GSM-R.docx

1、前言随着我国铁路建设的快速发展，铁路无线通信系统作为铁路运输生产指挥调度系统的传输通道，为保障铁路运输安全和运输效率起到了越来越重要的作用。然而现有的模拟制式铁路无线通信系统已不能满足铁路现代化发展的需要。GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移动无线通信系统GSM平台之上，专门为满足铁路应用而开发的数字式移动无线通信技术。在铁路通信中，它能够提供定制的附加功能，如优先级和强插功能、话音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址和安全数据通信等，是一种经济高效的综合数字移动通信系统。2、我国铁路通信的现状随着我国铁路信息化建设的不断发展，铁路数据信息业务量的多样化和高速率，使得GSM-R系统在国内有着广阔的发展空间，GSM-R技术也正是顺应时代的发展，利用其固有的GSM-R网络特性，为铁路信息化和自动化发展奠定良好的基础，利用通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接,确保列车平稳高速、安全地运行【1】。GSMR技术在列车控制、高原铁路、货运重载成套技术的形成和发展中发挥了重要作用，特别是在高速铁路建设和运营中，GSMR系统促进了高速移动通信技术进步和GSMR产业的稳定发展。随着青藏铁路、大秦铁路和胶济线的开通运营和客运专线建设，加强无线网络优化、搞好运营维护是提高GSMR网络质量的关键。2005年5月，青藏铁路西藏境内GSMR铁路移动通信工程正式开工。GSMR铁路移动通信工程由干线通信系统、区段通信系统和无线通信系统组成，需要修建1 00多座无线基站。青藏铁路是亚洲第一条完全基于GSMR通信系统的线路，是亚洲第一条采用GSMR系统传输列车控制安全数据的试验铁路，并采用双重覆盖方案增强系统的可靠性【2】。2 .1 GSM-R系统介绍GSM-R(GSM for Railway) 中文全称为铁路移动通信系统标准，和我国现在覆盖最大的GSM网络标准相仿，是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统【3】。它是一种基于当前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上、专为满足铁路应用而设计开发的无线数字通信系统，并针对铁路通信中的列车调度、列车控制和支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能和经济高效的综合无线通信系统，包括铁路移动通信特有的群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能。GSMR系统是一种数字式的集群系统，能够提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护和维修组通信等语音通信功能。GSMR系统够满足列车运行速度为每小时500公里时的无线通信要求，且安全性好。与以往中国铁路所采用的单信道模拟无线通信系统相比，GSMR系统达到了国际行业水平【2】。2.1.1 GSM-R的系统结构GSMR系统一般由7个子系统组成：交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、移动智能网子系统（IN）、固定用户接入交换机子系统（FAS）、运行与维护子系统(OMC)和终端子系统组成，GSM-R系统结构如图1所示【4】。 图1 GSM-R系统结构图从图1 我们可以看到，网络子系统包括移动交换子系统(SSS)、通用分组无线业务(GPRS)子系统和移动智能网(IN)子系统。铁路专用移动通信业务分别接入各GSMR核心网节点，沿线设基站子系统及终端设备。网络子系统中的SSS子系统主要完成用户的业务交换功能以及数据库功能；GPRS子系统负责为无线用户提供分组数据承载业务；IN子系统将网络交换功能和业务控制功能分离，实现对呼叫的智能控制。BSS通过无线接口与移动台相接，实现无线信号发送接收和无线资源管理；与MSC相连，实现移动用户之问或移动用户与固定用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。OSS是网络运行和业务支持的综合管理平台，主要提供网络管理、资源管理、用户管理、业务开通、业务保障等功能。终端是供用户直接操作、使用，能够接入GSMR网的设备，包括移动台和无线固定台。2.1.2 GSM-R的系统功能GSM-R以GSM平台为基础，因此除了GSM所具有的越区切换、漫游等特性外，GSM-R还具有如下专有的特性5：功能寻址(Functional Addressing，FA)：便于固定 (移动)用户拨号呼叫列车上移动用户的一种方式。基于位置的寻址(Location Dependent Addressing，LDA)：便于列车上移动用户(如火车司机)呼叫固定用户 (调度员)的一种方式。例如当火车司机呼叫固定用户(调度员)时，系统依据移动用户(火车司机)的当前位置(所在控制区/小区)对固定用户(调度员)进行寻址，自动地将呼叫转接到列车当前所在控制区的调度员。语音广播服务(Voice Broadcast Service，VBS)：VBS可用来在指定区域(可跨多个小区)内广播消息或发布紧急呼叫(一点对多点的呼叫，主呼者讲话而众多的被呼方只能收听)。区域的定义和选择可动态设定，从而具有极大的灵活性。语音组呼服务(Voice Group Call Service，VGCS) ：移动或固定用户拨打组呼ID号，可与指定区域内的小组成员建立呼叫。该组内所有成员均可通过同一业务信道进行接听；该小组的成员也可通过按键讲话(PTT)方式发出通话请求，系统依据“先请求先服务”的原则建立一个上行链路来提供通话服务。增强的多级优先与强占权(Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption，eMLPP) ：铁路紧急呼叫或列车自动控制等许多通信应用，都要求网络无论处于何种负载状况下均能迅速建立呼叫。如果在一个无线电小区发生拥塞(所有无线电频率和业务信道均被占用)，eMLPP可立即切断低优先权的呼叫而优先建立高优先权的呼叫。GSM-R除上述的功能特点外，还在铁路业务应用中有如下的表现6：列车控制系统(Train Control System，TCS)：是以GSM-R作为传输手段的列车自动防护/列车自动控制系统，甚至可以实现列车自动操作(驾驶)。铁路维护通信：利用GSM-R建立铁路沿线维护人员的业务联络通信(新的路边电话和隧道电话)并能够根据维护人员的职能和所在的场所很快地确定他们的位置。列车诊断：如果列车发生故障，诊断数据将通过GSM-R传输到下一个维修中心。使维修站能够及时为维修做好相关准备，因而大大缩短维修时间。旅客服务：包括列车时刻信息、在线售票(订座)服务。基于列车自动控制和GSM-R的列车时刻信息服务，能够随时为旅客和乘客提供列车的动态位置和时刻信息；基于GSM-R连接的售票机可提供在线售票(订座)服务。货运跟踪服务：利用一个带有GPS接收器的简单GSM模块，可指示该货车(集装箱)的精确位置，可实时掌握所运货物的确切位置，并可将这一数据发送给其客户。2.3 GSM-R 关键技术工作频段的分配、时分多址(TDMA)技术、时分多址帧结构、空间分集、时间色散和均衡、基站与移动台间的时间调整、 话音编码、信道编码、交织技术、跳频技术、保密措施等。我国GSM-R除了具备GSM-R现有的功能特性，还应有无线列调功能、按近连续式机车信号传输、区间移动人员通信，以及根据我国的铁路的地理位置进行合理的GSM-R系统区间的场强覆盖【1】。参考文献GSM-R技术与我国铁路通信技术的应用发展中铁十一局电务公司广通项目经理部 薄海兵GSM-R技术在铁路中的运用和发展 赵英、崔嵩GSMR技术在铁路通信系统中应用分析 刘家银 (上海