CN104796225B - 基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法 - Google Patents

基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于IP化GSM‑R网络的4.8kb/s数据业务传输方法。该方法主要包括:BTS接收到车载移动终端通过空中接口发送过来的数据帧，识别出数据帧为4.8kbit/s数据帧；BTS对所述4.8kbit/s数据业务帧进行速率转换处理，得到64kb/s标准数据帧；BTS通过IP Abis接口将64kb/s标准数据帧发送给BSC设备。本发明实施例在基于IP传输的Abis接口上采用64kb/s的传输速率，将封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧直接发送给BSC设备，省去了BSC设备进行RAA、RA2码率转换等TRAU的速率转换过程，BSC设备直接以64kb/s的速率传送给MSC等列控业务服务器设备，这样大大降低了端到端的数据传送时延，并提高数据传输的可靠性，提高CTCS‑3铁路安全数据传输可靠性。

Description

基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法
技术领域
本发明涉及列车运行控制技术领域，尤其涉及一种基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法。
背景技术
中国列车运行控制系统3级(以下简称CTCS-3)列控系统是目前国内高速铁路的核心安全系统。GSM-R网络(Global System for Mobile Communication for Railway，专用于铁路的全球移动通信系统)作为列控系统的一部分，承载列车控制信息的传输，为车载设备与无线闭塞中心提供双向信息交互的通道。车载设备通过GSM-R网络接收无线闭塞中心发出的行车许可、临时限速及线路参数等信息；无线闭塞中心通过GSM-R网络接收车载设备传送的列车动态信息(如列车速度、位置等)。
在公众网络中，电路交换数据业务应用很少，仅在没有GPRS(General PacketRadio Service，通用分组无线服务技术)网络时为用户提供Internet或Intranet接入，由于速率很低，并没有得到广泛应用。但由于电路交换数据业务具有高可靠性、独占信道、时延小、误码率低等优点，符合列控数据传输的特点，其业务速率也完全能满足列控数据的吞吐量要求，成为列控数据业务的首选。4.8kb/s和9.6kb/s电路交换异步透明数据是承载CTCS-3级列控业务的必选需求，而4.8kb/s电路交换异步透明数据业务是首选业务。
4.8kb/s异步透明数据业务实现从列控车载终端到无线闭塞中心的端到端传输，其间要经过MT终端、空中接口、基站、BSC、TRAU和MSC(Mobile Switching Centre，移动交换中心)/IWF等多个环节，进行多次的速率适配和转换，每一个环节都必须准确无误的完成才能保证数据传输的正确性。
BSC与BTS之间的通信接口称为Abis接口，实现两者之间的远端互连。传统Abis接口采用标准的2.048Mbps或64Kbps的PCM(Pulse Coded Modulation，脉冲编码调制)数字传输链路来实现数据传输，其上承载语音业务信道。目前,现有的一种基于传统Abis接口的4.8kbit/s异步透明数据业务的实现过程如图1所示，包括如下的处理过程：
首先，对于4.8kb/s的异步透明数据，在MT(Mobile Terminal，移动终端)中要进行RA(Rate Adaption，速率适配)0和RA1’两步变换，这两步变换要根据3GPP(ThirdGeneration Partnership Project，第三代移动通信伙伴项目)04.21通过MT模块软件来实现。RA0把4.8kb/s的异步透明数据通过填充附加的“停止比特”变为同步数据，使其速率刚好等于相同的同步数据速率，即4.8kb/s的异步数据转换成4.8kb/s的同步数据。由RA0输出的4.8kb/s同步数据通过RA1’变换，转变为空中接口所要求的6kb/s速率的同步数据。
4.8kb/s变换到6kb/s时采用修正ITU-T V.110 60bit帧结构。这一部分的速率变化方式是由于GSM-R网络的空中接口特性决定的，所以码率转化不可或缺。
上述MT中的信道编码器对6kb/s速率的同步数据进行编码后，通过空中接口将6kb/s速率的同步数据传输给BTS(Base Transmit Station，基站)。
在BTS的信道解码器输出的数据码速和移动模块的信道编码器的输入速率是相同的，但是考虑到原有BTS与BSC之间设备关系的PCM传输设备特点，在BSS系统内部需要进行RA1/RA1’、RAA和RA2的转换(参考3GPP 08.20)，最终实现满足Abis接口要求的64kb/s。其中，RA1/RA1’实现从中间速率和信道编码器要求的输入速率之间的转换。TCH/F4.8对应的空中接口用户速率为6kbit/s，与之对应的中间速率为8kbit/s。RAA实现V.110 80比特帧格式和TRAU帧中72比特帧格式之间的转换。数据在由TRAU送给MSC时，在TRAU中实现RA2速率适配，RA2实现中间速率8kbit/s到64kbit/s的最终转换。
