GSM-R在鐵路通信中的應(yīng)用

馮良儒

摘? 要：鐵路在我國(guó)的陸上交通體系中一直占有極為重要的地位，近年來(lái)我國(guó)通過(guò)建設(shè)高鐵網(wǎng)絡(luò)已將我國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)由原先的跟隨者向領(lǐng)跑者方向轉(zhuǎn)變。鐵路系統(tǒng)的升級(jí)是全方位的，囊括了鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等。GSM-R技術(shù)是鐵路通信系統(tǒng)升級(jí)和換代的新一代技術(shù)，通過(guò)GSM-R技術(shù)不僅能夠改善現(xiàn)有的鐵路語(yǔ)音通信質(zhì)量同時(shí)也能夠作為數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)。文章在分析GSM-R技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上就GSM-R技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：鐵路通信系統(tǒng);GSM-R技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN929.5 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）09-0172-02

Abstract： Railway has always played a very important role in China's land transportation system. In recent years， through the construction of high-speed rail network， China's railway industry has changed from a follower to a leader. The upgrading of the railway system is omni-directional， including railway infrastructure， communication system， power supply system and so on. GSM-R technology is a new generation technology for upgrading and upgrading of railway communication system. GSM-R technology can not only improve the quality of existing railway voice communication， but also serve as a basic platform for data exchange services. Based on the analysis of the characteristics of GSM-R technology， this paper analyzes and expounds the application of GSM-R technology in railway communication.

Keywords： railway communication system; GSM-R technology; application

前言

GSM-R技術(shù)的應(yīng)用在提高語(yǔ)音通話質(zhì)量的同時(shí)也為鐵路通信系統(tǒng)發(fā)展無(wú)線通信提供了良好的作業(yè)平臺(tái)，GSM-R技術(shù)的應(yīng)用能夠使得鐵路系統(tǒng)原有的列車(chē)診斷、車(chē)輛通信得到較大的提升，同時(shí)還發(fā)展了列車(chē)的車(chē)輛跟蹤、貨物定位跟蹤等的新業(yè)務(wù)。GSM-R技術(shù)正在逐步應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中，GSM-R技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)使得鐵路通信以及鐵路信息化建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新的階段，更好地保障鐵路運(yùn)行安全。

1 GSM-R技術(shù)的特點(diǎn)

GSM-R技術(shù)是一種應(yīng)用于鐵路通信系統(tǒng)中的先進(jìn)技術(shù)，其開(kāi)發(fā)之初旨在為鐵路的建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)提供通信調(diào)度和指揮，此外，在上述功能的基礎(chǔ)上添加了優(yōu)先級(jí)和廣播呼叫功能，從而使得鐵路通信系統(tǒng)不僅能夠在語(yǔ)音通信領(lǐng)域，同時(shí)在信息數(shù)據(jù)傳輸、處理能力等方面都得到了較大幅度提升，從而使得鐵路運(yùn)營(yíng)調(diào)度更加方便、安全。GSM-R系統(tǒng)所采用的通信頻段在915MHz±945MHz之間，其中基站所接收的上行頻段為885MHz-889MHz之間，而下行頻段則為930MHz-934MHz之間，采用上述頻段是由于該頻段不僅安全、抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)使用成本也較低。GSM-R系統(tǒng)能夠滿足高速鐵路的運(yùn)行需求，尤其是現(xiàn)代高鐵系統(tǒng)運(yùn)行速度極快，以往的通信技術(shù)在高鐵高速運(yùn)行過(guò)程中將無(wú)法滿足通信需求，GSM-R技術(shù)有效解決了這一問(wèn)題，據(jù)相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)表明，GSM-R技術(shù)能夠在高鐵列車(chē)以350km/h運(yùn)行時(shí)仍保持良好的通信效果，且抗干擾能力極強(qiáng)，能夠滿足山區(qū)、城區(qū)等各種復(fù)雜地形。

GSM-R系統(tǒng)是依托GSM所發(fā)展起來(lái)的，囊括有線、無(wú)線及其他網(wǎng)絡(luò)通信接口，采用的是GMSK調(diào)制，其最大調(diào)制速度能夠達(dá)到279kb/s。相較于GSM技術(shù)GSM-R系統(tǒng)不僅兼具GSM所有的功能和特性同時(shí)在鐵路通信系統(tǒng)的應(yīng)用中還具有良好的應(yīng)用性，及GSM標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸將固定傳輸拓展為移動(dòng)傳輸?shù)淖詣?dòng)化數(shù)據(jù)傳輸，從而使得地面控制中心所接收到的數(shù)據(jù)更加快捷、可靠。GSM-R最大的優(yōu)點(diǎn)是將GSM、PDN、IP和TETEA有機(jī)結(jié)合在了一起，具備多種信息數(shù)據(jù)接口，鐵路系統(tǒng)可以依托GSM-R技術(shù)搭建起運(yùn)營(yíng)管理信息平臺(tái)。需要注意的是GSM-R系統(tǒng)所加入的語(yǔ)音廣播、語(yǔ)音組呼和優(yōu)先級(jí)功能能夠更好地服務(wù)于鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，囊括以往所無(wú)法囊括的一些特殊要求。

