GSM-R网络在铁路通信中的应用

GSM-R网络在铁路通信中的应用

吕旭辉

武汉高速铁路职业技能训练段湖北武汉430000

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。随着我国铁路运输事业的不断发展壮大，铁路通信成为了决定铁路运输作业的关键环节。GSM-R技术为铁路通信专用技术，我国铁路系统很早就开始跟踪GSM-R无线网络技术，并在2013年确定为铁路既有无线列调通信换代产品。并在全国各铁路段进行了实践应用。本文就GSM-R网络在铁路通信中的应用展开探讨。

关键词：GSM-R；无线网络技术；铁路通信；应用

引言

未来我国快速铁路和高速铁路将会有很大的发展，铁路提速和客运专线网络化、智能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综合移动通信系统，以及透明、双向、大容量的车地间安全和调度指挥的信息传输通道，所以要实现铁路的智能化、现代化，必须选择一种新的铁路数字移动通信技术，而GSM-R最适合铁路通信的特点。

1GSM-R网络

GSM-R网络主要包括无线网络、交换网络及有线传输网络，其中无线网络包括核查基站参数，规划频率，划分位置区，确定话务负荷、阻塞率、基站天线角度、发射功率等参数以及降低同频干扰和非同频干扰等；而交换网络则包括确定基站频率、小区参数（CDD）和越区切换参数等。GSM-R核心网络采用二级网络结构，即设立移动业务大区汇接中心（TMSC）和本地业务端局（MSC），汇接中心之间网状网连接。小区一般设置是在沿路轨方向安装定向天线，形成沿路轨的椭圆形小区；在话务量较大但火车速度较低的编组站内可采用扇形小区覆盖；而人口密度低的低速路段和轨道交织处则采用全向小区覆盖。每个小区有一个或几个基站收发信机，数目的多少由话务量决定。列车时速超过140km/h，采用GSM信号，可降低通信质量，提高误码率。而误码率的增加会降低话音质量，甚至当服务质量达到最低阈值时，特别是与ERTMS（欧洲铁路运输管理系统）和ETCS（欧洲铁路控制系统）有关的数据将被中断，从而导致列车不必要的停车或减速，因此需要采用双网覆盖系统以提高系统的可靠性。

2GSM-R无线网络技术

GSM-R技术意为全球铁路通讯系统，是基于GSM技术发展来而，具有完善的标准组织体系，可以随GSM的演进而演进。GSM-R技术工作频率及覆盖移动站到基站为885～889MHz，基站到移动站为930～934MHz。GSM-R技术的覆盖方式可以是面状覆盖、链状覆盖和地区性覆盖，全面适合铁路通讯信号的传输需求。GSM-R技术一经采用，就受到了铁路部门的大力欢迎。

3GSM-R系统结构简介

（1）GSM-R系统由六个子系统组成交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、终端子系统及移动智能网子系统（IN），并通过交换子系统（SSS）中的网关移动交换中心（GMSC）实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通，通过通用分组无线业务系统（GPRS）中的网关GPRS业务支持节点（GGSN）实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。（2）GSM-R以GSM平台为基础除了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：①功能寻址；②基于位置的寻址；③语音广播服务；④语音组呼服务；⑤增强的多级优先与强占权。（3）GSM-R除上述的功能特点外，还表现在如下的铁路业务应用之中①列车控制系统；②铁路维护通信；③列车诊断；④旅客服务；⑤货运跟踪服务。（4）GSM－R可以构成既含有面状覆盖又含有链状覆盖的网络，既可用于地区性的覆盖也可用于全国性的覆盖例如，沿铁路线采用链状覆盖，车站及枢纽地区采用面状覆盖。为了满足铁路对传输的高可靠性，链状覆盖一般采用双重冗余的重叠小区结构，每2个基站重叠覆盖一个小区；面状覆盖采用多小区（或多扇区）蜂窝结构，每个基站覆盖一个小区，当然也可以采用重叠覆盖小区结构。

4GSM-R技术在铁路通信中的实践应用

4.1在合武客运专线中的应用

合武客运专线为国铁I级双线铁路，东起安徽合肥，西至湖北武汉，由中国铁路总公司（原铁道部）和地方政府合资建设，设计车速为200km/h．预留车速为250km/h。合武客运专线GSM-R系统和合宁客运专线共用1套基站子系统，合宁、合武线的核心网子系统暂时接入到既有济南核心节点。合武客运专线地形复杂．隧道较多，为保证通信质量，GSM．R网络沿线采用基站、光纤直放站和漏泄同轴电缆等多种设备进行弱场强区覆盖，采用高增益天线、合理天线挂高等技术手段满足系统功能需求。当前针对GSM-R的技术，中国铁路总公司制定了相应的技术标准了规范，针对GSM-R技术施工过程中常需要应用到的系统类、工程类、设备类、测试类、应用业务类和接口技术等都规范化，为GSM-R技术的推广和应用打下了坚实的基础。

4.2在胶济线当中的应用

胶济线横跨于整个山东省内，客运繁忙，通信设施的电磁场环境较为复杂，原有的通信系统无法满足需求。基于GSM-R应用的创新，通过和不同的运营商的协调和沟通，对GSM的电磁环境进行了有效的整理，开始了GSM-R技术的建设。胶济线GSM-R采用边建设、边测试、边优化、边试验的建设方式，通过优化设计方案，完善应用功能，满足调度指挥、公务通信以及CTC系统车地之间信息传输的需要：胶济线首次将GSM-R用于繁忙干线的调度指挥，进一步验证中国铁路制定的GSM-R技术规范，为既有线提速、开行时速200公里列车，以及高密度、大运量、客货列车混合运行线路的通信系统运用积累了经验。

4.3在青藏铁路当中的应用

青藏铁路是整个亚洲首条完全基于GSM-R的测试铁路，面对世界上线路最长、海拔最高，一半地段都是冻土，海拔4000多米的路段有900多公里的高原铁路，依靠铁轨输送列控信号的传统方式无计可施，GSM－R也就成了唯一的选择。

5GSM-R铁路通信网络的发展前景

GSM-R被公认为是用于无线铁路通讯的最为完善和经济的解决方案，作为一个安全的通讯平台，为铁路公司的工作人员提供可靠的语音和数据通讯技术支持。它适合500km/h高速移动体的通信（最大多普勒频移为415hz）；抗电气化铁道电火花干扰（电火花的频率多集中在400～800mhz）；典型覆盖距离约为5～10公里，对高速列车来说这是保证系统容量与服务质量的最小范围；更适于隧道内通信（相对450mhz与1800mhz频带）。作为专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，经过专家们的论证认为，GSM-R具有更适应铁路运输特点的优势，更成熟的技术优势以及更符合通信信号一体化技术发展的需要。因此，对于铁路运输而言，GSM-R铁路通信网络是我国铁路发展的一个方向。发展GSM-R铁路通信网络是发展重载铁路必不可少的基石。

结语

综上所述，GSM-R无线网络技术能够满足当前铁路通信系统信息化发展的需求，也是进一步推动铁路运输事业发展的基础。在铁路运输通信工作中，应该积极的应用GSM-R无线网络技术，不断的完善和创新相应通信技术，确实列车运行的稳定和安全。

参考文献：

[1]谢炳勋.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用与发展研究[J].电子技术与软件工程，2015（23）：45+101.

[2]张重阳.基于铁路专用通信GSM-R的无线路测系统的研究与实现[J].现代电子技术，2015，32（19）：215-218.