GSMR无线系统组成及原理课件.ppt
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- GSMR 无线 系统 组成 原理 课件
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1、广州通信段GSMR无线系统组成及原理无线系统组成及原理2022年6月15日1广州通信段2022年6月15日2内容提纲内容提纲一、GSM-R系统组成原理二、BTS基站、 MU、RU、漏缆监控原理及故障处理广州通信段2022年6月15日3GSM在我国铁路运输系统中的应用在我国铁路运输系统中的应用1、提供调度通信及语音通信2、向列车发送调度命令信息3、向列车提供CSD数据(时速300KM/H以上的C3列控信息)4、特殊的通信业务:组呼业务(299、210常用)、广播业务、智能网业务。广州通信段2022年6月15日4GSM在我国铁路运输系统中的应用在我国铁路运输系统中的应用调度通信业务:广州通信段20
2、22年6月15日5向机车传送调度命令信息向机车传送调度命令信息广州通信段2022年6月15日6传送传送C3数据业务数据业务广州通信段2022年6月15日7特殊业务特殊业务1、229组呼:是指相邻三小区的呼叫,也就是受该三小区服务的用户都被呼起。 210组呼:是指受本小区服务用户都被呼起。2、智能网业务:是指短号呼叫、车次号呼叫、记车号呼叫等。广州通信段2022年6月15日8 一、一、GSM-R系统组成原理系统组成原理1、要实现GSM-R功能在沿线就必须安装很多的基站,安装了基站还必须成环,再组成系统。2、下面以武广线为例介绍GSM-R的组网模式。广州通信段2022年6月15日9GSM-R总体介
3、绍总体介绍 GSM-R通信系统是基于GSM技术的铁路专用数字移动通信系统。 我国GSM-R上行使用885MHZ-889MHZ ,下行使用930MHZ-934MHZ。我国GSM-R一般采用单网或单网交织覆盖的组网方式。广州通信段2022年6月15日10交织覆盖的组网方式交织覆盖的组网方式 传 输 环 的 方 式 武 广 线广州通信段2022年6月15日11交织覆盖的组网方式交织覆盖的组网方式基站基站2M环的组网方式环的组网方式广州通信段2022年6月15日12交织覆盖的组网方式交织覆盖的组网方式交织覆盖的场强分布BSCMSC广州通信段2022年6月15日13交织覆盖的组成(郴州交织覆盖的组成(郴
4、州乐昌区间)乐昌区间)广州通信段2022年6月15日14交织覆盖的组网方式(以武广线为例)交织覆盖的组网方式(以武广线为例)1、武广线沿线基站分为奇数基站和偶数基站。由沿线左右两侧的32芯光缆分别组成奇数环和偶数环。上图中耒阳西郴州西WG2001-WG2021基站组成的传输奇数环。广左的5、6纤和广右的5、6纤组成环,广左的7、8纤和广右的7、8纤分别作为备用。2、奇数环和偶数环中的35个基站组成基站2M环。上图是WG2212、WG2214和韶关站3个基站构成的偶数环。3、根据基站2M环图我们只要找到2M头在0NS2000和BTS240的对应位置,就能很快的判断处理Abis和bprot的基站环
5、告警。广州通信段2022年6月15日15GSM-R系统组成系统组成 基站子系统由下面三个子系统组成基站子系统由下面三个子系统组成1、基站子系统(基站子系统(BSS) 2、网络子系统(网络子系统(NSS) 3、操作和维护子系统(操作和维护子系统(OSS) 广州通信段2022年6月15日16GSM-R系统的网络结构系统的网络结构OSS管理子系统管理子系统NSS网络交换子系统网络交换子系统BTSCell 1Cell 2Cell 3BTSBSS基站子系统基站子系统公众交换电话网络公众交换电话网络 (PSTN)ISDN, PSDNMSUm (无线接口无线接口)OMN 接口接口 (X。25)BSSHLR-
6、AUC信令系统信令系统 No。7 SS7OMC-SOMC-RBSCEIRTRAUGMSCVLRA-接口接口Abis 接口接口MSCVLRGCR广州通信段2022年6月15日17GSM-R系统系统GSM-R移动网络由三个子系统组成,其基本结构如上图 。移动台是接入GSM-R网络的用户设备,包括移动终端(ME)和终端设备(TE),或通过终端适配器与ME连接的TE。移动台除了具有通过无线接口(Um)接入到GSM-R系统的一般处理功能外,还为移动用户提供了人机接口。广州通信段2022年6月15日18基站子系统(基站子系统(BSS)基站收发信机(BTS)基站控制器(BSC)编译码和速率适配单元(TRAU
