10
1.3.1 业务模型 10
1.3.2 GSM-R网络概述 11
第2章 铁路数字移动通信原理 12
2.1 面状覆盖 12
2.1.1 小区形状 12
2.1.2 频率复用 13
2.1.3 干扰限制和防护 14
2.1.4 信道分配策略 15
2.1.5 话务量和呼损率 16
2.1.6 提高系统容量的方法 17
2.1.7 位置理论 19
2.2 线状覆盖 20
2.2.1 频率的分配 20
2.2.2 重叠区的确定 20
2.2.4 小区分层 21
2.2.3 平衡设计 21
2.3 蜂窝系统的评价指标 22
2.4 无线信道的特性 22
2.4.1 传播损耗 22
2.4.2 衰落 25
2.4.3 传播模型 25
2.5 传输技术 28
2.5.1 调制与解调 28
2.5.2 分集接收 30
2.5.3 信道均衡 32
2.5.4 话音的不连续传输 35
2.6.1 话音编码技术 38
2.6 信息处理技术 38
2.6.2 加密／解密技术 39
第3章 业务 41
3.1 移动台的类型和业务的接入 41
3.2 电信业务的框架描述 42
3.2.1 电信业务的定义和分类 42
3.2.2 支持电信业务所需具备的能力 42
3.3 承载业务 43
3.4 终端业务 44
3.5 补充业务 46
3.6 铁路特定业务 49
第4章 网络结构和功能 51
4.1 概述 51
4.2 BSS结构和功能 53
4.2.2 BSC结构和功能 54
4.2.1 BTS结构和功能 54
4.2.3 TRAU结构和功能 55
4.3 NSS结构和功能 56
4.3.1 NSS的基本结构和功能 56
4.3.2 NSS内部功能实体间的接口 60
4.4 OSS结构和功能 61
4.5 接口协议 61
4.5.1 Um接口协议 62
4.5.2 Abis接口协议 62
4.5.3 Ater接口协议 63
4.5.5 PSTN/ISDN/PSDN接口协议 64
4.5.4 A接口协议 64
4.6 GSM-R网络的互连 65
4.6.1 互连类型 65
4.6.2 互连方式 66
4.6.3 信令协议 67
4.7 用户数据管理 69
4.7.1 用户数据类型 69
4.7.2 用户数据管理 71
4.8 无线资源管理 72
4.9 移动性管理 73
4.9.1 位置更新 74
4.9.2 切换 74
4.10 连接管理 75
4.9.3 漫游 75
4.10.1 基本呼叫控制 76
4.10.2 补充业务呼叫控制 77
4.10.3 短消息 77
4.11 安全性管理 79
4.11.1 用户身份加密 79
4.11.2 用户身份鉴权 79
4.11.3 信令加密和用户信息加密 79
第5章 识别码和寻址 81
5.1 移动用户识别码 81
5.1.1 IMSI 81
5.2.1 编号方案需求 82
5.2.2 MSISDN的结构 82
5.1.3 LMSI 82
5.2 移动台的编号方案 82
5.1.2 TMSI 82
5.2.3 用于PSTN/ISDN路由的移动台漫游号码 83
5.2.4 移动台国际用户数据号码的结构 83
5.2.5 切换号码 83
5.3 位置区识别码和基站识别码 83
5.3.1 位置区识别码的组成 83
5.3.2 基站识别码 83
5.3.3 漫游签约地区识别码 84
5.3.4 位置号码 84
5.4 MSC识别码和位置寄存器识别码 84
5.5.3 分配原理 85
5.5.2 IMEISV的组成 85
5.6 语音组呼和语音广播呼叫实体的识别 85
5.5.1 IMEI的组成 85
5.5 移动台设备识别码和软件版本号 85
5.7 SCCP子系统号码 86
5.8 地域化业务区识别码 86
第6章 空中接口的物理链路层 87
6.1 概述 87
6.1.1 GSM-R系统的主要接口 87
6.1.2 接口协议描述 87
6.1.3 空中接口的基本概念 88
6.2 信道与帧 89
6.2.1 信道配置 89
6.2.2 物理信道与逻辑信道 90
6.2.3 物理信道时隙结构与逻辑信道配置 93
6.2.4 帧偏离与定时提前量 98
6.3 信道编码和交织 99
6.3.1 信道编码 99
6.3.2 交织 100
6.3.3 全速率话音业务信道编码和交织 101
6.3.4 控制信道的编码和交织 103
6.4 LAPDm 105
6.4.1 帧结构 105
6.4.2 误码检测和纠错 105
6.4.3 复用和流量控制 106
第7章 无线测量 107
7.1 无线测量的参数定义 107