随着软交换技术的引入，基于IP的交换网络架构逐渐形成。其中，基于IP传输方式的Abis接口，相对于传统的基于PCM传输的Abis接口有着更高的传输效率和灵活性。现有技术中的一种利用基于IP传输方式的Abis接口的传统GSM-R 4.8kbit/s数据业务速率适配过程图如图2所示，其中，IP Abis接口用户面数据传送采用RTP(Real time TransportProtocol，实时传输协议)协议实现，原有的数据帧封装到RTP Data中。
上述现有技术中的一种利用基于IP传输方式的Abis接口的传统GSM-R4.8kbit/s数据业务速率适配过程的缺点为：考虑到了网元间互联的要求，在MSC设备中需要进行RTP转换，以及RAA、RA2码率转换，这些RTP转换，以及RAA、RA2码率转换存在着码率转换的延时损耗，也这使得CTCS-3铁路安全数据传输过程在Abis接口上存在误码产生可能。
发明内容
本发明的实施例提供了一种基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法，以减少数据传输时延。
一种基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法，包括：
BTS接收到车载移动终端通过空中接口发送过来的数据帧，识别出所述数据帧为4.8kbit/s数据帧；
所述BTS对所述4.8kbit/s数据业务帧进行速率转换处理，得到64kb/s标准数据帧；
所述BTS通过IP Abis接口将所述64kb/s标准数据帧发送给BSC设备。
优选地，所述的识别出所述数据帧为4.8kbit/s数据帧，包括：
BTS通过车载移动终端到列控业务地面服务器端到端传输过程中的低层兼容性信息单元LLC信元获取所述移动终端的接入信息，根据所述移动终端的接入信息识别出所述移动终端发送的数据帧为4.8kbit/s数据帧。
优选地，所述基于IP化GSM-R网络包括列车运行控制系统中的基于IP化GSM-R网络。
优选地，所述的BTS对所述4.8kbit/s数据业务帧进行速率转换处理，得到64kb/s标准数据帧，包括：
所述BTS对所述4.8kbit/s数据帧进行译码处理和RA1/RA1'转换处理，得到速率为8kb/s的中间速率帧，所述BTS对所述8kb/s的中间速率帧进行RA2变换，获得BSC设备可识别的64kb/s的标准数据帧。
优选地，所述的BTS通过IP Abis接口将所述64kb/s标准数据帧发送给BSC设备，包括：
所述BTS对所述64kb/s的标准数据帧进行实时传输协议RTP封装处理，将所述64kb/s的标准数据帧封装到RTP帧中，所述BTS直接通过IP Abis接口将所述封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧发送给BSC设备。
优选地，所述的方法还包括：
所述BSC通过LLC信元获取移动终端的接入信息，根据所述移动终端的接入信息识别出用户面发送的数据类型为4.8kbit/s的列控数据业务，
所述BSC设备收到所述封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧后，对所述RTP帧进行RTP解封装，提取并识别出所述RTP帧中封装的64kb/s的标准数据帧，所述BSC设备将所述64kb/s的标准数据帧通过A接口发送给MSC设备。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例在基于IP传输的Abis接口上采用64kb/s的传输速率，将封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧直接发送给BSC设备，省去了BSC设备进行RAA、RA2码率转换等TRAU的速率转换过程，BSC设备直接以64kb/s的速率传送给MSC等列控业务服务器设备，这样大大降低了端到端的数据传送时延，并提高数据传输的可靠性，能够在保证列控数据传输的安全性前提下，解决现有技术中延时和误码的问题，提高CTCS-3铁路安全数据传输可靠性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种基于传统Abis接口的4.8kbit/s异步透明数据业务的处理流程图；
图2为现有技术中的一种利用基于IP传输方式的Abis接口的传统GSM-R4.8kbit/s数据业务速率适配过程图；
图3为本发明实施例提供的一种利用基于IP传输方式的Abis接口的优化后的GSM-R 4.8kbit/s数据业务速率适配过程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例的目的是提供基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法，能够在保证列控数据传输的安全性前提下，解决现有技术中延时和误码的问题，提高CTCS-3铁路安全数据传输可靠性。
本发明实施例涉及到数据业务传输的两个部分的改进，一方面是码率变化方面，另一方面是基于码率调整后信令的控制方面。本发明实施例提供的一种利用基于IP传输方式的Abis接口的优化后的GSM-R 4.8kbit/s数据业务速率适配过程图如图3所示，包括如下的处理步骤：