7、)广州通信段2022年6月15日19基站子系统使用基站子系统使用 的频率的频率广州通信段2022年6月15日20基站子系统的频率频点对应表基站子系统的频率频点对应表GSM-R中中999和和1019这两个频点作为保护间隔,没采用这两个频点作为保护间隔,没采用频率MHZ885 885.2 885.4 885.6 885.8886 886.2 886.4 886.6 886.8930 930.2 930.4 930.6 930.8931 931.2 931.4 931.6 931.8频点999100010011002100310041005100610071008 频率MHZ887 887.2 88
8、7.4 887.6 887.8888 888.2 888.4 888.6 888.8889932 932.2 932.4 932.6 932.8933 933.2 933.4 933.6 933.8934频点10091010101110121013101410151016101710181019广州通信段2022年6月15日21基站子系统(基站子系统(BSS)BTS主要负责与一定覆盖区域内的移动台(MS)进行通信,并对空中接口进行管理。BSC用来管理BTS与MSC之间的信息流。BTS与BSC之间通过Abis接口通信。BSS中编码速率适配单元(TRAU),它实现了GSM-R编码速率向标准的PST
9、N或ISDN速率的转换。TRAU与BSC通过Ater接口连接。广州通信段2022年6月15日22BSS基站子系统结构基站子系统结构TCUBSCOMC-RMSC无线无线接口接口A接口接口Ater 接口接口Abis 接口接口NSSBSSOMN接口接口公众电话网公众电话网MSMSBTS室内室内BTS室外室外BTSSunStorEdge A5000无线接口无线接口广州通信段2022年6月15日23基站收发信机(基站收发信机(BTS)BTS主要负责与一定覆盖区域内的移动台(MS)进行通信,并对空中接口进行管理。BTS由天线、耦合系统、收发信机(TRX)及基站公共功能(BCF)组成。可以把它看成一个复杂的
10、无线调制解调器。 广州通信段2022年6月15日24基站收发信机(基站收发信机(BTS)耦合系统是天线与每个小区的收发信机之间的接口。BCF通过Abis接口与BSC相连,它的功能是将语音和用户数据信道合成以后发送给BSC和将信令信道合成以后发送给BSC。此外,BCF还具有以下功能:Abis接口管理,时隙分配,外部警报等。广州通信段2022年6月15日25基站收发信机(基站收发信机(BTS)TRX是BTS中最主要的设备。一台TRX管理着一个TDMA帧,也就是说管理8个物理信道。TRX的功能有:进行编码、加密、调制,然后将射频信号馈送给天线;将信号解密、均衡、然后解调;移动呼叫检测;上行链路信道测
11、量;定时提前量的测量;跳频。 广州通信段2022年6月15日26BTS的物理信道的物理信道MS3ARFCN100010101019FDMABTS0TDMAsTS7nn-1n+1MS2MS1time广州通信段2022年6月15日27BTS结构和功能结构和功能发射耦合器发射耦合器接收耦合器接收耦合器天线天线耦合系统耦合系统BCF(基站公共功能基站公共功能)BSCTRX (收发信机收发信机)Abis接口接口-编码,编码, 加密,加密, 调制,调制, 然后将射频信然后将射频信号馈送给天线号馈送给天线-将信号解密,将信号解密, 均衡,均衡, 然后解调然后解调 -移动呼叫检测移动呼叫检测-上行链路信道测量
12、上行链路信道测量-定时提前量定时提前量- 跳频跳频- 将语音和用户数据信道合成以后送给将语音和用户数据信道合成以后送给BSC - 将信令信道合成以后送给将信令信道合成以后送给BSC双工器双工器- 天线与每个小区的收发信机之间的天线与每个小区的收发信机之间的 接口接口BTS广州通信段2022年6月15日28基站控制器(基站控制器(BSC)主要包括: 1、一个处理单元 2、一个交换矩阵单元和中继控制单元(PCM和X.25)。广州通信段2022年6月15日29BSC结构和功能结构和功能BTSAbis 接口接口A 接口接口-对对BTS无线资源管理无线资源管理-小区之间越区切换小区之间越区切换-通信信道
