语音模拟电路_铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）

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铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）（integrated digital mobile communicationsystem for railway）采用GSM-R数字技术体制，能够满足铁路客货运输、公务通信、物流管理等需要的，提供语音、数据、静止图像等综合业务的移动通信系统。

GSM-R的起源 国际铁路联盟（UIC）在1992年提出采用GSM-R发展新一代铁路数字移动通信的建议，并得到许多国家和工业组织的响应。GSM最初是欧洲特别移动小组（Group SpecialMobile）的缩写，现在则是全球移动通信系统（GlobalSystem for Mobilecommunication）的简称，截止到2003年11月底的统计，GSM是世界上应用最广泛的第二代数字移动通信标准。GSM-R是GSM for railway的英文缩写，其意为铁路综合数字移动通信系统。1997年，24个国家的32个铁路组织签署了谅解备忘录。此后，欧洲委员会确定GSM-R作为欧洲新一代铁路综合无线通信系统标准。2002年7月5日欧洲邮政与电信管理委员会（CEPT）根据欧委会的1996/48/EC和1999/569/EC 指令文件，颁布了ECC/DEC/（02）05 指令文件，为欧洲铁路综合数字移动通信网络指配了876～880/921～925MHz专用频带，从而为GSM-R在欧洲的实施奠定了坚实基础。同时期，为实施智能铁路运输系统，，UIC提出构建基于GSM-R无线通信平台的欧洲列车控制系统（ETCS），并且，在GSM-R和ETCS的基础之上发展欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)。

中国铁路在多年研究和探索的基础之上，根据中国经济远景发展规划对铁路运输现代化的需求，分析世界铁路市场技术装备的现状和发展趋势，结合中国铁路运输的实际情况和需要，确定GSM-R作为发展铁路综合数字移动通信网络的技术体制，建设具有无线列调、区间移动通信、应急通信、调度指令/车次号传输、编组站/车站综合移动通信、组合列车多机车同步控制信息传输、尾部风压检测信息和控制指令的传输、机况/弓况信息传输、铁路沿线的固定无线接入、公务移动通信、旅客列车移动信息传输等功能的无线通信系统。同时，中国列车控制系统（CTCS）第三级采用GSM-R发展固定闭塞的列车运行控制系统，CTCS第四级采用GSM-R发展移动闭塞的列车运行控制系统。为此，信息产业部信部无函〔2003〕394号文批准了中国铁路GSM-R所使用的频段，为GSM-R的实施铺平了道路。

技术特征 GSM-R技术是GSM在铁路方面的应用，它采用标准的GSM Phase 2+技术和为铁路专用的频段。GSM技术经历了Phase 1，Phase 2，Phase 2+等阶段，GSM规范从1992年公布以来，一直在不断地完善和发展，出现了许多版本：R1996，R1997，R1998，R1999。Phase 1和Phase 2阶段规范只提供语音、传真、文本短消息、电路交换数据业务。在Phase 2+阶段引入了许多新业务，包括：通用分组无线业务（GPRS）、定位通信业务（LCS）、智能网业务（IN）、高级语音呼叫业务（ASCI）、虚拟归属环境（VHE）等。GSM全速率语音编码方案为RPE-LTP-LPC（规则脉冲激励-长期预测-线性预测编码），速率为13kbit/s），其包含的技术主要有全速率不连续传输（DTX）、全速率语音活动检测（VAD）、全速率舒适噪声插入、全速率丢失语音帧内插和静默等。GSM无线接入为时分多址（TDMA），调制方式为高斯最小频移键控（GMSK），载波间隔为200kHz，载波调制速率为270.833 kbit/s，一个载波8个时隙。GSM分为逻辑信道和物理信道，物理信道是指由载波频率号、时隙号确定的、承载消息的最小物理资源；逻辑信道是指承载用户信息或信令信息的消息。逻辑信道又分为业务信道和控制信道，前者是指承载语音或用户数据的消息；后者是指承载信令信息的消息。GSM的信道编码采用系统分组编码、卷积编码、交织、重序相结合的方案，具有很强的检纠错能力。为适应高速率电路交换数据业务的需要，在GSM Phase 2+中引入了高速调制方式——8元相移键控（8PSK）。为满足大容量网络的需要，引入了半速率语音编码方案，速率为6. 5 kbit/s。

