LTE—R與GSM—R對比介紹

鄧世勇

【摘要】 本文從系統架構、性能指標、系統應用、工程設計等方面對LTE-R與GSM-R進行對比闡述，為鐵路LTE-R的建設提供一些建議。

【關鍵詞】 LTE-R GSM-R 對比

目前中國的鐵路移動通信系統有三種制式，第一是列車調度無線通信系統（簡稱無線列調），第二是GSM-R數字移動通信系統，第三是LTE-R寬帶數字移動通信系統。

一、標準

GSM-R系統基于GSM標準設計，在引入中國前歐洲已完成標準編制，并已開始商用。LTE標準分為頻分雙工（Frequency Division Duplexing，FDD，簡稱FD-LTD）和時分雙工（Time Division Duplexing，TDD，簡稱TD-LTE）兩種，其中FD-LTE主要是WCDMA系統的演進方向，而TD-LTE是TD-SCDMA系統的演進方向。目前兩種LTE制式均已在全球建設商用網絡，推出商用服務?；贚TE的LTE-R標準尚未正式建立。UIC正在研究基于GSM-R分組域承載列控信息的標準與技術，作為從GSM-R標準至LTE-R標準的一個過渡。國內朔黃鐵路發展公司的LTE-R系統在2012年完成功能業務試驗后，正在建設中，尚未開通，具體標準亦未出臺。由于我國在LTE-R系統試驗、使用方面已領先，在標準制定方面可以有所優先選擇權，對推動我國LTE-R系統產業發展亦將有所幫助。

二、架構

GSM-R系統分為四個主要部分，分別是交換中心、基站控制器、基站、終端，其承載語音、實時安全性數據（如列控信息、重載列車的機車同步操控）均在電路域，分組域承載非實時數據（如調度命令、車次號等）。

LTE-R系統分為三個主要部分，分別是交換中心、基站、終端，其承載的語音、實時安全性數據、非實時數據等均在分組域，因為LTE系統全是基于分組域進行架構的。為實現安全性數據、語音等的實時傳輸，主要靠各種Qos策略來保證。

三、性能

3.1 傳輸延時

由于LTE系統與GSM系統相比，減少了一部分（基站控制器），因此理論上其系統的語音、數據傳輸時延將更小。

3.2 吞吐量

GSM-R系統無論是電路域、分組域傳輸數據，其吞吐量均小，因為GSM系統本身即為一個窄帶系統。

LTE-R系統基于LTE系統進行架構，LTE系統設計即以為終端提供高帶寬為目的，故LTE-R系統亦能為終端提供較高的吞吐量。

3.3 其他

作為針對鐵路的蜂窩移動通信系統，尚有終端連接建立時延、連接建立失敗率、越區切換成功率、丟包率等性能指標對系統應用有較大影響，LTE-R系統在此類性能指標上的表現有待于具體工程實際測試結果來證實。

四、系統應用

GSM-R系統本身是窄帶系統，其能承載的鐵路業務主要有調度語音、列控信息、調度命令、車次號、列尾信息等對網絡帶寬要求不高的業務。

LTE-R系統除能承載上述業務之外，亦可以傳輸視頻監控、電視會議等對網絡帶寬要求較高的業務。

五、工程設計

5.1 電平值與容量

GSM-R系統設計時，其覆蓋的最低電平值與系統容量本身沒有關系，可以分開設計。最低電平值為固定值，只要達到該值，即能滿足各種鐵路業務所需要求。

LTE-R系統由于LTE本身制式的關系，其覆蓋的最低電平值與系統容量是正相關的，即工程建設完成后覆蓋電平值越高，其能提供的網絡帶寬越大。

因此LTE-R工程設計中需先理清該鐵路線所需承載的鐵路業務，計算出所需的網絡帶寬容量，并應考慮好預留的網絡帶寬容量，然后根據該系統帶寬容量得出工程所需的覆蓋電平值，再進行上下行鏈路平衡計算，得出允許的鏈路損耗，再通過相關無線傳播模型計算對應高度的天線的覆蓋距離，從而確定基站位置、間距等關鍵因素。

5.2 頻率規劃

GSM-R系統在國內僅有4M帶寬，在鐵路樞紐地區的頻率規劃已經成為各設計單位較難解決的設計難題。

LTE-R系統所有基站可以采用同頻設置，所有頻率管理由設備本身實現，樞紐地區設計時主要考慮需納入該系統承載的主要鐵路業務即可。

六、結束語

隨著國家對頻譜利用率要求越來越高，其對頻譜的規劃也在不斷調整，收回GSM系統頻譜也會提到議事日程，建設LTE系統是未來的趨勢，本文就GSM-R系統與LTE-R系統進行了一些對比，為LTE-R的工程設計提供了一些思路。

參 考 文 獻

[1] Michael Klocker. GSM-R Technology Evolution of UIC Telecommunication System. BeiJing：Nokia Solutions and Networks，2013endprint