13、安排通信信道安排BTS之间的频率之间的频率重新分配重新分配-BTS时间和频率同步时间和频率同步-控制频率跳变控制频率跳变- 等等等等O&M至网络子系统至网络子系统PCM控制器控制器PCM控制器控制器处理单元处理单元交换矩阵交换矩阵BSCX。25控制器控制器广州通信段2022年6月15日30基站控制器(基站控制器(BSC)BSC通过处理单元和X.25控制器从运营管理与维护(O&M)中心下载新的软件版本。反过来,在周期性询问或传送时,BSC将所有关于O&M的数据缓冲并转送到O&M中心。BSC一边与移动交换中心(MSC)连接,另一边与BTS连接。 广州通信段2022年6月15日31编译码和速率适配单
14、元(编译码和速率适配单元(TRAU)TRAU由编译码器,控制器和外部PCM接口组成。它通过Ater接口与BSC相连,通过A接口与MSC相连。从传输成本角度考虑,编码/速率适配单元(TRAU)放置在MSC更具优势,这里我们还是按放置BSS考虑的。广州通信段2022年6月15日32速率适配单元速率适配单元( (TRAU)TRAU)结构及功能结构及功能外部外部 PCM接口接口BSCMSC编译码器编译码器编译码器编译码器控制器控制器Ater接口接口A接口接口E1中继线中继线120路用户信道路用户信道T1 中继线中继线92路用户和路用户和 控制信道控制信道将将13 kbps GSM 语音帧格式转换成语音
15、帧格式转换成64 kbps T1 PCM -律或律或 E1 PCM A-律帧格式律帧格式 E1 中继线中继线 = 31路用户信道路用户信道T1 中继线中继线 = 24用户信道用户信道 将用户数据流路由至相应的将用户数据流路由至相应的互联功能互联功能TRAU广州通信段2022年6月15日33编译码和速率适配单元(编译码和速率适配单元(TRAU)TRAU能够将13kbit/s话音(或数据)复用成两路传输,即转换成标准的64kbit/s数据。在BTS中,13kbit/s话音(或数据)通过插入附加同步数据补偿,使插入数据后的速率变为16 kbit/s。TRAU将13kbit/s语音转化成64kbit/
16、s的T1律PCM时隙或者E1 A律PCM时隙。接下来,TRAU将用户数据流路由到一种适合的设备上,这种设备是指具有互连互通功能的接收方调制解调器。广州通信段2022年6月15日34编译码和速率适配单元(编译码和速率适配单元(TRAU)值得注意的是,TRAU在Ater接口上,有四个业务信道是在64kbit/s PCM电路上复用,一个T1中继线携带多达92个用户和控制信道,一个E1中继线携带多达120个用户和控制信道。广州通信段2022年6月15日35网络子系统(网络子系统(NSS)交换网络子系统(NSS)主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。网络和交换子系统由MSC
17、、服务器和数据库组成,由B-H标准接口链接。广州通信段2022年6月15日36网络子系统(网络子系统(NSS)基本的NSS由六个功能实体组成,分别是:移动交换中心(MSC),归属位置寄存器(HLR),拜访位置寄存器(VLR),设备识 别 寄 存 器 ( E I R ) 和 互 连 功 能 单 元(IWF)。另外,NSS中还可以有实现语音组呼和语音广播的实体(GCR),用于短消息业务的短消息服务中心(SMS-SC)和统计服务器,这些功能实体可以根据具体的需要进行选择。 广州通信段2022年6月15日37NSS结构结构 VLR MSC GMSC GCR BSS IWF 统计服务器 GCR HLR
18、VLR AUC EIR SMS-SC 统计服务器 IWF BSS 其他GSM-R PSTN ISDN 其他GSM-R PSTN ISDN B 接口 D 接口 G 接口 I 接口 I 接口 H 接口 C 接口 B 接口 E 接口 F 接口 F 接口 E 接口 E 接口 A 接口 A 接口 广州通信段2022年6月15日38NSS结构结构1、B接口 B接口位于MSC与VLR之间。VLR存储移动用户在非归属MSC区漫游的数据,MSC要想知道某一移动台在自己管辖的区域内当前的位置可以随时向VLR查询。如果用户在漫游的MSC中需要激活一项新的业务或更改用户数据时,该MSC通过VLR告知用户的HLR做具体
19、的数据资料变化。在B接口上的信令是非标准化的。广州通信段2022年6月15日39NSS结构结构2、C接口 C接口位于GMSC与HLR之间。GMSC通过C接口向HLR查询用户的呼叫或短消息的路由信息。这一接口上的信令使用移动应用部分(MAP)。广州通信段2022年6月15日40NSS结构结构3、D接口 D接口位于HLR和VLR之间,用来交换移动台的位置信息和管理用户数据。 VLR要告知HLR所辖移动台的位置,同时在位置更新或呼叫建立时还要向HLR提供移动台的漫游号码。HLR要将移动用户定制的所有业务信息告知VLR,以便用户在其他MSC区漫游时也能获得各种已定制电信业务。当移动用户漫游到新的区域时
