CTCS-3级列控系统与GSM-R系统接口v1.7

CTCS – 3级

CTCS-3级列控系统与GSM-R系统接口规格书

内容提要

本文阐述了CTCS-3级列车运行控制系统的车载设备与GMS-R的移动终端的接口协议、RBC与GSM-R的接入服务器的接口协议，包括接口类型、信息格式等内容。

版本 1.4

发布日期2009-9-8

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修改记录 (2)

目录 (4)

1引言 (5)

1.1目的和范围 (5)

1.2列控系统与GSM-R系统的连接和接口 (6)

2接口规范 (8)

2.1列控车载设备与GSM-R移动终端之间的接口 (8)

2.1.1接口关系图 (8)

2.1.2接口功能 (9)

2.1.3接口物理特性 (9)

2.1.4接口逻辑特性 (10)

2.1.5接口故障 (13)

2.1.6EVC至MT2的原语 (13)

2.1.7MT2至EVC的原语 (20)

2.1.8通信流程 (28)

2.2列控地面设备与GSM-R接入服务器之间的接口 (29)

2.2.1接口关系图 (29)

2.2.2接口功能 (30)

2.2.3接口物理特性 (30)

2.2.4接口逻辑特性 (31)

2.2.5接口故障 (33)

2.2.6RBC至NTG的信息包 (33)

2.2.7NTG至RBC的信息包 (35)

2.2.8通信流程 (38)

1 引言

1.1目的和范围

1.1.1.1本文档描述了CTCS-3级列车运行控制系统（以下简称列控系统）与GSM- R

系统的接口协议。

1.1.1.2接口包括：

a)列控系统的车载设备与GMS-R的移动终端的接口协议；

b)列控系统的地面设备RBC与GSM-R的接入服务器的接口协议。

1.1.1.3接口协议包括：

a)接口类型；

b)接口关系图；

c)接口功能；

d)接口物理特性；

e)接口逻辑特性；

f)接口故障；

g)信息包；

h)通信流程等。

1.2列控系统与GSM-R系统的连接和接口

列控系统与GSM-R系统的连接

在CTCS-3级系统中，列控系统与GSM-R系统的连接关系如

1.2.1.1图1-1所示。

接口A接口B

图1-1 列控系统与GSM-R的连接示意图

1.2.1.2列控系统对GSM-R移动台和接入服务器的冗余要求：

a)为了提高列车通过RBC-RBC边界时的效率，要求有两个移动终端

（MT2），并且这两个移动终端能同时工作；

b)接入服务器（NTG）应具有冗余结构；

注：实验室阶段先不考虑冗余。

1.2.1.3列控系统与GSM-R系统的接口

列控系统与GSM-R系统之间有两个接口：

a)列控车载设备RTM与GSM-R移动终端（MT2）之间的接口（

b)图1-1中的接口A）；

c)列控地面设备RBC与GSM-R接入服务器（NTG）之间的接口（

d)图1-1中的接口B）。

1.2.1.4对于序列号的说明

通信板与通信板之间的一帧数据帧的具体结构如下所示：

上表改为：

其中，对于上图中的序列号，对于不同原语类型是不同的，分别有三种情景，在这三种情景下，该序列号是分别独立的，即该序列号对于在这三种场景中分别有各自的起始值和累加机制，在同一场景中使用相同的起始值和累加机制。

