GSM-R技術在鐵路通信中的應用研究

劉 靖 中國鐵路上海局集團有限公司上海通信段

隨著信息通信技術的不斷發(fā)展，鐵路通信系統(tǒng)也正在不斷成熟。GSM-R技術被大量地投入到中國的鐵路運輸網(wǎng)絡系統(tǒng)之中。該技術能夠較好地滿足鐵路信息開發(fā)、調(diào)控、指揮等各項功能，很好的滿足鐵路管理需求，提升管理效率，使鐵路通信以及鐵路信息化建設進入一個新的階段。

1 GSM-R通信技術簡介

Global System of MobileCommunication for Railway是GSM-R系統(tǒng)的英文全稱，中文解釋就是全球鐵路移動通信系統(tǒng)。其屬于綜合性的專用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，主要就是針對鐵路的移動通信而開發(fā)設計的。

GSM-R系統(tǒng)針對列車的控制和調(diào)度、鐵路特有的移動通信等應用加以設計，包括了許多的功能，如無線列調(diào)、功能尋址、編組調(diào)車通信、應急通信、隧道通信和位置尋址等功能，實現(xiàn)了鐵路系統(tǒng)的移動通信，在高鐵的專用調(diào)度通信領域作用更為突出。

2 GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GSM-R系統(tǒng)由通用分組無限業(yè)務子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)（BSS）、運行和業(yè)務支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和設備終端等四個部分所組成。

首先是基站子系統(tǒng)，BSS通過無線接口與移動臺進行連接，對無線信號進行發(fā)射與接收，同時對無線資源進行有效管理。而BSS又由幾項基礎單元組成，分別為基站控制器、弱場設備、編譯碼和速率適配單元以及基站收發(fā)信機。其次是網(wǎng)絡子系統(tǒng)，它又涉及到3個子系統(tǒng)，分別是移動智能網(wǎng)子系統(tǒng)、網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)和通用分組無限業(yè)務子系統(tǒng)。網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)由若干功能實體組成，完成交換業(yè)務和用戶數(shù)據(jù)的相關管理。這一系列的功能實體利用NO.7信令協(xié)議完成各種通信功能。

其次是，它是由GPRS子系統(tǒng)組成，GPRS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為兩層，核心層與無線接入層，SGSN、RADIUS、GGSN和DNS的功能實體聯(lián)合構(gòu)成GPRS的核心層；PCU、基站和終端共同構(gòu)成無線接入層。為了將成本降到最低，GPRS的無線接入層組網(wǎng)要對GSM-R提供的資源進行高效利用，通常與GSM-R系統(tǒng)使用同頻資源。借助GSM-R系統(tǒng)的基站建設無線網(wǎng)絡，能夠減少GPRS系統(tǒng)基站的設置數(shù)量。

再次是運行和業(yè)務支撐子系統(tǒng)，OSS由用戶管理系統(tǒng)與設備維護系統(tǒng)構(gòu)成。

最后是設備終端，設備終端從本質(zhì)上來說就是GSM-R網(wǎng)進行接入的移動臺，能夠讓用戶直接進行使用，不需要轉(zhuǎn)換。

3 GSM-R系統(tǒng)在鐵路通信中的主要應用

3.1 列車調(diào)度指揮

調(diào)度與司機之間通話的順暢程度，對列車運行的秩序產(chǎn)生直接影響。GSM-R系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度和司機的無阻礙對話，為列車的順利運行提供有力保障。GSM-R技術的合理運用能夠讓列車各部門之間的暢通度增加，促進列車處于安全的運行狀態(tài)。

3.2 調(diào)度命令傳送

TDCS系統(tǒng)利用機車編號與相對應的目的地，適時的發(fā)布調(diào)度命令，GSM-R系統(tǒng)借助GSM-R網(wǎng)絡數(shù)據(jù)把調(diào)度指令發(fā)送到對應列車的無線通信設備上，處于運行狀態(tài)的列車能夠及時的接收到準確的調(diào)度指令。這類調(diào)度指令的發(fā)布系統(tǒng)是指揮中樞，具有的權(quán)威性非常高，在列車的指揮系統(tǒng)中占有重要地位，實現(xiàn)列車信號的分級管理。

3.3 機車同步控制

鐵路的列車運行具有明顯的特殊性，要借助多臺機車進行牽引，這就需要這些機車具有高度一致的運行行為，鐵路指揮部門要對這些數(shù)據(jù)進行同步操縱。GSM-R系統(tǒng)的運用，讓不同機車之間的信息傳遞得到滿足，有效保證列車的安全運行。

