GSM—R系統(tǒng)鐵路無線網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃方法研究及應(yīng)用

游曉蘭

摘 要：GSM-R（鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)）以其可靠的通信傳輸質(zhì)量、靈活的信息交換服務(wù)、較強的通用性以及更高的安全性、容量大等功能特點，在我省乃至全國鐵路運輸中被廣泛應(yīng)用，極大地推進了鐵路通信數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化“四化”全面發(fā)展的進程。而合理的頻率規(guī)劃是保障GSM-R系統(tǒng)功能正常發(fā)揮的基本要求，因此，對GSM-R系統(tǒng)頻率的規(guī)劃方法進行研究，具有舉足輕重的意義。

關(guān)鍵詞：GSM-R系統(tǒng) 頻率規(guī)劃 方法 應(yīng)用

中圖分類號：U285 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0012-01

GSM-R是基于公共無線通信系統(tǒng)GSM功能環(huán)境之下，結(jié)合鐵路通信安全、可靠、容量大的需求和列車調(diào)度、控制等運營特點，而開發(fā)的一款專屬于鐵路使用的數(shù)字式無線通信系統(tǒng)。它不僅能夠滿足鐵路指揮專用調(diào)配通信的要求，而且可以為處于不同地域甚至是跨越國界以及不同時速的列車，如高速列車和普通列車之間的實時通信需求提供服務(wù)。早在2000年底就已被確定為我國鐵路通信的未來發(fā)展方向。然而，GSM-R頻率資源不足問題的存在，很大程度上制約了GSM-R系統(tǒng)功能的可行性。因此，系統(tǒng)研究GSM-R系統(tǒng)頻率的規(guī)劃方法，對于滿足鐵路通信需求以及發(fā)展要求，具有重要意義。

為此，該文基于GSM-R系統(tǒng)的工作頻段、頻率分配和規(guī)劃基本原則，分別就鐵路無線網(wǎng)絡(luò)的單網(wǎng)交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)、同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)、交織站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式的頻率規(guī)劃方法及應(yīng)用展開研究，以期能夠促進我國鐵路無線網(wǎng)絡(luò)的不斷完善與優(yōu)化。

1 GSM-R系統(tǒng)的工作頻段

GSM-R系統(tǒng)的工作頻段定為900MHz。其中由移動臺發(fā)送，基站接收，處于885～889MHz之間的頻率范圍屬于上行頻率區(qū)間，反之，由基站發(fā)送，移動臺接收，但處于930～934MHz之間的頻率范圍屬于下行頻率區(qū)間。雙工收發(fā)頻率與相鄰頻道的間隔分別為45MHz和200kHz。

GSM-R系統(tǒng)的頻率帶寬只有4MHz。按照等間隔頻道的配置方法，可將其劃分為21個載頻。頻道序號依次從999到1019。其中，序號為999和1019的頻道作為隔離保護，不在實際可用頻道范圍內(nèi)，因此，實際的可用頻道數(shù)量僅有19個，頻道序號依次從1000到1018表示。

2 GSM-R系統(tǒng)頻率的分配和規(guī)劃原則

2.1 GSM-R系統(tǒng)頻率的分配原則

由于鐵路線路平行交錯、站點交叉穿行的地理特點，鐵路通信極易發(fā)生因信號錯亂引起的頻道相互干擾問題，致使GSM-R系統(tǒng)發(fā)揮失常，鐵路通信故障。因此，為確保GSM-R系統(tǒng)正常發(fā)揮實效，就需要按照一定的原則進行頻道分配，這不僅要考慮頻道間的相互干擾問題，同時還要關(guān)注頻道的載干比情況。

2.2 GSM-R系統(tǒng)頻率的基本規(guī)劃原則

根據(jù)鐵路網(wǎng)絡(luò)分片布局的地理特點，在進行頻率規(guī)劃時，應(yīng)本著相同頻率的頻點處于不同的基站；同片區(qū)內(nèi)BCCH與TCH之間最好保持400k以上的頻率間隔，且在未采取跳頻情況下，TCH間的頻率間隔最好也保持在400k以上；基站距離近要避免同頻相對等原則。