业务与功能GSM-R的业务与功能为铁路移动通信提供了标准的服务平台。它基于GSM的基本电信业务，利用了高级语音呼叫业务（ASCI），提供铁路特有的调度业务和各种应用。GSM-R业务与功能分为4 个层次。第一层为GSM基本电信业务，包括GSM标准中定义的基本承载业务、终端业务和补充业务。基本承载业务主要包括无限制数据信息（UDI）、3.1kHz音频信息、异步分组组装/分拆信息（PAD）、同步分组信息；终端业务主要包括语音、短消息、传真和语音组业务；补充业务是对基本电信业务的补充，包括优先级业务、号码识别、呼叫转移、多方通话、呼叫禁止等业务。第二层为高级语音呼叫业务，包括增强多优先级与强拆（eMLPP）、语音组呼业务（VGCS）和语音广播业务（VBS）。第三层为铁路基本业务，根据铁路的特殊需求为使用者定义了一些特殊功能，包括功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基于位置的寻址，这些业务体现了铁路用户的移动性和身份的多样性。第四层为铁路应用，是根据我国铁路通信的需求和实际制定的功能应用，包括调度通信、列车自动控制、区间移动通信、旅客业务、尾部风压检测、高速数字通信、铁路紧急通信、早面调车、轨道维护和远程控制等。第一、二、三层是基础和平台，第四层是建立在基础之上开发的具体应用。

移动台（Mobile Station） GSM-R移动台是指接入GSM-R网络的用户设备，由移动设备（ME，Mobile Equipment）和SIM卡构成。移动台可以是单独的移动终端（MT，Mobile Terminal），或者是移动终端直接与终端设备（TE，Terminal Equipment）相连接而成，或者是移动终端（MT）通过终端适配器（Terminal Adapter）与终端设备（TE）相连接而成。根据应用情况，移动台有3种类型：MS-0，具备支持某种业务功能（例如通话功能）的移动终端；MS-1，提供S接口，支持ISDN用户网络接口建议的标准终端；MS-2，具有移动终端的功能，支持国际电信联盟（ITU）X系列，V系列接口建议的非ISDN标准终端。根据任务和工作环境，GSM-R移动台分为：机车台，给列车司机使用；通用电台，给铁路公务人员使用；作业电台，给参加列车运行的人员使用，如调车作业和现场维护。

GSM-R移动台的业务和功能包括：通过无线接口接入GSM-R数字移动通信网；支持话音传输、短消息业务、传真业务、语音组呼业务、语音广播业务等终端业务和承载业务；支持增强多优先级与强拆业务（eMLPP）、用户到用户信令（UUS）业务、多方通话业务等补充业务；支持功能寻址、基于位置的寻址、调车作业模式、同一列车上的多司机通信、铁路紧急呼叫等铁路特定的业务；对用户数据和信令单元进行加密；语音编解码和信道编译码，完成无线信道速率和用户数据速率之间的适配；协助进站子系统完成切换；提供友好的人机接口（MMI），完成相关的交互功能。

移动台的用户识别模块（SIM）是一张带有微处理器的IC卡片，由于CPU，RAM，ROM，EPROM及串行通信单元等部分组成。GSM-R的SIM卡内存储4类信息：一是与卡和持卡者特征有关的信息；二是GSM网络操作所需的信息，例如国际移动用户身份识别号（IMSI）、加密键Kc、用户密钥Ki、鉴权算法等；三是拨号号码、网络承载性能、短消息业务信息等；四是与铁路应用相关的信息，例如功能号、语音组ID、紧急呼叫确认、调车信息等。GSM-R系统通过SIM卡来识别移动用户。

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