增强型铁路紧急呼叫（eREC）原理概述

乔绍虎 刘宇星 黄国旺 曾 敏

（深圳市桑达无线通讯技术有限公司，广东深圳 518057)

增强型铁路紧急呼叫（eREC）原理概述

乔绍虎 刘宇星 黄国旺 曾 敏

（深圳市桑达无线通讯技术有限公司，广东深圳 518057)

目前，GSM-R使用的铁路紧急呼叫会造成在线路交会处的终端收到其他线路上发起的紧急呼叫，引起正常通信业务的中断，严重时影响行车安全并导致列车减速或紧急停车。介绍增强型铁路紧急呼叫的基本原理、系统架构和操作过程。使用eREC可以有效地解决用户收到不必要的紧急呼叫问题，提升铁路紧急呼叫的灵活性和安全性。

GSM-R；eREC；VGCS

当前的铁路紧急呼叫（Railway Emergency Call，REC）的业务基于组呼VGCS，通过系统定义的特殊组ID (例如299或者599)实现铁路紧急呼叫。每个终端都激活组ID为299或者599的组呼，当299的组呼发起时，所有的终端都会立即加入这个紧急组呼。如果终端进行其他呼叫，也会被抢占并自动加入铁路紧急呼叫。加入铁路紧急呼叫后的终端无法主动退出该呼叫。当两条铁路线交汇（例如在大的站点，平行线路，立交线路，距离很近的线路等情况）时，需要区分加入不同的铁路紧急呼叫，而REC方案无法解决这个问题，这将可能导致终端收到不必要的铁路紧急呼叫而中断正常业务。

铁路紧急呼叫经常造成列车减速甚至停车，已经被证明是生产率低下和有安全风险的。

1　概述

增强型铁路紧急呼叫（enhanced Railway Emergency Call，eREC）是以VGCS为基础的，eREC在呼叫建立、呼叫通知等相关信令机制上与REC相同。eREC是在REC的基础上增加了一些相关属性（例如eREC扇形标识符），这样就在同一个区域可以区分几个eREC的呼叫,提供了额外的功能可以控制给定组呼区域内的哪些用户需要接听增强型铁路紧急呼叫，减少铁路紧急呼叫造成的影响。在铁路环境中，eREC一般会在使用REC导致效率降低的区域（比如小区域内的并行铁路线，密集的站域内，水平交叉区域）使用。

2　eREC增强紧急呼叫

2.1 系统构架

在增强的铁路紧急呼叫方案中，系统给不同的铁路线分配不同的线路ID，当列车进入相应的线路时， 通过特殊设备（例如铁轨与机车通信的应答器）通知列车上的终端改变其保存的线路ID（或者称为扇区ID）。当系统发起eREC时，在空中接口的通知消息中增加一个信息单元以包含线路ID，支持eREC的终端只有比较通知消息中的线路ID与自己保存的线路ID相同时，才加入紧急组呼；否则忽略。而对于不支持eREC的终端，忽略通知消息中的线路ID，加入紧急组呼。

eREC框架概念如图1所示，一些操作描述如下。

1）eREC服务需要终端进行注册激活。

2）在进入eREC区域前，eREC终端会收到一个更新信息，该信息是要进入eREC区域的eREC Sector identity。

3）当处于eREC模式的终端发起一个eREC呼叫（VGCS），并且在呼叫中携带了eREC Sector 标识；则网络需要在相关的组呼区域建立一个eREC的299或者599呼叫，同时eREC Sector标识会在空口进行通知。

4）所有处于eREC模式的终端收到网络空口的紧急呼叫通知时，需要判断eREC Sector 标识符是否跟本身在eREC Sector标识更新中收到的匹配，如果匹配(或者空口的Sector为0），则加入该组呼。

5）其他没有在eREC模式的终端或者处于eREC Standby模式的终端不用判断eREC Sector标识符，直接加入组呼。

6）如果网络下发的VGCS中没有包含eREC Sector标识，则不论是否是eREC终端都应该加入该组呼中。

7）eREC终端可以通过注销进行去激活eREC服务，或者有相关的时间周期进行控制去激活。

8）图1中Line1和Line2在同一个组呼区域，如果不是eREC模式，则在该区域内的紧急呼叫Line1和Line2都需要加入该组呼。如果是eREC模式，则Line1上的Sector ID和Line2上的Sector ID不同，在Line1上发起的eREC呼叫，就可以被Line2上的列车忽略。

