GSM—R在鐵路通信中的應(yīng)用實踐略述

周衛(wèi)

摘要：鐵路作為我國交通運輸體系中重要組成部分，同時也是人們?nèi)粘＝煌ǔ鲂械闹饕绞街?，以其運輸量達、速度快、安全性高的優(yōu)勢受到了廣泛的喜愛。在信息時代背景下，越來越多先進的信息技術(shù)廣泛應(yīng)用在鐵路通信中，建立一個大型的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)，可以為鐵路運輸安全提供更為堅實的支持和保障。GSM-R作為一種前沿技術(shù)，屬于專用移動通信范疇，在鐵路通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用GSM-R技術(shù)，能夠為鐵路運營管理提供服務(wù)支持，為列車控制提供可靠的無線數(shù)據(jù)支持，可以有效提升鐵路通信網(wǎng)絡(luò)有效性和靈敏性，實現(xiàn)更加高質(zhì)量、安全的數(shù)據(jù)傳輸要求。本文就GSM-R在他鐵路通信中應(yīng)用實踐進行分析，結(jié)合實際情況，從多種角度展開分析。

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

0引言

在鐵路交通運輸事業(yè)快速發(fā)展下，越來越多先進技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用其中，構(gòu)成了大型的鐵路交通網(wǎng)絡(luò)。由于鐵路運輸特性，受到了人們的廣泛歡迎和喜愛，出于安全角度考量，人們對于鐵路運輸交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了更高的要求。我國鐵路在發(fā)展中，更多的是以數(shù)據(jù)和語音集成化服務(wù)作為現(xiàn)代化通信平臺建設(shè)目標(biāo)，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)信息。GSM-R作為一種新式的通信技術(shù)，在鐵路交通運輸網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，有助于為鐵路管理提供數(shù)據(jù)支持，滿足通信系統(tǒng)調(diào)度和管理功能，促使系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行，提升系統(tǒng)運行效率和安全性。可以說，GSM-R技術(shù)同鐵路運輸組織、控制和安全方面存在密切聯(lián)系，通過深入分析和把握市場規(guī)律，結(jié)合鐵路運輸實際情況，建立一種覆蓋面積更廣的鐵路網(wǎng)，能夠推動鐵路交通運輸事業(yè)發(fā)展。由此看來，GSM-R在鐵路通信中應(yīng)用研究很有必要，有助于充分發(fā)揮GSM-R技術(shù)優(yōu)勢，推動鐵路交通運輸事業(yè)發(fā)展。

1 GSM-R技術(shù)概述

1.1 GSM-R技術(shù)

就GSM-R技術(shù)來看，主要是用于鐵路運輸通信系統(tǒng)中的一項前沿通信技術(shù)，由國際鐵路聯(lián)盟開發(fā)和建設(shè)，為鐵路建設(shè)、管理和運營提供通信調(diào)度和指揮，可以實現(xiàn)列車控制、調(diào)度，并且在系統(tǒng)終于加入了優(yōu)先級和廣播呼叫功能，可以實現(xiàn)更加高效的鐵路運營管理成效。GSM-R系統(tǒng)通信頻率大概在870MHz～960MHz之間，實際運行中移動臺發(fā)射基站接收的上行頻率和下行頻率分別為885MHz～889MHz之間和930MHz～934MHz之間，兩種頻率具有較為突出的優(yōu)勢，尤其是低廉的成本，可以更有效地抵抗外界信號干擾，滿足時速在500km/h以下的鐵路運輸管理要求。

1.2 GSM-R的構(gòu)成和功能

①網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。就網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)來看，是建立在移動交換中心基礎(chǔ)上，通過接口實現(xiàn)同基站的有效連接。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中包括有碼型變化器、組呼寄存器、設(shè)備識別寄存器和鑒權(quán)中心等多種，主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音呼叫的通信管理。

②基站子系統(tǒng)。就內(nèi)部構(gòu)成來看，基站子系統(tǒng)主要是由基站控制器和收發(fā)信息機構(gòu)成，在無線網(wǎng)絡(luò)運行中，通過MSC具體控制?；究刂破髦饕怯糜谑瞻l(fā)機和MSC之間信息傳輸?shù)墓芾恚⑶铱梢詫崿F(xiàn)多臺收發(fā)信機的控制?；臼瞻l(fā)信機的功能則表現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)以動態(tài)通信和空中接口的管理。

③子系統(tǒng)的操作和維護。對于子系統(tǒng)的操作和維護，兩者之間存在密切聯(lián)系，同時又是彼此獨立，操作系統(tǒng)主要是完成各項網(wǎng)絡(luò)操作功能，維護系統(tǒng)則是對用戶和設(shè)備的有效管理，尤其是在GSM-R通信系統(tǒng)的外部網(wǎng)絡(luò)全面連接，可以實現(xiàn)專網(wǎng)、公網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)之間的通信數(shù)據(jù)傳輸，聯(lián)系變得更加密切。

