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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 IMSI86

5．1．2 TMSI87

5．1．3 LMSI87

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 LAPDm110

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1122

7．8．2 准则2123

7．8．3 准则3123

7．8．4 准则4123

7．8．5 参数CellDeletionCount124

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 2144

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BCCH150

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EF362

21．9．2 GSM-R要求的可选GSM基本文件EF363

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