2.2eREC状态及转换关系

如图2所示，支持eREC服务的网络，终端处于下面3个状态之一。

1）REC模式：允许加入REC、eREC呼叫，不会接收到扇区识别码更新指令。

2）eREC待机模式：允许加入REC、eREC，会接收到扇区识别码更新指令。

3）eREC模式：允许加入REC，需要加入扇区识别码相同的eREC以及扇区识别码为0的eREC，会接收到扇区识别码更新指令。

状态转换关系如下。REC模式→eREC待机模式：注册eREC服务；eREC待机模式→eREC模式：收到扇区更新指令，并更新本地扇区识别码列表。

eREC模式→eREC待机模式：超时（Tsi）、手机处于组接收状态、无有效扇区识别码。

eREC待机模式→REC模式：超时（Tsr）、GSM-R网络改变、注销eREC服务。

eREC模式→REC模式：同上。

图2中各个操作名称如下:

1）注册eREC；

2）注册eREC回复；

3）USSD扇区识别码更新指令；

4）HMI扇区更新；

5）小区广播扇区识别码验证；

6）Tri超时；7）Tsr超时；

8）USSD主动更新扇区识别码。

2.3eREC扇区标码（eREC Sector Identity）

eREC扇区标识的组成如图3所示。

组呼区域的组成：4个数字的组呼区域+1个数字的eREC扇区标识。eREC扇区标识的范围是：S=1～9。S=0表示强制性的eREC（eREC终端需要加入该组呼，而不用考虑该值是否匹配他本身的eREC标识）。

2.4eREC 呼叫的发起和接收

1）发起eREC的299或者599时,需要在组ID前面增加一个eREC的标识符（1～9），比如：3299；其中3是eREC的标识符。

2）如果使用AT命令发起eREC，其命令形式如下：ATD*17*750*1#299；其中的*和#之间的“1”是eREC的扇区标识符。如图4所示。

3）对于终端接收的组呼应该包含eREC的标识符，比如3299；如果是AT命令形式，则收到的组呼标准应该如下。

+CRING: VGC 12341, 299, 1, 0

其中的12341中的1234指的是组呼区域，后面的1指的是eREC标识符。如图5所示。

4）通过AT命令的CALCC进行查询时，eREC的格式如图6所示。

2.5eREC服务的注册、注销、Sector Identity更新、验证

eREC和GSM-R网络之间通过USSD进行交互，包括注册eREC、注销eREC以及eREC扇区识别码列表更新等。eREC所用的USSD在功能号[CT=2，6]的基础上进行扩充。USSD的格式如下。

[OC][SC]*[SI1]*[SI2]*[SI3]*[SI4]#

相关参数解释如下。

OC：操作码(**注册，##注销，*#查询)

SC：服务码（2～3个字母数字）

*：域分割符

#：结束字符

SIx：补充信息，其中SI4用于eREC相关的操作。

例如注册的字符串类似：**214****#；注销的类似：##214****#；在Train Mode下function number使用CT-2的功能码（车次功能号），而在Shunting Mode下使用CT-6（调车）的功能码。

eREC相关的SI4必须以eREC标识符开头，SI4的结构如下。

1）一次注册多个功能码的格式

BULK＋＋0x20＋＋ 0x20＋EREC＋

2）单次注册格式

eREC＋

ERECLAC，CellID，Lat，Long，Height，Speed，Heading，ET，Distance这些参数解释如下。即为一条eREC的注册SI4。eREC相关的域定义如表1所示。

补充：对于CT-2和CT-6功能码的组成结构，基本情况如下。

a.CT-2功能码组成结构：IC＋CT＋TN＋FC；如果是虚拟的车次功能码，则TN＝00000， FC＝01。例如：03320000001 (IC=033（法国）, CT＝2，TN＝00000，FC＝01）。如果不是虚拟的，则按当前的实际功能码填写。

表1　eREC域定义

b.CT-6的功能码组成结构：IC＋CT＋LN＋FC；如果是虚拟的调车功能码，LN=00000，FC＝5001.例如：0336000005001（IC＝033 (法国），CT＝6，LN＝00000，FC＝5001）。如果不是虚拟的，则按当前的实际功能码填写。

2.5.1eREC的注册

eREC tag的字符串是“eREC”。eREC注册各个域的顺序如表2所示，“，”是各域之间的分割符，如果域没有内容，则保留分隔符“，”。

表2　eREC注册UUSD的域定义

例如：**214*03120055501***EREC0001,2 BA3,,,,,,,#是一个注册字符串，其功能码为031200 55501，IC＝031（荷兰），CT＝2，TN＝00555。在eREC的注册中出现的顺序是LAC=0001，CellID＝2B3A，其他的LAT，LONG，height，Speed，Heading，ET，Distance都没有出现，但是保留了字符“，”。这个表示是为列车00555注册eRec功能。