2 GSM-R技術(shù)的優(yōu)勢和特殊業(yè)務(wù)

2.1 GSM-R技術(shù)的優(yōu)勢

GSM-R是在GSM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，同公眾移動系統(tǒng)同步發(fā)展，有線通信網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)絡(luò)和其他通信網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成，同樣是采用GMSK調(diào)制，在200kHz帶寬中有超過8個時隙的時分多址，調(diào)制速率大概在270Kb/s。GSM-R自身集合了GSM技術(shù)的優(yōu)勢和集群通信特點，在鐵路通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用更具特色。通過標(biāo)準GSM承載業(yè)務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)固定到移動的自動化數(shù)據(jù)傳輸，為地面控制中心提供安全的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。GSM-R技術(shù)可以同GSM、PDN、IP以及TETEA連接在一起，為鐵路運營管理提供信息服務(wù)平臺，互連接口更加完善。由于GSM-R技術(shù)和GSM技術(shù)之間的聯(lián)系，具備GSM所有的業(yè)務(wù)和功能，兼容GSM的頻率管理，可以更好地滿足數(shù)據(jù)和語音通信傳輸需要，根據(jù)實際需要來自行分配帶寬，提供新的業(yè)務(wù)和功能，促使移動通信現(xiàn)代化建設(shè)進程持續(xù)推進翻。GSM-R和GSM之間區(qū)別更多的是表現(xiàn)在上行和下行頻帶方面，GSM-R中加入了語音廣播、語音組呼以及優(yōu)先級功能，在一定程度上可以有效滿足鐵路運輸?shù)奶厥庖?。GSM-R在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用，即便時速達到350km/h，仍然可以正常的通信，抗干擾能力較強，滿足不斷發(fā)展的高速列車運行需求。更為重要的是，即便是在郊區(qū)、山區(qū)和市區(qū)，均衡改進算法的實際應(yīng)用，可以更好的了解信道參數(shù)變化情況，盡可能降低無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`差，提升鐵路通信網(wǎng)絡(luò)需求。

2.2 GSM-R技術(shù)的特殊業(yè)務(wù)

GSM-R技術(shù)在滿足語音通信業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上，為鐵路通信調(diào)度增加了集群通信功能，還包括功能尋址、基于位置尋址和基于GSM-R技術(shù)的無線列調(diào)功能實體等。就功能尋址來看，作為GSM-R技術(shù)的基本特征，并非是傳統(tǒng)意義上根據(jù)用戶終端尋址，而是通過特定功能號呼叫用戶，完成業(yè)務(wù)需要，可以保證用戶功號碼和應(yīng)答終端的唯一性：基于位置尋址則是強調(diào)用戶在發(fā)起特定功能調(diào)用路由到另一個用戶當(dāng)前地址上，如果在列車上需要呼叫服務(wù)員，可以通過網(wǎng)絡(luò)確定司機位置，確定車站呼叫的調(diào)度員。對于位置信息的確定，大多數(shù)是由應(yīng)用層實現(xiàn)，這樣可以有效避免對GSM-R設(shè)備的影響。

通過GSM-R技術(shù)實現(xiàn)無線列調(diào)組網(wǎng)，可以借助無線通信，也可以有機整合無線通訊和有效通訊聯(lián)合使用，共同完成通信調(diào)度業(yè)務(wù)。沿線采用無線覆蓋，列車上配備無線終端，值班人員和調(diào)度員之間則是有效通信中斷傳輸。并且，為每一個呼叫配備一個優(yōu)先級，有助于提升無線列調(diào)功能，滿足不同等級需求的同時，整合通信資源，滿足通信指揮和調(diào)度功能需要。endprint

3.GSM-R在鐵路通信中的應(yīng)用

3.1青藏鐵路中的GSM-R技術(shù)應(yīng)用

3.1.1 GSM-R通信結(jié)構(gòu)

青藏鐵路海拔高度較高，主要是位于高原地帶，有超過85%的鐵路路段均是建立在海拔超過4000m的高原上，氣候條件較為惡劣。也正是由于此種現(xiàn)象，導(dǎo)致很多工作人員難以長期適應(yīng)高原上的鐵路運營工作，另一方面，凍土面積較為廣泛，對于鐵路通信質(zhì)量同樣帶來了深遠的影響，難以有效落實鐵路維修工作。故此，鐵路相關(guān)部門在鐵路運營管理中應(yīng)用GSM-R技術(shù)，可以有效降低凍土因素對于鐵路通信網(wǎng)絡(luò)帶來的威脅，使用雙基站同站址和雙交換機無線信號覆蓋，盡可能降低維修人員參與，降低人工勞動強度，充分展現(xiàn)人性化理念。同系網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中包括三大部分，GSM板塊、語音調(diào)度板塊和鐵路基本管理業(yè)務(wù)幾個方面。就GSM業(yè)務(wù)內(nèi)容來看，根據(jù)實際情況大致分為三個方面，即承載、電信補充和終端內(nèi)容：語音調(diào)度劃分為七個等級，優(yōu)先級呼叫高于終端低級呼叫要求，以此來發(fā)揮GSM-R通信系統(tǒng)優(yōu)勢。