7.2 无线测量的流程 108
7.3 无线测量报告的周期 109
7.4 无线测量的数据类型 110
7.4.1 信号电平 110
7.4.2 通信质量 111
7.4.3 移动台与基站的绝对距离 111
7.4.4 优先级 112
7.5 不连续发射 112
7.6 标准平均 113
7.7 短平均 115
7.7.1 当前小区的短平均 115
7.7.2 相邻小区的短平均 117
7.8 测量数据丢失处理 117
7.8.1 准则1 117
7.8.4 准则4 118
7.8.3 准则3 118
7.8.2 准则2 118
7.8.5 参数CellDeletionCount 119
第8章 RACH和PCH信道控制 121
8.1 参数 121
8.2 接入级 122
8.3 RACH信道控制 123
8.4 PCH信道控制 124
8.4.1 寻呼控制参数 124
8.4.2 寻呼过程的控制 126
8.4.3 进入小区的呼叫控制 126
第9章 功率控制 127
9.1 发射功率的参数定义 127
9.2 移动台功率控制 128
9.3 基站功率控制 129
9.4 语音组呼和语音广播呼叫的功率控制 130
9.5 功率控制与切换 130
9.6 功率控制算法 130
9.6.1 逐步算法 131
9.6.2 一步算法 131
9.6.3 增强的一步算法 132
第10章 小区选择 134
10.1 参数 134
10.2 网络选择 134
10.3 初始化小区选择 135
10.3.1 C1准则 135
10.3.2 根据移动台的阶段选择优先级 136
10.4.1 根据移动台的阶段重选小区 138
10.4 小区重选 138
10.3.3 初始化小区选择过程 138
10.4.2 第二阶段移动台的重选参数C2 139
10.4.3 TemporaryOffset的作用 140
10.4.4 CellReselectOffset的作用 140
10.4.5 CellReselectHysteresis的作用 141
10.4.6 RxLevAccessMin的作用 142
10.4.7 系统消息 143
10.5 扩展BCCH 145
10.6 两个BCCH分配列表的管理 145
10.7 空闲模式下相邻小区的频段 146
第11章 越区切换 147
11.1 参数 147
11.2.1 基本原理 148
11.2 概述 148
11.2.2 越区切换准则 149
11.2.3 越区切换中的优先级 149
11.2.4 越区切换的类型 150
11.2.5 同步 150
11.3 小区内的越区切换 152
11.3.1 小区内越区切换 152
11.3.2 多层小区 152
11.3.3 干扰类型 154
11.4 目标小区的排队处理 155
11.4.1 在相邻小区上的接入电平（EXP1） 156
11.4.2 功率估计公式（EXP2） 157
11.4.3 参数HOMarginXX（n）的意义 157
11.4.4 小区的优先级 158
11.4.5 可用小区列表 159
11.5 小区间越区 159
11.5.1 切换准备 159
11.5.2 命令重试 161
11.5.3 捕获切换 162
11.5.4 质量切换 164
11.5.5 电平切换 165
11.5.6 门限值的调节 165
11.5.7 距离切换 166
11.5.8 功率估计切换 167
11.5.9 业务切换 172
11.6 切换的成功与失败以及强迫切换 173
11.6.1 执行切换中失败 173
11.6.3 乒乓式切换的一般保护 174
11.6.2 切换失败后的最短时间 174
11.6.4 强迫切换 176
第12章 通信监督 177
12.1 参数定义 177
12.2 对距离的监督 177
12.2.1 非扩展小区 177
12.2.2 扩展小区 178
12.3 对无线信道的监督 179
12.3.1 对下行链路的监督 179
12.3.2 对上行链路的监督 179
12.4 对移动台的监督 181
12.5 基站对无线资源的监督 181
13.2 信道分配 182
第13章 处理流程 182
13.1 小区选择 182
13.3 鉴权 183
13.3.1 鉴权原理 183
13.3.2 鉴权流程 183
13.4 加密 185
13.4.1 加密原理 185
13.4.2 加密流程 185
13.5 位置更新 186
13.5.1 第一次位置更新 186
13.5.2 VLR内部位置更新 187