再例如：**214*0336000005001***EREC0001, 2BA3,,,,,,,#是一个注册字符串，其功能码为0336000005001,其中IC＝033，CT＝6，LN＝00000，FC＝5001，eREC的字符跟上面的相同。这个表示是为了虚拟调车成员000005001注册eREC功能。

2.5.2eREC的注销

eREC服务的注销不包含eREC参数，举例如下：

##214*04920000001***EREC#，是一个eREC注销的操作，其中04920000001是功能码，解析可以参考上面的功能码解析。

手机在注销CT＝2、6的功能号时，同时也会注销eREC服务。

2.5.3eREC的注册、注销的网络应答

网络通过USSD进行应答，应答中使用的eREC域如表3所示。

表3　eREC网络应答UUSD的域定义

例如：01 EREC204,021,XXUX,S,21600, 86400；标识移动台注册成功，当前网络支持eREC，Sector ID的更新操作只允许USSD方式，Sector通过SMS-CB方式使能。

2.5.4eREC的更新操作

支持eREC的设备可以通过下面3种方式更新eREC扇区识别码列表：USSD、HMI以及应答器。网络回复注册eREC服务的消息包含扇区识别码列表更新方法。eSIUM长度为4的字符串：XXXX。

其中第1位可以为：H(HMI)或X；

其中第2位可以为：B(应答器)或X；其中第3位可以为：U(USSD)或X；其中第4位暂未启用，eSIUM可以是各种更新方法的组合。

1）使用USSD主动进行eREC更新操作请求中用到的eREC域定义，如表4所示。

例如**214*03220000001***EREC0001,2 BA3,,,,,,,#；需要注意的是更新的字符串与注册的字符串是一样的，但是所不同的是当前终端的状态，在终端处于REC模式时进行的是注册，在终端注册eREC成功之后进入eREC stanby状态，这时进行的是eREC扇区识别码更新请求。

表4　eREC更新请求UUSD的域定义

USSD更新方式分为如下两种：

a.主动更新：当手机处于eREC待机模式时，需要向网络发送扇区识别码列表更新请求。

b.被动更新：当手机进入新的扇区时，网络会向注册了eREC服务的手机发送扇区识别码列表USSD。

2）网络发送的eREC扇区识别码的更新USSD。

对主动请求或者网络下发的eREC扇区识别码的更新USSD,其中eREC域定义如表5所示。

表5　eREC更新指示UUSD的域定义

结构为：##214*EREC<+eREC info>#

例如：##214*EREC126000000,HXUX,204,021 ,S,21600,86400#；是一个eREC更新字符串。其中126000000是eSIlist，HXUX是eSIUM，以此类推。eSIlist中的第一位1表示可以发起eREC的Sector，1,2，6是可以接收eREC的Sector。Sector更新通过HMI和USSD方式，Sector通过SMS-CB方式生效。

eSIlist是网络下发的eREC Sector ID的值，其解码应该按照如下方式进行。

3）eSIlist编码

eSIlist即为扇区识别码列表，有9位数字，有效值为1～9,没有使用的Sector ID 0默认有效。eSIlist第一位为发起eREC的扇区识别码，eSIlist里的有效位都用于加入eREC呼叫的扇区识别码，

第一位的1表示用于发起通话的扇区识别码。从左到右第一个0之前的数字都有效，其他无效，用于判断是否加入eREC呼叫。空的update编码为“000000000”。

比如：

eSIlist：126000000，其中1为发起eREC可以使用的Sector，可以接收的eREC sector值是1,2,6。

eSIlist：120600000，其中1是发起eREC可以使用的Sector，接收的Sector是1,2；值6因为在0的后面，因此是无效的。

2.5.5小区广播短消息（SMS-CB）验证

eREC的验证可以通过小区广播短消息的形式发送。SMS-CB的消息格式定义参考TS23.041；在SMS-CB应用于eREC时，定义的值如下：

Serial Number：

Geographical Scope：00（cell wide)

Message Code：1

Update Number: any value allowed

Message Identifier: 00 01

Data Coding Scheme: English = 01（7 Bit ASCII），see 3GPP TS 23.038 [4]