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）和終端設(shè)備等四個(gè)部分所組成。其中網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是依托與移動(dòng)交換中心而建立起來(lái)的，其與基站之間的連接借助于各種數(shù)據(jù)接口，能夠傳輸各種數(shù)據(jù)和語(yǔ)音呼叫，是承擔(dān)著數(shù)據(jù)和通信管理的重要組成部分?；咀酉到y(tǒng)主要囊括數(shù)據(jù)基站控制器和信息收發(fā)機(jī)構(gòu)等兩大部分，其中基站控制器主要是用于管理收發(fā)機(jī)和MSC之間的數(shù)據(jù)傳輸，其有多通道能夠連接多臺(tái)收發(fā)機(jī)。而基站收發(fā)信機(jī)則主要用于對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)通信的接口管理。

2 GSM-R系統(tǒng)在鐵路通信中的應(yīng)用

2.1 GSM-R系統(tǒng)在通信調(diào)度領(lǐng)域中的應(yīng)用

TDCS系統(tǒng)是用于列車(chē)調(diào)度管理的系統(tǒng)，其通過(guò)收錄列車(chē)編號(hào)與運(yùn)行方向，并對(duì)沿線所運(yùn)行的列車(chē)按照速度、通行情況進(jìn)行適時(shí)調(diào)度，TDCS系統(tǒng)具有極其強(qiáng)大的運(yùn)算與監(jiān)控功能，能夠結(jié)合需求對(duì)運(yùn)行在鐵路線上的各列車(chē)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)度。在調(diào)度指令下發(fā)后就需要借助與GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的傳輸，通過(guò)GSM-R網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能夠確保列車(chē)上的無(wú)線通信設(shè)備及時(shí)、準(zhǔn)確接收到所傳輸?shù)恼{(diào)度數(shù)據(jù)。調(diào)度指令是由TDCS系統(tǒng)所下發(fā)的，其具有較高的優(yōu)先級(jí)，從而要求列車(chē)通信系統(tǒng)能夠清晰、準(zhǔn)確、及時(shí)地收到調(diào)度信息并予以響應(yīng)。此外，GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用在鐵路通信系統(tǒng)中時(shí)，還能夠建立起調(diào)度員與列車(chē)駕駛員之間的直接聯(lián)系，保障兩者之間的無(wú)障礙通話需求，尤其是高速列車(chē)的通話需求，高速列車(chē)運(yùn)行速度較高，傳統(tǒng)的通信方式將使得通信遭受極大干擾，通信的可靠性和穩(wěn)定性都無(wú)法滿足要求。GSM-R系統(tǒng)則克服了這些缺陷，有力地保障了列車(chē)司機(jī)與調(diào)度之間的信息通暢，從而為列車(chē)的安全運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 GSM-R系統(tǒng)在機(jī)車(chē)同步控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

列車(chē)運(yùn)行主要依靠機(jī)頭的牽引，對(duì)于一些重載、高速的線路更是需要多個(gè)機(jī)頭協(xié)同運(yùn)作共同對(duì)列車(chē)車(chē)廂進(jìn)行牽引，為最大限度地發(fā)揮出各個(gè)機(jī)頭的作用，在多機(jī)頭牽引作業(yè)中要確保各機(jī)頭具有高度的一致性，避免各機(jī)頭因協(xié)同問(wèn)題而影響牽引效果。借助于GSM-R系統(tǒng)指揮中心可以對(duì)列車(chē)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行同步操縱，通過(guò)GSM-R網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)不同機(jī)車(chē)之間的信息交互，通過(guò)信息化的交互處理提高對(duì)于機(jī)車(chē)運(yùn)行的協(xié)調(diào)管控。

