CN200950594Y

CN200950594Y - 基于gsm－r网络电路数据业务的数据会议系统

Info

Publication number: CN200950594Y
Application number: CN 200620119400
Authority: CN
Inventors: 蒋文怡; 钟章队; 丁建文
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2016-09-05

Abstract

基于GSM－R网络电路数据业务的数据会议系统，分为接口单元、GSM－R信道机、控制单元、记录单元和电源单元。GSM－R信道机、控制单元和电源部分都各自包含两套独立工作且互为热备的单元。OCU包含两个GSM－R模块，配备两副GSM－R天线，频段900MHz。利用GSM－R网络和AN的数据会议功能，在主控和从控机车之间传输各种数据。为满足运煤需求发展要求，将装备GSM－R机车同步操作控制系统设备，在其它设备装备完毕后，其目标平均年运输能力将由原来的1～1.5亿吨有望达到2.5～4亿吨。这将为国家带来巨大的社会经济效益。

Description

基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统

技术领域

本实用新型涉及基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统，属于网络技术领域。

背景技术

基于GSM-R网络的电路数据业务，为进行多目标控制所需的点对多点数据传输提供通信平台。例如在铁路重载运输中，一列重载列车需要三到四台机车共同牵引，这些机车之间需要实时传递控制数据，因此需要点对多点的数据通道。目前在GSM-R网络的电路数据业务中，只提供点对点的承载能力，不提供点对多点的承载能力，相应的也不具备数据会议功能。而在很多情况下，既需要电路数据业务的可靠性与实时性，同时也需要点对多点的数据会议功能，以及相应的会议控制功能。

基于上述现状，通过增加车载通信单元和地面应用节点，利用GSM-R网络的电路数据业务，为上层应用提供一个完整的数据会议系统。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本实用新型提供基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：OCU(GSM-R车载通信单元)通过GSM-R网络与AN建立电路数据链接。AN具备数据会议功能，能够将来自某个OCU的数据帧透明转发到其所属编组的其它成员的OCU上。OCU通过向AN发送注册和注销帧来加入和退出特定的编组。

基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统的组成：

OCU的组成；OCU(GSM-R车载通信单元)内部分为接口单元、GSM-R信道机、控制单元、记录单元和电源单元。其中，GSM-R信道机、控制单元和电源部分都各自包含两套独立工作且互为热备的单元。OCU包含两个GSM-R模块，需要配备两副GSM-R天线，频段900MHz，GSM-R信道机与控制单元、记录单元用数据总线连接，接口单元连接控制单元。

基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统通信过程的步骤；

1、开机；OCU开机并完成自检后，控制GSM-R信道机进行GSM-R网络登记，登记成功后处于守候状态，等待CIOM的命令。

2、注册过程的步骤；

步骤1；CIOM发送注册命令；

步骤2；OCU向AN发起电路连接；

步骤3；电路连接成功后，AN对OCU进行安全认证，确保OCU的合法性；

步骤4；认证通过后，OCU向AN发送注册数据帧；

步骤5；AN将该OCU加入相应的数据会议；

步骤6；AN返回注册成功数据帧；

步骤7；CIOM显示注册成功。

3、注销过程的步骤；

步骤1；CIOM发送注销命令；

步骤2；OCU向AN发送注销数据帧；

步骤3；AN将该OCU从数据会议中删除；

步骤4；AN返回注销成功数据帧；

步骤5；CIOM显示注销成功。

4、数据传输的步骤；

OCU注册完成后，利用GSM-R网络和AN的数据会议功能，在主控和从控机车之间传输各种数据。

本实用新型的有益效果；

根据《中长期铁路网规划》可以发现，铁路运输尤其是煤炭运输是发展重点。要提高运能，实现铁路运输安全、高效，就必须使运输重载化、高速化，同时，装备以能够保证安全高效稳定的通信设备。GSM-R机车同步操作控制系统设备正是应这种需求而研制的。