1.无论是SFM还是SaS用户，作为发送方发送数据时，都独立选择自己的序列

号，接收方根据该序列号进行应答。

2.序列号只在本地接口的原语交互中有效。

3.SFM和SaS用户可以使用该序列号做数据冗余处理。

4.列控应用层数据包（APDU）包含在Sa-DATA.Request和Sa-DATA.Indication

原语的参数中，SFM透传APDU。

1.2.1.5帧长度说明

帧长度字段的计算包含从“帧开始标志1”到“CRC校验”在内的所有字节。1.2.1.6字节顺序规定

字节顺序规定如下：

●对于2字节的变量，采用big endian方式，即高字节在前低字节在后。如：

0xFEDC，低地址存放0xFE，高地址存放0xDC；

●对于4字节的变量，采用big endian方式，规则如上；

●对于字符串变量，首字符填在低地址。如：字符串“215”，首字符为‘2’。

1.2.1.7CRC说明

采用CRC校验。生成多项式m(x)= x16+x12+x5+1。

计算CRC时，不包括转义字符。

CRC计算从“帧开始标志1”开始到“原语参数”最后一字节结束。

传输时，CRC的高字节先发送。

1.2.1.8SaCEPID说明

SFM模块给出的SaCEPID占一个字节，其取值范围为0~0xFE，即其取值不能为0xFF。

2 接口规范

2.1列控车载设备与GSM-R移动终端之间的接口

2.1.1接口关系图

2.1.1.1列控车载设备的SaS用户与GSM-R系统的移动终端（MT2）之间的通信

通道采用点对点连接方式，通信接口为RS-422。

2.1.1.2车载设备的SaS用户与MT2之间的接口采用双通道交叉冗余连接，以提

高通信的可靠性。接口示意图如图 2-1所示。

图 2-1 SaS用户与MT2的接口示意图

2.1.1.3每一个RS-422通信通道有五条传输线，分别是：TX+（发送正极）、TX-

（发送负极）、RX+（接收正极）、RX-（接收负极）和PE（保护地）。屏

蔽线采用单端接地，即只在列控车载设备一端接地。传输线如图 2-2所示。

PE TX+

TX-

RX+

RX-

RX+

RX-

TX+

TX-图 2-2 RS-422传输线

2.1.2接口功能

2.1.2.1列控车载设备通过该接口实现以下功能：

a)向移动终端发送注册命令，要求移动终端注册到无线网络；

b)从移动终端接收注册是否成功的状态；

c)能够通过该接口发送安全链接建立/释放控制命令，要求与RBC建立安

全链接或者释放安全链接

d)从移动终端接受通讯故障信息

e)向RBC传输列车位置信息等数据；

f)从RBC接收行车许可、线路描述信息、临时限速等数据。

2.1.3接口物理特性

2.1.

3.1接口类型

?RS-422 串行接口；

?光电隔离。

2.1.

3.2传输速率

传输速率为19200bps。

2.1.

3.3传输方式

?采用异步传输方式：1个开始位、8个数据位、1个停止位，无检验位；

?8个数据位的传输顺序：低位在前、高位在后。

2.1.

3.4电缆规格与数量

?电缆规格：待定；

?电缆数量：待定。

2.1.

3.5接口部件接线端子与插座针脚分配表

待定。

2.1.4接口逻辑特性

2.1.4.1信息发送方式

?点对点传输；

?全双工通信；

?报文帧发送应答。

2.1.4.2报文帧结构

见1.2.1.5节。

2.1.4.3报文含义

当为数据帧时,报文具体含义如表2-5所示。

表 2-5 报文含义(数据帧)

当为应答帧时,报文具体含义如表2-6所示

表 2-6 报文含义(应答帧)

2.1.4.4帧数据组成

帧数据组成如2-7所示

2.1.4.5原语类型。

原语类型组成如表2-8所示。

表 2-8服务类型表格

2.1.4.6信息安全性处理。为了提高信息传输的安全性，本接口将采取传送顺

序控制、传送过程保护、报文帧重发机制等信息安全性处理技术。

a)传送顺序控制：所有的报文帧都包含一个字节的帧序列号，按顺序递

增（+1），在0～255循环。

b)传送过程保护：采用16位的CRC校验进行传输差错控制。CRC校验

错误的报文帧被丢弃。

c)接收应答：接收到报文帧后，向发送方返回接收结果。

d)报文帧重发机制：发送方在规定的时间内没有收到接收方的应答帧。

2.1.5接口故障

2.1.5.1故障识别

下列情况之一可以判断接口出现故障：

?发送端在发送完一帧信息后，在限定时间（暂定200ms）内未接收

到应答帧，则重发。若重复发送3次后，还未收到应答帧，则认为

接口故障(预留确定)；

?在车地建立通信会晤后，如果列控车载设备在10s内未接收到RBC

的消息，则认为接口故障。应该由应用给出相应的规则

2.1.5.2故障处理

当接口出现故障后，列控车载设备将故障信息发送给自身的故障处理模块。2.1.6EVC至MT2的原语

2.1.6.1通道测试请求Sa-CHANNELTEST.request

?服务类型：0xc3

?传输方向：EVC→ MT2

?目的地：MT2

?功能：测试EVC与MT2之间的传输通道

?操作：列控车载设备上电后，EVC向MT2发送“通道测试请求”信息包，MT2接收到“通道测试请求”信息包后，应向EVC返回“通

道测试应答”信息包，表示通道畅通。

?注:从发出Sa-CHANNELTEST.request到收到Sa-CHANNELTEST.indication暂定为3s.

