淺析高速鐵路GSM-R覆蓋與切換

鄭偉

【摘要】 本文介紹了高速鐵路GSM-R的覆蓋方式，分析了GSM-R越區(qū)切換的優(yōu)化方法。

【關鍵詞】 高速鐵路 GSM-R 覆蓋方式 越區(qū)切換

前言：近年來隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，高速鐵路的運營，大大提升了鐵路的運行速度。高速鐵路運行過程中，采用專用的移動通信GSM-R，以GSM Phanse2+為協(xié)議標準，承擔調度、指揮任務，目的在于保證列車安全運行。

一、高速鐵路GSM-R覆蓋方式

1.1單基站覆蓋

GSM-R系統(tǒng)中，包含多種覆蓋方式，其中最為基本的即為單基站覆蓋，在鐵路沿線設置基站，安裝定向天線時，與鐵路線方向相同，沿著鐵路線，形成橢圓形小區(qū)，實際的使用需求應能夠滿足無線場強充分覆蓋，一個GSM-R小區(qū)包含一個基站，每個基站上安裝的定向天線數(shù)量為2根，經功率合成器，合成2根定向天線，之后與基站內部的收發(fā)信機相連接，保證列控通信業(yè)務的順利開展[1]。

1.2冗余覆蓋

冗余覆蓋也是GSM-R無線覆蓋中常用的方式，分為兩種：一種為同站址冗余覆蓋。在同一站點上并列設置兩個基站，這兩個基站完全相同，覆蓋的地理區(qū)域也相同，形成兩個一模一樣的GSM-R無線網(wǎng)絡。設置單個基站時，方法相同于單基站覆蓋。對于同站址冗余覆蓋來說，互為冗余形成的兩個GSM-R無線網(wǎng)絡，當其中一個網(wǎng)絡出現(xiàn)故障導致通信無法進行時，移動臺即可開展網(wǎng)絡切換操作，啟用另一個相同的網(wǎng)絡，保證通話及數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M行[2]；另一種為交織站址冗余覆蓋，在同站址冗余覆蓋方式中，容災問題并未考慮，為了解決這一問題，組建出交織站址形式，設置冗余基站時，以原有相鄰基站為基礎，在其中間部位設置，相當于交織的無線網(wǎng)絡設計了兩套，而且兩套相互獨立，業(yè)務可由雙層網(wǎng)絡同時分擔，執(zhí)行通信時，可在一層網(wǎng)絡中鎖定，避免GSM-R停止通信的問題。

1.3頻率分配

冗余覆蓋中，方案不同，頻率分配也存在差異。頻率分配效果良好，能提升網(wǎng)絡質量。GSM-R網(wǎng)絡中，工作頻段為900MHz，上行頻段為885～889MHz，下行頻段為930～934MH，頻率帶寬4MHz。配置方法為間隔頻道配置時，載頻共包含21個。分配頻率的過程中，應對同頻道干擾、鄰頻道干擾等因素做出充分的考慮，載干比若為同頻道，控制信道及列控業(yè)務信道C/I應在12dB以上，其他的C/I在9dB以上，若為鄰頻道，C/I在-6dB以上。規(guī)劃頻率時，同頻頻點不允許存在于同基站內，在同一小區(qū)內，BCCH、TCH之間最佳的頻率間隔應超過400MHz。以單小區(qū)雙方向為例，設計頻率覆蓋方案時，相當于同一組頻點被兩個同基站小區(qū)使用，如圖1。

二、高速鐵路GSM-R越區(qū)切換優(yōu)化方法

GSM-R網(wǎng)絡中，BTS系統(tǒng)消息發(fā)送通過SACCH信道實現(xiàn)，將相鄰小區(qū)BCCH的BA列表等發(fā)送移動臺，移動臺以此為依據(jù)，完成BCCH上接收電平的測量，同時，形成測量報告，反饋至BTS處。

單基站覆蓋中，列車運行方向上前面鄰小區(qū)即為目標小區(qū)，可以采取預先制定目標小區(qū)方式，移動臺監(jiān)測時，對象包含本小區(qū)上下行鏈路、目標小區(qū)下行鏈路，根據(jù)門限值，通過比較確定切換要求是否達到。若達到，越區(qū)切換命令由BSC發(fā)出切換執(zhí)行，選擇過程被省略，簡化切換過程，縮短切換時間。在冗余覆蓋中，新建鄰小區(qū)列表中包含3個小區(qū)，為有效節(jié)省存儲空間，采取預先存儲相鄰小區(qū)切換信息方式，使移動臺預同步鄰小區(qū)過程省略。

切換前，移動臺預處理工作僅包含兩項，一是測量本小區(qū)上下行鏈路，二是測量預存儲鄰小區(qū)的下行鏈路，完成后將結果反饋給BTS，若小區(qū)符合條件，方能進入切換列表中。但需要注意，切換鄰小區(qū)列表包含的小區(qū)中，目標小區(qū)并非一定為條件最優(yōu)的小區(qū)，原因是新建列表中，兩層網(wǎng)絡中共同包含鄰小區(qū)。

三、結論

鐵路通信中，GSM-R無線網(wǎng)絡發(fā)揮重要的作用，高速鐵路具有更為特殊的環(huán)境。規(guī)劃GSM-R無線覆蓋方式，應以鐵路沿線實際情況為根本，科學設立基站，采取簡化越區(qū)切換過程的方式縮短切換時間，保證GSM-R系統(tǒng)能夠正常通信，保障行車安全。

參 考 文 獻

[1]趙留俊.鐵路交匯區(qū)域GSM-R無線網(wǎng)絡覆蓋方案研究[J].高速鐵路技術，2014，（05）：38-42.

[2]高云波.基于高速鐵路的GSM-R通信無線覆蓋的可靠性分析[J].鐵道標準設計，2015，（02）：113-117.