摘要：構(gòu)建的高速公路移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該滿足高速公路中各個區(qū)域之間的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)[10]。專門為高速鐵路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的GSM?R系統(tǒng)也非常適合于高速公路移動通信系統(tǒng)的建設(shè)，利用GSM?R系統(tǒng)的優(yōu)勢來完善和提高高速公路移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，構(gòu)建完善的智能交通系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng),智能交通,科技論文發(fā)表

　　高速公路移動通信系統(tǒng)的建設(shè)是智能交通系統(tǒng)的核心，也是難點(diǎn)。本文在分析GSM?R系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和主要業(yè)務(wù)功能的基礎(chǔ)上，提出了利用GSM?R系統(tǒng)構(gòu)建高速公路移動通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對高速公路移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功能和組成模塊進(jìn)行了分析和論證。

　　對于城市公路移動通信系統(tǒng)的建設(shè)，不需要重新建設(shè)專門的城市公路移動通信系統(tǒng)，因?yàn)楣W(wǎng)GSM系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了全部城市公路網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。只需要在公網(wǎng)系統(tǒng)中建設(shè)虛擬網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)城市公路交通系統(tǒng)的指揮調(diào)度與管理[5]。

　　全國高速公路主干網(wǎng)移動通信系統(tǒng)的建設(shè)，利用GSM?R技術(shù)[5]來實(shí)現(xiàn)。通過對GSM?R系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)高速公路的指揮調(diào)度控制，將多個子系統(tǒng)集成于一體，實(shí)現(xiàn)平面調(diào)車通信系統(tǒng)，隧道無線電系統(tǒng)以及用于維修與管理人員通信的無線電系統(tǒng)。

　　1 GSM?R技術(shù)

　　鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(GSM for Railway，GSM?R)是在GSM蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加通信調(diào)度功能和適應(yīng)高速運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能而研發(fā)的無線數(shù)字通信系統(tǒng)[6]，它將現(xiàn)有的鐵路數(shù)據(jù)通信應(yīng)用系統(tǒng)與其他的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)結(jié)合到單一的數(shù)據(jù)通信平臺上。

　　1.1 GSM?R通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　圖1顯示了GSM?R通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。GSM?R通信系統(tǒng)通過其網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)中網(wǎng)關(guān)移動交換中心(GMSC)實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，而且通過通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)中的網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)支持點(diǎn)(GGSN)實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的分組域的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)[7]。

　　網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)負(fù)責(zé)用戶端到端的呼叫、用戶通信數(shù)據(jù)管理、移動性管理以及實(shí)現(xiàn)與固定網(wǎng)絡(luò)的連接功能、用戶的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)交換功能、用戶數(shù)據(jù)的移動性管理、系統(tǒng)安全性管理所應(yīng)具備的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫功能。

　　基站子系統(tǒng)(BSS)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)與某覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動臺(MS)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對空中接口的管理。基站子系統(tǒng)是系統(tǒng)的MS與NSS之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的橋梁[8]。

　　通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)(GPRS)用于實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)之間的交互。

　　智能網(wǎng)系統(tǒng)(IN)的主要功能是實(shí)現(xiàn)功能尋址、位置尋址和管理功能號。

　　固定用戶接入交換系統(tǒng)(FAS)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺、車站臺等終端設(shè)備接入GSM?R網(wǎng)絡(luò)。

　　運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)(OMC)的主要任務(wù)就是管理和監(jiān)控整個GSM?R網(wǎng)絡(luò)，它的一側(cè)連接GSM?R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而另一側(cè)則連接控制計(jì)算機(jī)操作臺和GSM?R的人機(jī)交互接口。

　　1.2 GSM?R數(shù)字移動通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能

　　在成熟的公共無線通信系統(tǒng)(GSM)[9]之上構(gòu)建的GSM?R系統(tǒng)是專門為滿足鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用而開發(fā)的無線通信系統(tǒng)。因而，GSM?R系統(tǒng)具有某些更加完善的業(yè)務(wù)功能子系統(tǒng)，如列車調(diào)度、列車控制和高速列車信息通信等子系統(tǒng)，是一種非常適合于高速鐵路數(shù)據(jù)通信的綜合而高效的無線通信系統(tǒng);同樣地，GSM?R技術(shù)也非常適合于構(gòu)建高速公路網(wǎng)絡(luò)的移動通信系統(tǒng)[8]。GSM?R系統(tǒng)主要承載的業(yè)務(wù)有語音業(yè)務(wù)和調(diào)度業(yè)務(wù)。

　　(1) 語音業(yè)務(wù)