铁道部提出要加大既有线的改造力度，以较小的投入，最大限度地扩大运输能力，缓解当前运输的紧张状况。要根据规划对运输装备的要求，通过技术引进与自主开发相结合的方式，大力推进机车车辆装备现代化和铁路信息化，实现运输能力快速扩充和技术装备水平快速提升的协调发展。

作为大同煤炭基地主要运输通道之一，大秦铁路全长653公里，为双线自动封闭，电力牵引，货物运输能力1亿吨(客运2对)，能力利用率已达100％。为保障目前和未来不断增长的运输能力，铁道部对大秦线进行了2万吨重载组合列车改造。要满足如此大的运输能力，就需要提高现有的运输技术。要实现重载必须采用多机牵引的方式，因此要有可靠的同步操作和控制系统。同步操控系统是通过无线链接，来遥控多台从控机车，使这些车可以同时加速、减速、制动停车，对动力分配和空气制动实行最佳控制，使组合列车的动作像个整体，机车车钩受力大大减小，列车中各机车分别提供的刹车气流(空气波)大大改善了制动性能。

大秦线为满足运煤需求发展要求，将装备GSM-R机车同步操作控制系统设备，在其它设备装备完毕后，其目标平均年运输能力将由原来的1～1.5亿吨有望达到2.5～4亿吨。这将为国家带来巨大的社会经济效益。

根据国家发改委确定的13个煤炭生产基地，结合铁路煤炭运输径路的实际，未来我国煤炭增长主要集中在大同、神府、太原、晋东南、陕西、河南、兖州、两淮、贵州、黑龙江东部等十个地区，这些地区可能成为亿吨产煤区。随着煤运需求的大幅度增长，GSM-R机车同步操作控制系统设备运用将必不可少。

另外，GSM-R机车同步操作控制系统设备的成功研制，也可推广到‘路网主通道建设’、‘集装箱运输网建设’等应用中去，因此，具有良好的应用前景，同时也必将产生巨大的社会经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。

图1为系统构成示意图。

图2为车载设备连接示意图。

图3为OCU逻辑结构图。

图4为AN内部构成逻辑示意图。

具体实施方式

实施例1：基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统。系统构成示意图如图1所示。车载通信单元系统构成，车载设备整体构成如图2所示。OCU内部的逻辑结构如图3所示，图3中：A-主用侧，B-备用侧，接口板上包含了与CIOM的控制接口和数据接口。AN(Application Node.地面应用节点)内部构成的逻辑示意图如图4所示：图4中的传输网可以是专用的传输线路，也可以是通过普通固定电话网进行拨号连接。

OCU主要包含以下步骤：

1、接入网络：OCU通过控制其GSM-R模块，接入GSM-R网络，并与地面应用节点建立永久电路链接。

2、安全认证：OCU在收到地面应用节点的安全认证请求后，发送安全认证数据帧。

3、注册和注销：OCU在通过安全认证后，通过发送相应的数据帧向地面应用节点进行注册和注销操作。

4、链路维护；当OCU检测到与AN的电路链接中断后，自动重新向AN发起新的电路链接请求，并重新注册到AN。

5、数据转发；OCU将同步控制数据透明转发到AN，同时将AN传来的同步控制数据透明转发到同步控制。

6、记录；OCU记录单元记录的内容包括：在OCU与CIOM的接口上收发的数据帧；在Um接口上收发的数据帧；OCU经历的各种状态和事件；OCU进行的各种操作。记录单元记录的容量不小于15M字节。

7、远程诊断及维护；操作人员可以利用地面维护终端，通过AN，在机车出入库时对OCU进行远程诊断和维护。

8、主备切换；当OCU的主用侧发生故障时，OCU可以自动切换到备用侧进行工作。此处的故障包含控制单元失效、GSM-R模块失效、OCU与AN的逻辑链路失效等。从失效发生开始，经过系统检测到失效、完成切换，到备用侧重新与AN建立链接为止的时间不超过40秒。

