GSM——R手持终端剖析

新型数据通信方式GSM-R手持终端的实现1 GSM-R手持终端功能概述铁道部已确定以GSM-R系统作为中国铁路无线通信平台，因此，以GSM-R为平台建立综合无线通信系统，为GSM-R网络的各种作业提供无线通信手段和设备已迫在眉睫。

WT588D接收端反应速度较快，整个语音信息从触发到播放并发送BUSY反馈信号的时间不到5ms，能在速度上很好的迎合整套系统所追求的速率。

在配套软件方面，从语音编辑到下载语音工程，操作都趋向简易模式，不仅能很好的被资深设计者使用，而且也适合入门者做实验测试。

GSM-R手持终端在编组站中有着特殊的应用。

编组站的作业以小组为单位，完成调车、编组工作。

小组的每位成员均配备GSM-R专业手持终端，并根据职务要求的不同，具有各自的功能。

本文主要介绍语音回示功能的实现方式。

调车长发出的调度指令种类是有限的，因此，GSM-R手持终端可以先预存相应指令的语音信息，然后根据收到的调度指令，播放出相应的语音。

这个功能是编组站手持终端必备的功能，本文采用ATMEGA48和WT588D语音芯片完成此功能，并采用一种全新的方法高效完成ATMEGA48与WT588D语音芯片之间的通信与控制，完全发挥了ATMEGA48高速的特点。

2 器件简述本文采用WT588D语音芯片与ATMEGA48之间的SPI控制接口，完成所需要的语音回示功能。

ATMEGA48是AVR单片机的一个型号，AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。

所有的寄存器都直接与算术逻辑单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。

它还废除了机器周期，采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，可高速执行指令。

这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。

铁路数字移动通信系统（ＧＳＭ Ｒ）⼿持终端第１部分：技术
要求
设备分类和组成
ＧＳＭ-Ｒ⼿持终端设备是指在ＧＳＭ Ｒ⽹络中能实现或获得业务服务的⼿持移动设备，可分为ＧＰＨ和ＯＰＨ。

ＧＰＨ主要⽤于铁路各类管理⼈员、与铁路业务相关的⼈员话⾳和数据通信。

ＯＰＨ⽀持调度通信业务，主要⽤于列车、车站、编组场、沿线区间及其他铁路作业区的各⼯种⼯作⼈员话⾳和数据通信。

⼿持终端主要由主机（含显⽰屏、键盘、天线、麦克风和扬声器）、电池、充电器、外置⽿机麦克风等组成。

ＧＰＨ可采⽤物理键盘或虚拟键盘，ＯＰＨ应有物理键盘。

结构要求
ＧＰＨ和ＯＰＨ结构要求：
ａ）ＧＰＨ：长不⼤
于１５０ｍｍ，宽不⼤于８０ｍｍ，厚不⼤于３０ｍｍ，重量（含电池）不⼤于２２０ｇ；
ｂ）ＯＰＨ：长不⼤于１５５ｍｍ，宽不⼤于６７ｍｍ，厚不⼤于４０ｍｍ，重量（含电池）不⼤于２８０ｇ。

