淺析GSM—R技術(shù)

諶麗+高勇

摘 要：本文首先對(duì)GSM-R技術(shù)作了概括性的介紹，包括（GSM-R的定義及系統(tǒng)組成等）。其次介紹了GSM-R的一些關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)功能。最后介紹了GSM-R技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：GSM-R技術(shù)；功能；發(fā)展方向

一、GSM-R技術(shù)概述

（一）GSM-R的定義

GSM-R（GSM for Railway）系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在GSM技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。它在GSMPhase2+規(guī)范協(xié)議的高級(jí)語(yǔ)音呼叫功能基礎(chǔ)上，融入了基于位置尋址和功能尋址等功能，適用于鐵路通信特別是鐵路專(zhuān)用調(diào)度通信的需要。主要提供無(wú)線(xiàn)列調(diào)、編組調(diào)車(chē)通信、區(qū)段養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)通信、應(yīng)急通信、隧道通信等語(yǔ)音通信功能，可為列車(chē)自動(dòng)控制與檢測(cè)信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車(chē)自動(dòng)尋址和旅客服務(wù)。

（二）GSM-R的系統(tǒng)組成

GSM-R系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）及終端設(shè)備四部分組成。其中，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)（SSS）、通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GPRS）子系統(tǒng)和移動(dòng)智能網(wǎng)（IN）子系統(tǒng)。

（1）交換子系統(tǒng)：主要完成用戶(hù)的業(yè)務(wù)交換功能、數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能以及為無(wú)線(xiàn)用戶(hù)提供分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)等。

（2）基站子系統(tǒng)：BSS通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口直接與移動(dòng)通信用戶(hù)相接，負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)信號(hào)收發(fā)和無(wú)線(xiàn)資源管理。與MSC相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)之間或移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)路用戶(hù)之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶(hù)信息等。

（3）運(yùn)行與業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)：主要完成用戶(hù)管理和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)管理。

（4）終端：是指用來(lái)接入GSM-R設(shè)備。

二、GSM-R關(guān)鍵技術(shù)

1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性技術(shù)。為確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，通常采用冗余技術(shù)，即對(duì)單移動(dòng)交換中心（MSC）和基站控制器（BSC）作熱備份配置，并用光纜對(duì)MSC和BSC單元做環(huán)狀連接，以確保設(shè)備發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)仍具有較高的可靠性。

2、高速越區(qū)切換技術(shù)。為了滿(mǎn)足列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)仍能安全可靠地完成越區(qū)切換，在GSM-R系統(tǒng)中相鄰小區(qū)均具有足夠長(zhǎng)度的重疊覆蓋區(qū)，且重疊覆蓋區(qū)內(nèi)信號(hào)電平高出最小接收信號(hào)電平-85dB.m（隧道內(nèi)為-70dB.m）。一般重疊覆蓋區(qū)的長(zhǎng)度在700～1000m，就可以確保最高時(shí)速為350Km/h的列車(chē)實(shí)現(xiàn)可靠的越區(qū)切換。在采用泄漏電纜的隧道內(nèi)，其重疊覆蓋區(qū)長(zhǎng)度一般為400～500m，也能滿(mǎn)足高速列車(chē)的越區(qū)切換要求。

3、場(chǎng)強(qiáng)覆蓋技術(shù)。為了使無(wú)線(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋滿(mǎn)足鐵路沿線(xiàn)實(shí)際使用要求，GSM-R系統(tǒng)采用定向天線(xiàn)，且采用一個(gè)基站一個(gè)小區(qū)的組合小區(qū)方案。采用該技術(shù)可以將鐵路沿線(xiàn)越區(qū)切換次數(shù)減少50%。

4、信息傳輸安全技術(shù)。由于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通道本身是一種非安全通道，而在實(shí)際應(yīng)用中存在很多不確定因素會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。為了消除這些不安全因素在系統(tǒng)的傳輸通道中采用端對(duì)端的安全保障措施。采用這種方式可以使信號(hào)或控制對(duì)信息傳輸進(jìn)行有效控制，以確保信息的傳輸安全。