?信息包组成

应用需要将自身的CTCS_ID提供给SFM，SFM要用该ID进行相关的安全认证和鉴权方面的计算。

2.1.6.2安全链接建立请求Sa-CONNECT.request

?服务类型：0x33

?传输方向：EVC→ MT2

?目的地：RBC

?功能：请求建立列控车载设备与列控地面设备之间的安全链接

?操作：在任务开始阶段，列控车载设备作为主叫设备向MT2发送“安全链接建立请求”信息包，MT2接收到该信息包后按建立安全链接流

程操作

?建链时间：发出Sa-CONNECT.request到收到Sa-CONNECT.confirm最长时延20s（待确定）.

?信息包组成

2.1.6.3 安全链接建立响应 Sa-CONNECT.response ? 服务类型：

0x35 ? 方向： EVC → MT2 ? 目的地： RBC

? 功能：列控车载设备与列控地面设备之间建立传输连接的响应 ? 操作：在建立传输连接时，EVC 作为被叫方（跟随方），当EVC 接收到

“安全链接建立指示”信息包时，向MT2发送“安全链接建立响应”信息包。 ? 信息包组成：

2.1.6.4安全链接释放请求Sa-DISCONNECT.request

?服务类型：0x6a

?传输方向：EVC→ MT2

?目的地：RBC

?功能：请求释放列控车载设备与列控地面设备之间已经建立的安全链接

?操作：任务结束或出错时，列控车载设备向MT2发送“安全链接释放请求”信息包，MT2接收到该信息包后，按释放安全链接流程操作?信息包组成

2.1.6.5安全数据发送请求Sa-DATA.request

?服务类型：0x3a

?传输方向：EVC→ MT2

?目的地：RBC

?功能：传输用户数据请求

?操作：EVC向MT2发送“安全数据”信息包，MT2接收到“安全数据”信息包后，执行发送数据操作

?信息包组成

2.1.6.6高优先级数据发送请求Sa-HP-DATA.request

?服务类型：0x63

?传输方向：EVC→ MT2

?目的地：RBC

?功能：传输高优先级数据

?操作：EVC向MT2发送“高优先级数据”信息包，MT2接收到“高优先级数据”信息包后，按高优先级数据发送流程操作

2.1.6.7网络注册请求Sa-REGISTRATION.request

?服务类型：0x66

?传输方向：EVC→ MT2

?目的地：MT2

?功能：要求MT2注册到GSM-R网络

?操作：在CTCS-2级区域，RTM向MT2发送“网络注册”信息包，要求MT2注册到GSM-R网络；MT2完成注册过程后向RTM返回“网

络注册状态”信息包

?网络注册：最长时延：40s

?信息包组成

注：“XX”表示任意值。

2.1.7MT2至EVC的原语

2.1.7.1通道测试应答Sa-CHANNELTEST.indication

?服务类型：0xc5

?传输方向：MT2 → EVC

?目的地：EVC

?功能：指示MT2与EVC之间的传输通道是否正常

?操作：MT2接收到EVC的“通道测试请求”信息包后，向EVC返回“通道测试应答”信息包，表示通道是否正常。当EVC接收到通道测

试应答报文后，将其报告给车载主机

?信息包组成

2.1.7.2安全链接建立指示Sa-CONNECT.indication

?服务类型：0x39

?传输方向：MT2 → EVC

?目的地：EVC

?功能：指示列控车载设备与列控地面设备之间的安全链接建立

?操作：EVC为被叫方（跟随方）时，才会接收到此原语。MT2收到新的信息源发送的“安全链接建立请求”消息后，给该链路分配一个在

本MT2设备中唯一的SaCEPID，向EVC发送“安全链接建立指示”。

?注:对于一方来说,SaCEPID唯一确定

?信息包组成