地面应用节点AN(Application Node.地面应用节点)的工作步骤；

1、通信电路连接控制；AN必须具备同时接入多个OCU的能力，具体的数目应根据用户需求而灵活的增加和减少。

2、对OCU进行安全认证；AN负责对接入的OCU首先进行安全认证，并拒绝没有通过安全认证的OCU。

3、OCU的注册和注销控制；接收OCU的注册或注销数据帧，将OCU加入某个特定的组，或将OCU从某个组中删除。

4、数据转发；AN具备点对多点的数据会议功能，能在同一组内，将主控机车的同步控制数据转发到所有的从控机车，并将从控机车的同步控制数据转发到主控机车。

5、记录；AN能对其转发的数据和自身的工作日志进行记录。

6、远程诊断、管理及维护；用户能够通过本地维护终端或远程终端对AN进行操作和维护。同时也可以利用这些维护终端，在机车出入库时，对OCU进行在线远程诊断和维护。

AN与GSM-R网络的接口；AN通过PRI接口接入GSM-R网络。

天馈线应该防雨淋、防震，天线外形高度尺寸应不大于230mm(不含安装架)，圆形天线底座安装尺寸应符合TB1875-87《列车无线电通信天线类型、基本参数及测量方法》中有关规定。馈线转弯半径应大于5倍馈线外径。

电源需求；110VDC(波动范围66~160VDC)，2A。

机械和环境需求

参数	值
参数	值	物理尺寸	482.6mm×108mm×273mm(长×高×深)
重量	20千克	物理尺寸	482.6mm×108mm×273mm(长×高×深)
重量	20千克	连接器位置	所有的连接器接口都应该位于前面板上
振动和冲击	符合《铁道机车车辆电子装置》<TB/T3021-2001>中的有关要求	连接器位置	所有的连接器接口都应该位于前面板上

工作温度	符合《铁道机车车辆电子装置》<TB/T3021-2001>中的有关要求
工作温度	符合《铁道机车车辆电子装置》<TB/T3021-2001>中的有关要求	湿度	符合《铁道机车车辆电子装置》<TB/T3021-2001>中的有关要求
电磁兼容性	满足《铁道机车车辆电子装置》<TB/T3021-2001>中与电磁兼容相关的要求	湿度	符合《铁道机车车辆电子装置》<TB/T3021-2001>中的有关要求

AN(Application Node.地面应用节点)内部构成的逻辑示意图如图4所示：电源需求；220VAC(波动范围+2％~-2％)，10kW。

图4中的传输网可以是专用的传输线路，也可以是通过普通固定电话网进行拨号连接。

注册时延；从CIOM向OCU发送注册数据帧开始，到OCU向CIOM返回注册结果为止的时间定为OCU向AN进行注册的时延。注册时延不超过18秒。

注册失败率；注册失败率小于0.01(1％)。

数据传输时延；以长度为30字节的同步控制数据帧作为参考，设主控机车开始发送数据帧的时刻为Ts，从控机车收到数据帧的时刻为Te，则：

Ts-Te≤1秒

数据传输中断时间；数据传输中断时间是指无论因为通信系统的何种原因而导致的主控机车和从控机车之间不能进行数据传输的连续累积时间。

数据传输中断时间不超过45秒。

缩略语

AN：Application Node.地面应用节点。

OCU：GSM-R On-board Communication Unit.GSM-R车载通信单元。

CSD：Circuit-Switched Data link.电路交换数据连接

CIOM：Communication I/O Module.通信输入输出单元

PRI：Primary Rate Interface.基群速率接口

Claims

1.基于GSM-R网络电路数据业务的数据会议系统，其特征是：OCU内部分为接口单元、GSM-R信道机、控制单元、记录单元和电源单元，其中，GSM-R信道机、控制单元和电源部分都各自包含两套独立工作且互为热备的单元，OCU包含两个GSM-R模块，配备两副GSM-R天线，频段900MHz，GSM-R信道机与控制单元、记录单元用数据总线连接，接口单元连接控制单元。