2.3 GSM-R系統(tǒng)為旅客服務(wù)提供方便

GSM-R系統(tǒng)的應(yīng)用將能夠有效提升鐵路系統(tǒng)的信息化水平，在將其應(yīng)用于客票系統(tǒng)時(shí)能夠更好地為旅客在信息查詢、車(chē)票購(gòu)買(mǎi)提供便利，旅客的車(chē)票查詢和車(chē)票購(gòu)買(mǎi)等操作都將更加方便，借助于GSM-R技術(shù)旅客可以更好地對(duì)列車(chē)的運(yùn)行信息進(jìn)行查詢，掌握列車(chē)運(yùn)行的相關(guān)信息，以便結(jié)合自身需求完成車(chē)票的購(gòu)買(mǎi)。此外，GSM-R技術(shù)所帶來(lái)的列車(chē)信息更加完善，列車(chē)調(diào)度系統(tǒng)可以結(jié)合列車(chē)的運(yùn)行信息適時(shí)的調(diào)整列車(chē)的進(jìn)站順序，調(diào)成列車(chē)運(yùn)行強(qiáng)度。GSM-R系統(tǒng)所建立的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)能夠保障列車(chē)具有良好的應(yīng)急通信，GSM-R技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠有效提升列車(chē)自動(dòng)化控制水平，同時(shí)能夠建立起另一條通信線路，在列車(chē)通信出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠借助于無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行緊急呼叫。尤其是在某一無(wú)線電通道發(fā)生堵塞時(shí)，借助于GSM-R技術(shù)能夠快速完成應(yīng)急通訊的連接，且這一通訊線路享有較高的優(yōu)先權(quán)，確保鐵路通信線路的通暢。

GSM-R系統(tǒng)是一種與我國(guó)鐵路系統(tǒng)相契合的通信技術(shù)，早在2000年年底我國(guó)就已經(jīng)確定了以GSM-R技術(shù)為技術(shù)路線的鐵路通信系統(tǒng)發(fā)展路線，經(jīng)過(guò)不斷研究發(fā)展形成了良好的GSM-R技術(shù)體系，同時(shí)高速鐵路的發(fā)展對(duì)于鐵路通信系統(tǒng)提出了新的要求，GSM-R系統(tǒng)所具有的前瞻性良好地補(bǔ)充了這一需求，GSM-R系統(tǒng)具有良好的通信效果和抗干擾性，將GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用于高鐵通信時(shí)能夠滿足通信需求。GSM-R技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)由GSM業(yè)務(wù)、基本信息業(yè)務(wù)和語(yǔ)音調(diào)度業(yè)務(wù)組成，這一組成系統(tǒng)良好地滿足了鐵路通信需求。

3 GSM-R系統(tǒng)的發(fā)展方向

GSM-R系統(tǒng)有著良好的發(fā)展前景，隨著GSM-R技術(shù)體系中的GPRS應(yīng)用研發(fā)得到突破，使得GSM-R技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。新時(shí)期，鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)將更加繁忙，其對(duì)于良好的高效的通信系統(tǒng)的需求也更加強(qiáng)烈，但是在通信頻率資源日趨緊張的情況下，GPRS技術(shù)的突破在實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)高效、安全傳輸?shù)那闆r下還能夠借助于GPRS分組功能完成通信資源的高效整合，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有頻率資源不變的情況下完成各種通信資源的整合和高效利用，為鐵路通信系統(tǒng)的建設(shè)提供良好的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。

GSM-R技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用需要良好的開(kāi)放性，在增強(qiáng)GSM-R技術(shù)開(kāi)放性方面要求GSM-R設(shè)備的生產(chǎn)廠商加強(qiáng)互聯(lián)互通，做好不同設(shè)備廠商之間的協(xié)調(diào)溝通，通過(guò)建立起通用性的標(biāo)準(zhǔn)和體系，構(gòu)建通用的接口和網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)GSM-R技術(shù)的開(kāi)放性。充分利用全程化網(wǎng)絡(luò)解決方案，按照現(xiàn)有多目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，以總體效益為目標(biāo)完成鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。

GSM-R技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用還需注意信息數(shù)據(jù)的安全問(wèn)題。在信息化越來(lái)越發(fā)達(dá)的今天，良好的通信網(wǎng)絡(luò)需要強(qiáng)力的信息安全防護(hù)。在GSM-R技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用中需要做好信息安全平臺(tái)的建設(shè)，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(hù)，保障通信安全。鐵路通信專用網(wǎng)絡(luò)和共用網(wǎng)絡(luò)及GSM-R技術(shù)所帶來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)之間的信息通信都需要加強(qiáng)防護(hù)。在完成基于GSM-R技術(shù)的信息平臺(tái)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，才能完成鐵路通信的一體化建設(shè)，保障鐵路信息系統(tǒng)中所傳輸?shù)母黜?xiàng)數(shù)據(jù)能夠有效傳達(dá)和發(fā)送。

4 結(jié)束語(yǔ)

GSM-R技術(shù)是基于現(xiàn)代快速發(fā)展的通信、自動(dòng)化技術(shù)所發(fā)展起來(lái)的新一代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其在鐵路通信領(lǐng)域能夠發(fā)揮出極好的效果。本文在分析GSM-R技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上就GSM-R技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析介紹。做好GSM-R技術(shù)的應(yīng)用將有助于實(shí)現(xiàn)鐵路通信系統(tǒng)的升級(jí)換代，提高鐵路通信系統(tǒng)的運(yùn)行保障水平。

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