Page Parameter: 11

Content of Message：该区域内eREC的信息以TLV的形式封装，在TLV的value中存在的是eREC的 Sector ID列表，9个数字；

比如，终端在收到SMS-CB之前的eREC ID是1、2、3。如果在收到SMS-CB中收到的eREC Sector ID是120000000，那么终端将认为eREC ID 3 是被去激活的，使能Sector ID是1、2。

3　REC和eREC的使用配置

eREC配置示意如图7所示。图7中的Line1和Line2是并行的两条铁路线，其中CID表示小区ID；GCA ID表示组呼区域ID。那么对于REC和eREC的配置情况如表6所示。

下面分别对该配置表进行说明：

在该图中Line1的Sector ID值为7，Line2的Sector ID值为8，Line1上列车为D1，Line2上列车为D2。

组呼区域为1001X的区域包含的小区：CID=0，CID=1，CID=2；如果在该组呼区域发起不带Sector的组呼299，则组呼参考为10010299，组呼的通知小区ID值是0、1、2的区域，D1和D2都应该加入该组呼；如果D1发起eREC呼叫（或者其他列车发起eREC），则该组呼参考为10017299，该组呼的通知小区ID值是0、1、2的区域，D2会收到该组呼，但是由于Sector ID与本身的Sector ID不同，因此，D2不会加入该组呼，只有D1会加入该组呼；同样如果发起的组呼Sector值为8，则只有D1会加入，D2不会加入。

组呼区域为1002X区域包含的小区：CID=1、2、3、5；如果在该组呼区域发起不带Sector的组呼299，则组呼参考为10020299，组呼的通知小区ID值是1、2、3、5区域，D1和D2都应该加入该组呼；如果D1发起eREC呼叫（或者其他列车发起eREC），则该组呼参考为10027299，由于CID=5的小区不包含Sector=7的线路，因此，该组呼的通知小区ID值是1、2、3区域，只有D1会加入该组呼。同样，如果Sector=8的eREC，则相应的组呼区域的小区只有1、2、5；只有D2会加入该组呼。

组呼区域为1003X区域包含的小区：CID=2、3、4；如果发起eREC的Sector为7，则组呼区域的小区ID为2、3、4；此时如果发起Sector=8的eREC，则可以不在组呼区域为1003X的区域发起，可以考虑在组呼区域1002X的区域发起；因为发起Sector=8的eREC影响的小区只有CID=2的小区。

表6　eREC配置表

组呼区域为10031区域，包含的小区ID为3、4、6；这个举例要求D1在进入CID=4的小区前退出eREC模式，这样，在该组呼区域发送的组呼参考为10031299的组呼会被作为一个普通REC呼叫对待，因此D1需要加入该组呼。如果不退出eREC模式，并且依然使用Sector ID=7的eREC，则可以将该组呼区域定义为1004，发起eREC组呼参考可以是10047299，这样D1就可以继续以eREC方式加入组呼。

4　eREC的发展

增强型紧急呼叫的需求来自于欧洲各国铁路的实际运营需要。并作为一个重要的新增功能出现在2014年EIRENE发布的System Requirements Specification 15.4.0中。在奥地利和波兰的铁路中均要求设备支持eREC功能；标准的发布将会进一步促进该功能在欧洲国家的部署。

随着中国铁路的发展以及GSM-R网络部署的加大，在站点等位置，同一个小区将覆盖更多的线路，为了减少紧急呼叫对其他不相干线路的影响，eREC功能在国内的需求应该会逐渐提上日程。

[1] UIC.REFERENCE O-3151-1.2：enhanced Railway Emergency Call Specification，2013.

[2] UIC.REFERENCE O-3152-1.1：Definition and structure of eREC parameters，2013.

[3] UIC.EIRENE FRS 7.4：Functional Requirements Specification,2014.

[4] UIC.EIRENE SRS 15.4: System Requirements Specification，2014.

[5] 3GPP. TS27007，2010.

[6] ETSI TC-RT.TS 102 610，2012.

The current Railway Emergency Call (REC) applied in GSM-R network has been found that it may interrupt normal communication service in case of receiving emergency calls from other lines at line intersections, which will cause train braking deceleration or emergency stop, even train operation safety. This paper introduces the basic principles, system architecture and operation procedures of enhanced railway emergency call (eREC) in railway GSM-R network environment. The eREC can prevent receiving unnecessary emergency calls, and thus it can improve the fl exibility and safety of railway emergency calls.

GSM-R; enhanced railway emergency call (eREC); VGCS

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.03.009

2016-03-17）