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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 IMSI81

5.2.1 编号方案需求82

5.2.2 MSISDN的结构82

5.1.3 LMSI82

5.2 移动台的编号方案82

5.1.2 TMSI82

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 LAPDm105

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1117

7.8.4 准则4118

7.8.3 准则3118

7.8.2 准则2118

7.8.5 参数CellDeletionCount119

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C2139

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BCCH145

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 GPS334

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EF358

22.9.2 GSM-R要求的可选GSM基本文件EF359

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