13.5.3 VLR之间的位置更新 188
13.7 IMSI分离 189
13.6 IMSI附着 189
13.8 移动台发起呼叫 190
13.9 移动台接收呼叫 191
13.9.1 寻呼流程 191
13.9.2 移动台接收呼叫流程 192
13.10 呼叫释放 193
13.10.1 移动用户发起呼叫释放 193
13.10.2 固网用户发起呼叫释放 194
13.11 越区切换 195
13.11.1 BSC内部切换 196
13.11.2 BSC之间的切换 197
13.11.3 MSC之间的切换 198
14.1 定义和缩写 202
14.2 eMLPP业务概述 202
第14章 增强多优先级与强拆（eMLPP）业务 202
第二部分 GSM-R集群调度业务与功能 202
14.2.1 eMLPP的优先级 203
14.2.2 eMLPP的呼叫建立时间 204
14.2.3 eMLPP的资源抢占 204
14.2.4 eMLPP解决的问题 205
14.3 ISDN MLPP业务 206
14.3.1 业务描述 206
14.3.2 业务的签约和撤销 207
14.3.3 正常规程的调用和操作 207
14.3.4 互连互通的考虑 207
14.3.5 与其他补充业务的结合 207
14.4.2 被叫用户对优先级呼叫的处理和操作 208
14.4.1 优先级选择 208
14.4 eMLPP业务的实现 208
14.4.3 业务实现过程 209
14.4.4 eMLPP业务与其他补充业务的结合 210
14.4.5 eMLPP业务在网络互连中的处理 211
14.5 eMLPP业务的信息存储 211
14.5.1 HLR中存储的信息 211
14.5.2 VLR中存储的信息 212
14.5.3 MSC中存储的信息 212
14.5.4 GCR中存储的信息 212
14.5.5 SIM卡中存储的信息 212
14.6.1 签约 213
14.6.2 建立呼叫 213
14.6 eMLPP的业务功能 213
14.6.3 强拆功能 215
14.6.4 越区切换时的强拆 215
14.7 eMLPP的信令流程 216
14.7.1 与信令有关的呼叫 216
14.7.2 与信令无关的呼叫 220
14.7.3 无线接口上的信息流 220
第15章 语音组呼业务（VGCS） 226
15.1 定义和缩写 226
15.2 VGCS概述 227
15.2.1 VGCS的基本概念 227
15.2.2 VGCS无线信道资源分配的2种方案 229
15.2.3 传输结构 230
15.2.4 VGCS通信中使用的号码 232
15.2.5 组接收模式 233
15.2.7 数据保密性 235
15.2.8 与其他补充业务的结合 235
15.2.6 组发送模式 235
15.3 VGCS对系统的需求 237
15.3.1 VGCS对网元的要求 237
15.3.2 VGCS对移动终端的要求 240
15.3.3 VGCS对会议桥的要求 241
15.3.4 VGCS对Um接口的需求 243
15.3.5 VGCS对A接口的需求 247
15.4 VGCS的会话过程 251
15.4.1 语音组呼建立过程 251
15.4.2 语音组呼通知过程 253
15.4.3 语音组呼通话过程 254
15.4.5 越区切换 255
15.4.4 离开语音组呼 255
15.4.6 终止语音组呼 256
15.4.7 高优先级VGCS的确认过程 256
15.4.8 信令流程 257
15.5 组呼控制（GCC） 262
15.5.1 概述 262
15.5.2 组呼控制的状态 262
15.5.3 建立组呼的控制过程 265
15.5.4 在组呼激活状态期间的控制过程 267
15.5.5 组呼释放、放弃和终止的控制过程 267
15.5.6 状态控制过程 268
第16章 语音广播呼叫业务（VBS） 269
16.2.1 VBS的基本概念 270
16.2 VBS概述 270
16.1 定义和缩写 270
16.2.2 无线信道资源分配 272
16.2.3 传输结构 272
16.2.4 数据保密性 273
16.2.5 与其他补充业务的结合 273
16.3 VBS对系统的需求和应用 274
16.3.1 VBS对网元的需求 274
16.3.2 VBS对终端的需求 276
16.3.3 VBS对会议桥的需求 277
16.3.4 VBS对Um接口的需求 277
16.3.5 VBS对A接口的需求 279