步骤31、BTS和BSC在控制面根据LLC信元识别出用户面发送的数据类型为4.8kbit/s的列控数据业务。
在IP Abis用户面传输4.8kbit/s数据之前，需要BTS和BSC(base stationcontroller，基站控制器)都能够准确判定出用户申请的用户业务类型，进而有效的选择本发明实施例描述的处理方法。由于移动终端在建立数据业务时会向网络说明业务接入类型，可以通过LLC(Low Layer Compatibility，低层兼容性信息单元)信元获取移动终端的接入信息。该信元是从车载ATP MT模块到列控业务地面服务器端到端过程需要检查的必要信元，包含了业务适配与建立所需的所有信息，包括：编码方式、信息传送能力、传送模式、信息传送速率、用户信息第一层协议、异步/同步指示、是否需要带内协商、用户数据速率、中间速率、收发是否需要独立于网络的时钟、收发是否需要流控、数据位数、停止位数和奇偶校验信息。
因此，BTS和BSC可以通过LLC信元获取移动终端的接入信息，根据该接入信息在控制面有效的识别出用户面发送的数据类型为4.8kbit/s的列控数据业务，然后，控制网络节点间的数据传输方式采用本发明实施例提供的方法。
步骤32、BTS接收到移动终端通过空中接口发送过来的4.8kbit/s数据帧之后，对上述4.8kbit/s数据帧进行译码处理和RA1/RA1'转换处理，得到速率为8kb/s的中间速率帧。
步骤33、BTS对上述速率为8kb/s的中间速率帧进行RA2变换，获得BSC设备可识别的64kb/s的标准数据帧。
步骤34、BTS对上述64kb/s的标准数据帧进行RTP封装处理，把上述64kb/s的标准数据帧封装到RTP帧中。然后，BTS直接通过IP Abis接口将上述封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧发送给BSC设备。
步骤35、BSC设备收到上述封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧后，对RTP帧进行RTP解封装，提取RTP帧中封装的64kb/s的标准数据帧。由于BSC已经通过LLC信元获取移动终端的接入信息，根据该接入信息在控制面有效的识别出用户面发送的数据类型为4.8kbit/s的列控数据业务，并且上述RTP帧中封装的64kb/s的标准数据帧是BSC设备可识别的，于是，BSC设备直接将上述提取出的64kb/s的标准数据帧通过A接口发送给MSC，从而省去了BSC设备进行RAA、RA2码率转换等TRAU的速率转换过程。上述A接口没有进行IP化。
对于承载9.6kbit/s的列控数据业务的IP化的GSM-R核心网络也可以采用上述方法，进而降低端到端的数据传送时延，提高数据传输的可靠性。
综上所述，本发明实施例在基于IP传输的Abis接口上采用64kb/s的传输速率，将封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧直接发送给BSC设备，省去了BSC设备进行RAA、RA2码率转换等TRAU的速率转换过程，BSC设备直接以64kb/s的速率传送给MSC等列控业务服务器设备，这样大大降低了端到端的数据传送时延，并提高数据传输的可靠性，能够在保证列控数据传输的安全性前提下，解决现有技术中在Abis接口上延时和误码的问题，提高CTCS-3铁路安全数据传输可靠性。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法，其特征在于，包括：
BTS接收到车载移动终端通过空中接口发送过来的数据帧，BTS通过车载移动终端到列控业务地面服务器端到端传输过程中的低层兼容性信息单元LLC信元获取所述移动终端的接入信息，根据所述移动终端的接入信息识别出所述移动终端发送的数据帧为4.8kbit/s数据帧；
所述BTS对所述4.8kbit/s数据帧进行译码处理和RA1/RA1'转换处理，得到速率为8kb/s的中间速率帧，所述BTS对所述8kb/s的中间速率帧进行RA2变换，获得BSC设备可识别的64kb/s的标准数据帧；
所述BTS对所述64kb/s的标准数据帧进行实时传输协议RTP封装处理，将所述64kb/s的标准数据帧封装到RTP帧中，所述BTS直接通过IP Abis接口将所述封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧发送给BSC设备；
所述BSC通过LLC信元获取移动终端的接入信息，根据所述移动终端的接入信息识别出用户面发送的数据类型为4.8kbit/s的列控数据业务；
所述BSC设备收到所述封装了64kb/s的标准数据帧的RTP帧后，对所述RTP帧进行RTP解封装，提取并识别出所述RTP帧中封装的64kb/s的标准数据帧，所述BSC设备将所述64kb/s的标准数据帧通过A接口发送给MSC设备。
2.根据权利要求1所述的基于IP化GSM-R网络的4.8kb/s数据业务传输方法，其特征在于，所述基于IP化GSM-R网络包括列车运行控制系统中的基于IP化GSM-R网络。
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