3 基于組網(wǎng)方式的GSM-R系統(tǒng)頻率規(guī)劃方法研究與應(yīng)用

3.1 單網(wǎng)交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)

單網(wǎng)交織冗余覆蓋意指利用一層無線網(wǎng)絡(luò)來覆蓋鐵路沿線。然而在設(shè)計系統(tǒng)時，可以通過增加基站的密度，使得即使線路上的某個基站出現(xiàn)故障或無法正常運轉(zhuǎn)時，該地點可以通過其他相鄰的基站來確保場強仍處于正常狀態(tài)，使得沿線的業(yè)務(wù)應(yīng)用不會因該基站無法正常運轉(zhuǎn)而中斷。

由于單層交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)數(shù)在單層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上增加了一倍，則使得2×2的頻率復(fù)用模式已無法適用，復(fù)用模式需改為4×2的。因此，根據(jù)相同頻率的頻點處于不同的基站和基站距離近避免同頻的頻率規(guī)劃原則，可將GSM-R實際可用的19個頻點劃分為8組，保持每組間載頻的最大配置為2。但需注意的是，為應(yīng)對特殊情況，需預(yù)留部分頻點以備對網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整。

3.2 同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)

同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)意指同一個站點內(nèi)并列設(shè)置2個基站，因而，形成了鐵路沿線的2個無線網(wǎng)絡(luò)層。如圖1所示，基站A、B同屬于一個站點內(nèi)，具有類似的覆蓋區(qū)域，因此需被安裝在同一個機房內(nèi)。所以值得注意的是，由于雙層網(wǎng)絡(luò)各自的基站同屬于一個站址，因此要特別關(guān)注每個沿線基站機房的抗災(zāi)能力。因為，如果某一地點發(fā)生火災(zāi)、洪水等災(zāi)害，很大可能導(dǎo)致同屬于該站點的2個基站都會遭到損壞，無法正常發(fā)揮通信保障功能，致使在該路段內(nèi)會同時失去這2層網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，通信中斷。我國青藏線、大秦線GSM-R網(wǎng)絡(luò)均采用此組網(wǎng)方式。

由于同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)是將2個基站并列設(shè)置在同一個站點，而單層交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)則可能會形成2個基站依次排列在一個站點，因此，同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)與單層交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)的頻率分配大同小異，可以在層交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)頻率分配基礎(chǔ)之上進行適當(dāng)重組，只要遵循頻率規(guī)劃基本原則，且保持每組間載頻的最大配置為4即可。

3.3 交織站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)

交織站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)與同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)最大的不同，即是交織站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)中的第二層基站恰好位于第一層前2個連續(xù)的基站之間。基站B2位于基站A1與基站A2之間。然而并不是每個基站同屬于一個機房，而是每個基站都有各自獨立的機房和天饋系統(tǒng)。這就不會發(fā)生像同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)中的，因其中一個地點發(fā)生災(zāi)害，很大可能導(dǎo)致在該路段內(nèi)會同時失去這2層網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，致使通信中斷的情況。基站之間相互之間不受影響。但不容忽視的是，基站服務(wù)獨立開來的同時增加了小區(qū)規(guī)劃的復(fù)雜程度以及基站站址和安裝的成本。

因此，交織站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)的頻率分配既可以按照單層交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)的分配形式，也可以遵循同站址無線雙層網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)語

GSM-R作為我國鐵路通信的未來發(fā)展方向，如何提高鐵路對GSM-R的合理應(yīng)用水平，且保障GSM-R能夠切實發(fā)揮實際功效，就要基于GSM-R的工作頻段、頻率分配和規(guī)劃的基本原則，針對不同的組網(wǎng)方式，選取合理、恰當(dāng)?shù)念l率規(guī)劃方法。

參考文獻

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