3.1.2 GSM-R通信系統(tǒng)方案

結(jié)合青藏線路通信要求，由于場強覆蓋要求差異顯著，所以列車的無線場強概念覆蓋率也在不斷縮減。車廂內(nèi)手扶臺覆蓋等級大概在85%左右，接收電平的最小值則是-98dBm：無線列車空車載臺的覆蓋等級大概在98%左右，接收電平最小值則是-92dBm。

呼叫建立時間，主要是用于確保系統(tǒng)運行安全和穩(wěn)定的主要參數(shù)之一。就青藏鐵路GSM-R通信系統(tǒng)呼叫建立時間來看，主要類型和要求表現(xiàn)在以下幾個方面：鐵路緊急呼叫，呼叫建立時間在2s以內(nèi)，一定滿足；區(qū)域間司機間呼叫，呼叫建立時間在5s以內(nèi)，一定滿足：移動臺呼叫固定網(wǎng)，呼叫建立時間在5s以內(nèi)，盡量滿足；固定網(wǎng)呼叫移動臺，呼叫建立時間在7s以內(nèi)，盡量滿足：優(yōu)先等級的呼叫建立時間在10s以內(nèi)，盡量滿足。

3.2大秦鐵路線中GSM-R的應(yīng)用

大秦鐵路線作為我國重要的鐵路運輸線路，路段內(nèi)隧道眾多，路線彎曲，需要充分考慮到列車共同操作可能性。應(yīng)用GSM-R通信系統(tǒng)后，可以實現(xiàn)多輛列車的同步設(shè)備管理和維修，有效提升列車運行可靠性和安全性。由于山區(qū)地理環(huán)境較為復(fù)雜，很容易受到客觀因素影響到網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，所以選擇同站址雙基站無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式，以此來降低外界客觀因素的影響，提升網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

3.3 GSM-R通信系統(tǒng)在鐵路運營管理中應(yīng)用

①區(qū)間移動通信。移動通信方式的出現(xiàn)，較之傳統(tǒng)通信方式而言，可以有效實現(xiàn)搶險、救急和救援等通信要求，實現(xiàn)區(qū)間工作人員之間的數(shù)據(jù)傳輸和交流。

②列車尾部風(fēng)壓力檢測。對于列車尾部風(fēng)壓力的檢測，主要是安裝一臺移動設(shè)備和一臺檢測設(shè)備，借助GSM-R通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿緳C間，可以及時了解到列車車位的實際運行情況，加之GSM-R通信系統(tǒng)抗干擾能力較強，即便是在隧道內(nèi)，仍然可以有效抵御外界因素對通信信號強度帶來的影響，四線數(shù)據(jù)高質(zhì)量的傳輸。

③滿足客戶要求。借助GSM-R通信系統(tǒng)，可以實時更新通信數(shù)據(jù)，促使用戶可以動態(tài)了解到列車時刻信息，并提供訂票服務(wù)，滿足廣大顧客的實際需要。

3.4 GSM-R技術(shù)的發(fā)展

GSM-R技術(shù)具有十分突出的優(yōu)勢，未來的發(fā)展前景十分廣闊。基于此，應(yīng)該進一步加強關(guān)于GSM-R技術(shù)的理論研究，盡管在過去的時間內(nèi)關(guān)于GSM-R技術(shù)研究取得了較為可觀的成效，但是研究理論更多的是在歐美技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)，未來的工作中應(yīng)該加強理論研究，獲得更加前沿的成果。與此同時，順應(yīng)國際發(fā)展潮流，建立國際上統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準，從系統(tǒng)功能和實際需求角度進行創(chuàng)新和規(guī)范，或是結(jié)合國家各方面要求，對GSM-R技術(shù)功能和性能有針對性優(yōu)化。

當(dāng)前我國很多的鐵路線，在網(wǎng)絡(luò)工程大力建設(shè)中紛紛引進國外關(guān)于GSM-R技術(shù)的相關(guān)研究成果，并且吸收國外網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)經(jīng)驗，進一步整合后應(yīng)用到鐵路運營管理中。當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于鐵路中GSM-R技術(shù)的應(yīng)用中，并未充分發(fā)揮出設(shè)備互相連接所起到的優(yōu)勢，不難看出我國在科研方面的缺陷和不足，在今后發(fā)展中除了吸收和學(xué)習(xí)先進理論以外，還需要注重產(chǎn)品的創(chuàng)新和完善，為我國鐵路運輸事業(yè)健康持續(xù)發(fā)展提供更為堅實的支持和保障。

4結(jié)論

綜上所述，在鐵路通信中應(yīng)用GSM-R技術(shù)，可以有效滿足鐵路通信需求，這就需要進一步加強GSM-R技術(shù)同鐵路運輸組織、控制和安全之間的聯(lián)系，通過深入分析和把握市場規(guī)律，結(jié)合鐵路運輸實際情況，建立一種覆蓋面積更廣的鐵路網(wǎng)，推動鐵路交通運輸事業(yè)發(fā)展。endprint