16.4 VBS的会话过程 280
16.4.1 广播呼叫建立过程 280
16.4.4 终止广播呼叫 282
16.4.5 信令流程 282
16.4.2 VBS通话过程 282
16.4.3 离开广播呼叫 282
16.5 广播呼叫控制（BCC） 286
16.5.1 概述 286
16.5.2 建立广播呼叫的控制过程 287
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 289
16.5.4 广播呼叫释放、放弃和终止的控制过程 289
16.5.5 状态控制过程 290
第三部分 铁路特殊业务与应用 292
第17章 功能寻址 292
17.1 号码计划 292
17.2.1 功能寻址的过程 293
17.2 GSM-R功能寻址的实现 293
17.2.2 USSD串格式举例 298
17.2.3 编号方案对功能号的体现 300
17.2.4 中国铁路的特殊情况及其解决方案 304
第18章 基于位置的寻址 307
18.1 概述 307
18.2 接口描述 308
18.3 信息存储 310
18.4 基于GSM-R的列车位置跟踪解决方案 310
18.4.1 无线列调对列车位置跟踪的需求 310
18.4.2 基于GSM-R的LCS的列车位置跟踪的实现 310
18.4.3 基于小区广播业务的列车位置跟踪 313
19.2 无线列调系统的功能和制式 317
19.1 无线列调系统简介 317
第19章 无线列调 317
19.3 无线列调系统的现状 318
19.3.1 同频单工电台组成的无线列调系统 318
19.3.2 半双工独立同步设备组成的无线列调系统 318
19.3.3 单双工兼容制无线列调系统 320
19.4 无线列调系统存在的问题 320
19.5 采用GSM-R网络实现无线列调功能 321
19.5.1 GSM-R满足无线列调需求的功能和业务 321
19.5.2 组网方式 322
19.5.3 无线列调功能实现 323
19.6 GSM-R无线列调系统的优势 328
19.7 无线列调功能的演进和发展 329
20.2.2 系统组成 330
20.2.1 实体定义 330
第20章 调度数据和旅客服务信息传输通道 330
20.2 系统结构 330
20.1 概述 330
20.2.3 系统拓扑结构和物理设备接口 332
20.2.4 系统分层结构 333
20.3 接口数据格式 333
20.3.1 关于接口的说明 333
20.3.2 接口上的数据格式 333
20.4 应用子系统举例 334
20.4.1 概述 334
20.4.2 GPS 334
20.4.4 无线环境监测 336
20.4.3 调度指令 336
20.4.5 移动售票 338
20.4.6 列车移动互联网 338
20.4.7 其他系统 341
第21章 安全数据通道 342
21.1 安全层的业务定义 342
21.1.1 安全层的业务模型 342
21.1.2 安全层提供的业务 342
21.2 安全层协议 343
21.2.1 安全层功能 343
21.2.2 通信过程 345
21.2.3 SaPDU的结构和编码 347
21.2.4 状态转移图 350
21.3.1 配置管理 351
21.3 安全层协议管理 351
21.3.2 错误管理 352
第22章 SIM卡 354
22.1 SIM卡概述 354
22.2 SIM卡的结构和特性 354
22.3 SIM卡对数据存储的要求 355
22.4 SIM卡的软件特性和硬件要求 355
22.4.1 SIM卡的软件特性 355
22.4.2 SIM卡的硬件要求 356
22.5 SIM卡的保密算法和密钥 356
22.6 GSM-R SIM卡上的数据 356
22.8.2 SIM文件系统结构 357
22.8.1 SIM文件系统特性 357
22.8 SIM卡的文件系统 357
22.7 SIM卡的安全传输和存取条件 357
22.9 GSM-R SIM卡上的数据文件 358
22.9.1 GSM必选基本文件EF 358
22.9.2 GSM-R要求的可选GSM基本文件EF 359
22.9.3 GSM-R要求的特定文件（EIRENE文件） 364
22.9.4 编号方案 372
22.10 SIM卡的管理 374
22.10.1 终端管理 374
22.10.2 空中激活管理 374
22.10.3 SIM工具箱 375
22.11 SIM锁定 375
附录 缩略语 376
参考文献 383