三、GMS-R通信系統(tǒng)功能

1、調(diào)度通信功能

調(diào)度通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)包括列車(chē)調(diào)度通信、貨運(yùn)調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他調(diào)度通信、站場(chǎng)通信、應(yīng)急通信、施工養(yǎng)護(hù)通信和道口通信等。

2、車(chē)次號(hào)傳輸與列車(chē)停穩(wěn)信息的傳送功能，通過(guò)基于GSM-R電路交換技術(shù)的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用GPRS方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、調(diào)度命令傳送功能

采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道傳輸調(diào)度命令。

4、列車(chē)尾部裝置信息傳送功能

將尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統(tǒng)，可以方便地解決尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題

5、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能

提供調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和多臺(tái)車(chē)載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，并能夠存儲(chǔ)進(jìn)入和退出調(diào)車(chē)模式的有關(guān)信息。

6、列車(chē)控制數(shù)據(jù)傳輸功能

采用GSM-R通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車(chē)地間雙向無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，提供車(chē)地之間雙向安全數(shù)據(jù)傳輸通道。

7、區(qū)間移動(dòng)公務(wù)通信

在區(qū)間作業(yè)的水電、公務(wù)、信號(hào)、通信、供電、橋梁守護(hù)等部門(mén)內(nèi)部的通信，均可以使用GSM-R作業(yè)手持臺(tái)，作業(yè)人員在需要時(shí)可與車(chē)站值班員、各部門(mén)調(diào)度員或自動(dòng)電話(huà)用戶(hù)聯(lián)系，緊急情況下，作業(yè)人員還可以呼叫司機(jī)，與司機(jī)建立通話(huà)聯(lián)絡(luò)。

8、應(yīng)急指揮通信語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，應(yīng)急通信系統(tǒng)是當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害或突發(fā)事件等影響鐵路運(yùn)輸?shù)木o急情況時(shí)，在突發(fā)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)與救援中心之間以及現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)不能，采用GSM-R通信系統(tǒng)，建立語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)通信。

四、GSM-R技術(shù)的發(fā)展方向

（一）加快建成核心網(wǎng)

GSM-R是一個(gè)基于交換技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)，與分散設(shè)置，直接對(duì)講無(wú)線(xiàn)通信有很大區(qū)別。GSM-R網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)、智能網(wǎng)等許多設(shè)備，不僅僅屬于某一段專(zhuān)用，而是許多線(xiàn)路，甚至全網(wǎng)共用。因此，必須統(tǒng)籌合理安排核心網(wǎng)交換機(jī)的建設(shè)，統(tǒng)一規(guī)劃，分層次，分階段進(jìn)行，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)資源配置，降低工程總體造價(jià)。

（二）管好用好無(wú)線(xiàn)電頻率資源

GSM-R頻率帶寬目前只有4MHz，相對(duì)于鐵路需求而言，無(wú)線(xiàn)頻率資源非常緊張，我們必須合理規(guī)劃，嚴(yán)格高效率地利用有限的頻率資源，以保證GSM-R系統(tǒng)不受干擾，保證通信的高安全性，無(wú)線(xiàn)電管理包括兩個(gè)方面：GSM-R系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)線(xiàn)電規(guī)劃管理和GSM-R系統(tǒng)外部無(wú)線(xiàn)電干擾的堅(jiān)持和處理。而GSM-R系統(tǒng)外部干擾中最為突出的問(wèn)題是與中國(guó)移動(dòng)按地域復(fù)用頻率資源的邊界場(chǎng)強(qiáng)協(xié)調(diào)及干擾協(xié)調(diào)工作。

五、結(jié)束語(yǔ)

GSM-R技術(shù)是專(zhuān)門(mén)為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，它具有良好的兼容性、可擴(kuò)充性和靈活性且具有高容量、高可靠度和高接通率等特點(diǎn)。在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中具有廣闊的發(fā)展空間。對(duì)該技術(shù)的研究，可以有效的提升我國(guó)鐵路通信水平。

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