　　GSM?R系統(tǒng)同時(shí)支持固定或者移動設(shè)備用戶之間的話音通話業(yè)務(wù)，其中包括點(diǎn)對點(diǎn)的雙向語音呼叫、點(diǎn)對點(diǎn)的緊急語音呼叫、廣播語音呼叫、組語音呼叫和多用戶語音呼叫，同時(shí)支持短消息業(yè)務(wù)、普通數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用、自動傳真業(yè)務(wù)和列車控制應(yīng)用[9]。

　　(2) 調(diào)度業(yè)務(wù)

　　功能尋址：包括信息注冊/注銷。

　　與位置有關(guān)的尋址：對于某一給定功能的呼叫，選擇其通信路由，搜索到與用戶位置相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)地址。

　　2 GSM?R技術(shù)高速公路移動通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　高速公路網(wǎng)絡(luò)的移動通信系統(tǒng)屬于專用的移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由兩個主要的區(qū)域組成：高速公路網(wǎng)絡(luò)主干線、路段上的各通信中心或者站點(diǎn)(有人通信站或者無人通信站)。

　　2.1 移動匯接網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

　　利用GSM?R系統(tǒng)構(gòu)建高速公路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí)，采用如圖2所示的二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它由移動匯接網(wǎng)TMSC和移動本地網(wǎng)MSC組成。

　　使用GSM?R技術(shù)構(gòu)建高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只需要在整個高速公路網(wǎng)絡(luò)的少數(shù)幾個大區(qū)域內(nèi)設(shè)置移動匯接網(wǎng)TMSC，而且TMSC網(wǎng)絡(luò)之間使用網(wǎng)狀網(wǎng)連接。這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架在保障數(shù)據(jù)通信質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，節(jié)約了技術(shù)投資成本。

　　2.2 高速公路移動通信系統(tǒng)中GSM?R本地網(wǎng)設(shè)計(jì)

　　高速公路移動通信系統(tǒng)中的GSM?R業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的主要組成設(shè)備有[11]：移動交換中心(MSC)、網(wǎng)關(guān)移動交換中心(GMSC)和歸屬位置寄存器(HLR)等功能設(shè)備。

　　在高速公路移動通信系統(tǒng)中，移動交換中心MSC的配置原則如下：

　　在高速公路移動通信系統(tǒng)的GSM?R網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，一個移動交換中心MSC可以應(yīng)用于多個區(qū)域，因此，移動交換中心MSC的設(shè)置需要考慮地理環(huán)境的因素。

　　在大的區(qū)域內(nèi)，盡量設(shè)置較大容量的交換設(shè)備，對于業(yè)務(wù)量不多的移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)不設(shè)置單獨(dú)的MSC。

　　移動交換中心MSC應(yīng)該盡量設(shè)置在高速公路路段管理的通信中心或者道路管理信息化的信息流中心。

　　2.3 信令與接口

　　(1) GSM?R系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)交換點(diǎn)(SSP)點(diǎn)均包括MSC、歸屬位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)、短消息中心(SMSC)等，而且所有信令點(diǎn)均采用直連方式。

　　(2) GSM?R系統(tǒng)的各個MSC之間均為E1數(shù)字接口，使用24位信令點(diǎn)編碼的七號信令。

　　(3) MSC與BSC之間的信息傳輸使用El數(shù)字接口，使用14位信令點(diǎn)編碼的七號信令。

　　(4) GSM?R系統(tǒng)與HLR、SMSC之間的信息傳輸使用El數(shù)字接口，使用24位信令點(diǎn)編碼的七號信令[12]。

　　(5) GSM?R系統(tǒng)與專用調(diào)度模塊、確認(rèn)中心(AC)、RBC之間的數(shù)據(jù)通信使用El數(shù)字接口，使用ISDN信令。

　　2.4 網(wǎng)間相互通信

　　(1) GSM?R系統(tǒng)的移動電話網(wǎng)通過MSC與高速公路系統(tǒng)的專用電話網(wǎng)相連。

　　(2) 根據(jù)GSM移動電話網(wǎng)絡(luò)高速公路系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)管理體制的需要，與公眾通信網(wǎng)(包括中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、電信運(yùn)營商等運(yùn)營商的PSIN，PLMN，IP網(wǎng))預(yù)留互聯(lián)條件。

　　2.5 GSM?R系統(tǒng)同步時(shí)鐘

　　(1) GSM?R網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的同步時(shí)鐘

　　GSM?R系統(tǒng)的同步時(shí)鐘采用的是主從同步方式，該系統(tǒng)的數(shù)字同步基準(zhǔn)使用的是公用數(shù)字同步網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2) GSM?R網(wǎng)內(nèi)同步時(shí)鐘

　　MSC與BSS之間的數(shù)字鏈路同時(shí)作為它們之間同步鏈路，BSS從MSC中獲取所需要的同步時(shí)鐘信號。