3.4 多優(yōu)先級搶占呼叫權(quán)

鐵路通訊網(wǎng)絡既要有控制列車自動的作用，又要有緊急進行呼叫的系統(tǒng)，如果無線電信道有擁堵的現(xiàn)象出現(xiàn)，就需要將新的高優(yōu)先權(quán)通訊的連接及時進行建立，將低優(yōu)先權(quán)的呼叫進行中斷，使鐵路通訊系統(tǒng)的有效和實時性得以保障。

3.5 多種旅客服務功能

GSM-R技術應用在鐵路通信系統(tǒng)中，旅客的查詢、買票等過程變得更加便捷，GSM-R技術能夠提供高效的售票途徑，讓旅客能夠查詢到列車的實時運行狀態(tài)。應用GSM-R技術，還能夠進行貨運跟蹤的服務，利用定位貨車，對運輸貨物精確的位置進行實時了解及掌握。除此之外，GSM-R技術的應用還能夠根據(jù)列車實際情況，對場強進行合理調(diào)整。

4 GSM-R技術在鐵路通信應用中存在問題及對策

GSM-R系統(tǒng)雖然可以涵蓋目前中國鐵路各無線通信系統(tǒng)的功能，避免重復投資、獨立維護、互相干擾等弊端，具有綜合經(jīng)濟效益優(yōu)勢。但在實際的系統(tǒng)運行中，仍然存在某些技術難點需要深入研究與探討。

4.1 系統(tǒng)安全性還需要進一步完善

GSM-R系統(tǒng)是以交換機為核心，以基站為接入點完成通信功能的。由于我國不同地區(qū)既有線路的環(huán)境條件，南方的水災、西部的泥石流、青藏的地震斷裂等都會引發(fā)交換中心和基站之間的傳輸鏈路中斷，則該基站設計的覆蓋區(qū)內(nèi)沒有電磁波的覆蓋，通信完成陷入癱瘓狀態(tài)，給運輸生產(chǎn)帶來混亂。

4.2 不同廠家設備之間互連互通問題尚需解決

既然已經(jīng)考慮GSM-R作為鐵路通信的發(fā)展方向，為保證GSM-R更好地服務于中國鐵路，應加快解決GSM-R系統(tǒng)的開放性和不同廠家設備之間的互連互通問題，促進設備供貨市場形成良好的競爭局面，保護工程投資，降低風險。

這就要求GSM-R設備的生產(chǎn)廠商加強互聯(lián)互通，做好不同設備廠商之間的協(xié)調(diào)溝通，通過建立起通用性的標準和體系，構(gòu)建通用的接口和網(wǎng)絡增強GSM-R技術的開放性。充分利用全程化網(wǎng)絡解決方案，按照現(xiàn)有多目標網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡的規(guī)劃和建設，以總體效益為目標完成鐵路通信網(wǎng)絡的建設，實現(xiàn)網(wǎng)絡的長遠健康發(fā)展。

4.3 GSM-R技術的發(fā)展應用還需注意信息數(shù)據(jù)的安全問題

在信息化越來越發(fā)達的今天，良好的通信網(wǎng)絡需要強力的信息安全防護。在GSM-R技術的發(fā)展應用中需要做好信息安全平臺的建設，從信息傳輸、互聯(lián)通信環(huán)節(jié)入手，做好信息數(shù)據(jù)的加密防護，保障通信安全。鐵路通信專用網(wǎng)絡和共用網(wǎng)絡及GSM-R技術所帶來的無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡之間的信息通信都需要加強防護。在完成基于GSM-R技術的信息平臺優(yōu)化的基礎上，才能完成鐵路通信的一體化建設，保障鐵路信息系統(tǒng)中所傳輸?shù)母黜棓?shù)據(jù)能夠有效傳達和發(fā)送。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口流動的頻率增加，城市與城市之間的貿(mào)易往來愈加頻繁，我國鐵路的利用率會不斷提高。我國鐵路事業(yè)處于蓬勃發(fā)展的階段，這就需要技術水平較高的通信系統(tǒng)為鐵路的發(fā)展保駕護航。GSM-R技術是針對鐵路運行管理而開發(fā)的重點技術，能夠為鐵路的安全、高效運行起到強有力的促進作用。鐵路部門在通信工作中應當積極應用GSM-R技術，不斷完善鐵路網(wǎng)絡的相關技術，為我國鐵路事業(yè)的進一步發(fā)展打下堅實的技術基礎，推動鐵路行業(yè)的發(fā)展。