功能要求
业务要求。

GSM-R编组站手持终端及其软件设计的开题报告1. 研究背景GSM-R系统是铁路专用无线通信系统，是欧洲铁路行业标准之一。

作为铁路行业通信的主要手段，GSM-R系统的稳定性、可靠性以及通信效率起着非常重要的作用。

在铁路通信系统的使用中，由于特殊的环境和使用要求，手持终端是不可或缺的一部分。

基于此，通过研究设计GSM-R编组站手持终端及其软件，可以提高GSM-R系统通信效率和可靠性，同时也能提高铁路行业的安全性和效率。

2. 研究目的本文旨在设计一款GSM-R编组站手持终端及其软件，实现以下目标：1）接收、处理并发送GSM-R系统的各种信息。

2）支持语音通话、短信和数据传输功能。

3）支持调度工作，如录音、广播等功能。

4）能够抵御铁路行业特殊环境的干扰。

3. 研究内容本文将分为以下几部分：1）分析需求，设计GSM-R编组站手持终端的硬件结构，选择合适的传输方式和标准，同时考虑终端电力消耗等因素。

2）设计GSM-R编组站手持终端软件，包括通信协议、信息处理方式、用户接口和功能实现等方面。

3）进行软硬件联合试验，对终端进行验证和性能测试。

4. 研究方法本文将采用以下研究方法：1）文献研究，结合已有研究、标准和技术文献，了解GSM-R系统的基本原理和发展趋势。

2）需求分析，分析GSM-R编组站手持终端的使用环境、通信要求以及功能需求，制定系统设计规定。

3）设计方案，包括硬件结构设计和软件设计两个方面。

4）实现调试，对系统硬件、软件进行联调测试和性能评估。

5）对研究结果进行总结、分析和评价。

5. 研究意义通过本文的研究，可以设计出一款适用于铁路行业特殊环境的GSM-R编组站手持终端和相应的软件系统，以提高铁路行业通信效率和可靠性。

同时，也可以为GSM-R系统的发展提供借鉴和参考。

另外，本文的研究方法和方案也具有一定的推广和应用价值。

6. 预期成果通过本文的研究，将实现以下成果：1）GSM-R编组站手持终端的硬件结构设计，以及适合特殊环境的电源储备和耐用度。

GSM-R手持机使用说明(本说明适用于GPH610和OPH810型号)GSM-R手持机是指专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统手机，简称为吉时玛手机。

GSM-R配的SIM卡称为MSISDN号，如。

吉时玛手机的功能菜单有“呼叫记录”“薄”“工具”“短消息”“GSM-R”等功能菜单，其中“GSM-R”为铁路吉时玛手机专用菜单，配合专用SIM使用的。

其它菜单同普通手机一样。

“GSM-R”菜单功能又受到所配SIM卡的权限限制。

如工区所配SIM卡不能注册司机车次功能号，不能发起210组呼等限制。

吉时玛手机使用说明如下：1． GSM-R手持台用户类别调度通信用户：司机、助理值班员（车务应急值守人员）、随车机械师；其它用户：通信、信号、工务、供电维护人员，列车长，公安人员，有关管理人员。

2． GSM-R手持台呼叫方式2.1 常规功能的使用（1）GSM-R手机只能实现手机与铁路的互打，不支持与移动、联通、电信的互打。

（2）GSM-R手机拨打GSM-R手机，直接拨打对方（如，手机上会显示来电和来电）。

（3）使用GSM-R手机拨打铁路：901—0441—铁路5位（其中0441为铁路长途区号）。

（4）铁路拨打GSM-R手机：018—0—手机。

（其中018为铁路区号，3字头的铁路暂时不能拨打GSM-R手机）。

2.2 功能号呼叫方式该拨叫方式适合调度通信用户，列车长。

使用功能号呼叫前提是被叫用户必须进行功能号网络注册（注册方式见下文“3. ”）。

用户直接拨打功能号即可发起呼叫。

例1：通过车次功能号呼叫D333次动车司机，可以直接拨打2006833381（“2”表示使用车次功能号呼叫，“0068”表示“D”，“333”表示1-5位可变长度的车次号数字位，“81”表示本务司机手持台）；如果呼叫D333次列车长，可以拨打2006833310（最后2位“10”表示列车长）。

车次功能号呼叫，除直接按齐拔打外，也可通过菜单：“GSM-R”—“铁路通讯拨号”—“车次功能号”—【输入车次号】栏输入D333，—【输入功能码】栏输入81或按“选择”键选择“本务司机手持台”项后拔打，通过本菜单可减少手工换算功能码的程序。

浅谈GMS-R铁路移动通信系统摘要：本文对GSM-R铁路移动通信系统的基本原理、网络结构、业务与应用进行了简单的介绍，明确GSM-R系统是我国铁路移动通信发展的方向。