20、,HLR还要通知前一个VLR注销用户的临时数据信息。 广州通信段2022年6月15日41NSS结构结构4、E接口 当移动台在通话进行的过程中从一个MSC区移动到另一个MSC区时,要保证切换过程中通信的连续性,就要求两个MSC之间在切换的初始化和结束过程中通过E接口交换数据。 当移动台之间进行短消息通信时,必须由MSC与SMS-SC进行交流。这时MSC与SMS-SC之间也通过E接口进行数据交换。在这一接口上的信令使用MAP。 广州通信段2022年6月15日42NSS结构结构5、F接口 F接口用于MSC和EIR之间交换数据。EIR要先验证移动台的IMEI号的有效性,然后MSC才能根据结果决定是否提
21、供服务。在这一接口上的信令使用MAP。广州通信段2022年6月15日43NSS结构结构6、G接口 当移动台从一个VLR区移动到另一个VLR区时,需要进行位置登记,这时两个VLR之间需要进行数据交换。在位置登记的过程中,新的VLR将从旧的VLR中获取移动台的IMSI号和鉴权参数。在这一接口上的信令使用MAP。广州通信段2022年6月15日44NSS结构结构7、H接口 H接口位于HLR和AUC之间。移动用户先向HLR发起请求获取加密和鉴权信息,HLR再向AuC请求获取数据,HLR中不保留从AuC来的数据。这一接口上使用的协议是非标准化的。广州通信段2022年6月15日45NSS结构结构8、I接口
22、I接口位于GCR和MSC之间。当有语音组呼或语音广播的需求时,MSC向GCR查询相应的语音组呼和语音广播呼叫参考的数据。这一接口上使用的协议是非标准化的。 广州通信段2022年6月15日46移动交换中心(移动交换中心(MSC)移动交换中心(MSC)是NSS的核心,它包含了MSC区的所有交换功能。MSC考虑了用户的移动性,管理一些特殊的过程,如位置登记和更新,越区切换,它还负责对无线资源进行管理,这些是它与固定网络交换机的主要差别。广州通信段2022年6月15日47MSC内部结构内部结构 X.25 连接器 交换 MSC BSS 定时 generator CCS7 连接器 E1/T1 trunks
23、 E1/T1 trunks 命令单元 计算机和外围设备模块 - 呼叫建立的协调. - 位置登记. - 切换管理 - 数据统计 - 互连功能. - 与BSS的同步. - 与短消息服务中心的网关功能. - 回波消除的处理 回波消除 命令总线 到其他MSC To PSTN / 互连模块 广州通信段2022年6月15日48移动交换中心(移动交换中心(MSC)通常把移动用户进行初始注册的MSC称为归属MSC(HMSC),其它的MSC称作拜访MSC(VMSC)。如果GSM-R网络收到的一个呼叫不能查询HLR,这时将此呼叫路由到一个特定的MSC,由此MSC在相应的HLR中进行查询,找到被叫移动台所在的位置。
24、这种具有路由功能的MSC就称作网关MSC(GMSC),它通常还作为固定网络和移动网络之间的一个接入单元,提供业务和功能的接入。广州通信段2022年6月15日49移动交换中心(移动交换中心(MSC)MSC的核心是交换功能,除此之外,MSC要提供与NO.7信令网、其他固定网络、BSS和一些外部设备的连接。MSC与其他网络互连时可以采用E1中继线,提供31路用户信道,或采用T1中继线,提供24路用户信道。在MSC中为了克服回波干扰,采用回波消除器。回波干扰是指当有用信号的反射信号有一定的时延和足够的强度时,就能产生一种与有用信号相区别的有害干扰。回波消除器用来消除或减少回波对有用信号的干扰。广州通信
25、段2022年6月15日50归属位置寄存器归属位置寄存器( (HLR)HLR) 用户管理中心用户管理中心HLR永久纪录永久纪录- MSISDN- IMSI- 用户业务用户业务临时纪录临时纪录-VLR地址地址-加密参数加密参数 (Kc, Sres, Rand)广州通信段2022年6月15日51归属位置寄存器归属位置寄存器( (HLR)HLR)归属位置寄存器(HLR)是NSS四个重要的数据库之一,实现对移动用户的管理。一个GSM-R网络中可以有不只一个HLR 。HLR中存储的是在网络中永久注册的移动用户的静态数据信息和一些临时动态数据信息。广州通信段2022年6月15日52AUC加密加密A3, A8
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