关键词：GSM-R；基本原理；网络结构；业务与应用1、GMS-R在中国的发展我国GSM-R发展的目标：在全路建立一张移动通信网络，利用通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接，确保列车安全、高速地运行。

GSM-R 技术顺应时代的发展，是铁路信息化和自动化发展的基础。

2、GSM-R基本原理2.1区域覆盖2.1.1小区制小区制是将整改服务区划分成为若干个无线小区，每个无线小区设一基站负责小区内所有移动通信的联络和控制，在网络中设置一个移动交换中心，统一控制这些基站协调的工作，保证移动用户只要在服务区内，不论在哪个基站的辐射区都能正常通信。

小区制分为：面状服务覆盖和线状服务覆盖。

根据铁路沿线的情况，GSM-R 系统可以在铁路线采用线状覆盖，在车站及枢纽地区采用面状覆盖。

2.1.2GSM-R系统无线覆盖GSM-R系统无线覆盖是指沿着铁路线实现场强无线连续覆盖并达到系统QoS（业务质量）要求。

GSM-R系统沿着路轨方向安装定向天线，以形成沿轨的椭圆形小区，在话务量较大但对速度的要求较低的编组站内采用扇形小区覆盖；在人口密度不高的低速路段和轨道交织处一般是采用全向覆盖。

每个小区有一个或几个收发信机，数目的多少由话务量决定。

2.2多址技术蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳一个用户进行通话，许多用户同时通话时，就要相互以信道来区分，这就产生多址问题。

解决多址问题的方法叫做多址技术。

多址技术分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）三种。

在GSM-R系统中大多采用TDMA。

TDMA 是通过时隙划分使用户共享无线资源。

每个时隙仅允许一个用户使用，每个用户占用一个周期重复的时隙，因为可以把一个信道看做每一帧都会出现的特定时隙。

2020年6月（总第404期）·27·第48卷Vol.48第6期No.6铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL检验与认证INSPECTION AND CERTIFICATION收稿日期：2019-12-26基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划课题（J2018G004）作者简介：李苏雯，高级工程师；李鹍，研究员；张利飞，助理工程师；董成文，高级工程师1概述铁路移动通信作为铁路调度指挥的信息传输通道，对提高铁路运输效率、保障铁路运输安全有着至关重要的作用。

随着我国高速铁路的快速发展，与铁路运营维护相关的多种类业务对铁路移动通信系统的要求也越来越高。

现有铁路数字移动通信系统（GSM-R ）主要承载语音业务，数据业务少、数据速率低，无法承载不断涌现的高带宽高质量的铁路移动通信业务。

当前公众移动通信网已从2G 向4G/5G 方向发展，因此，发展铁路宽带移动通信系统（LTE-R ）已是大势所趋。

无论GSM-R 系统，还是LTE-R 系统，以及与设备维护、列车运行、管理等有关的铁路应用都必须通过无线终端设备才能实现相关功能。

无线终端的功能、性能直接影响铁路通信服务质量。

研究科学、完备的LTE-R 终端设备检测方法能有效检测LTE-R 终端设备品质，保障良好的铁路通信质量。

在GSM-R 终端设备技术要求的基础上，分析LTE-R 终端设备和GSM-R 终端设备技术要求的异同，确定LTE-R 终端设备在铁路移动通信系统应用中技术要求的合理性；在现有GSM-R 终端设备检测方法的基础上，分析LTE-R 终端设备测试方法，能更全面地保障LTE-R 终端设备质量，为发展LTE-R 系统提供支持。

2GSM-R 系统和LTE-R 系统结构对比现有移动通信系统，无论技术制式是2G ，还是4G ，系统组成基本都包含核心网设备、无线接入设备、网管设备和终端设备。

以业务子系统形式，通过控制信息、数据信息信令协议将相关业务接入系统，实现相应功能调用，满足各种业务需求。