淺析GSM—R技術

諶麗+高勇

摘 要：本文首先對GSM-R技術作了概括性的介紹，包括（GSM-R的定義及系統組成等）。其次介紹了GSM-R的一些關鍵技術和系統功能。最后介紹了GSM-R技術的發展方向。

關鍵詞：GSM-R技術；功能；發展方向

一、GSM-R技術概述

（一）GSM-R的定義

GSM-R（GSM for Railway）系統是專門為鐵路通信設計的綜合專用數字移動通信系統。該系統是在GSM技術的基礎上發展而來的。它在GSMPhase2+規范協議的高級語音呼叫功能基礎上，融入了基于位置尋址和功能尋址等功能，適用于鐵路通信特別是鐵路專用調度通信的需要。主要提供無線列調、編組調車通信、區段養護維修作業通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能，可為列車自動控制與檢測信息提供數據傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務。

（二）GSM-R的系統組成

GSM-R系統由網絡子系統（NSS）、基站子系統（BSS）、運行和業務支撐子系統（OSS/BSS）及終端設備四部分組成。其中，網絡子系統包括移動交換子系統（SSS）、通用分組無線業務（GPRS）子系統和移動智能網（IN）子系統。

（1）交換子系統：主要完成用戶的業務交換功能、數據與移動性管理、安全性管理所需的數據庫功能以及為無線用戶提供分組數據承載業務等。

（2）基站子系統：BSS通過無線接口直接與移動通信用戶相接，負責無線信號收發和無線資源管理。與MSC相連，實現移動用戶之間或移動用戶與固定網路用戶之間的通信連接，傳送系統信號和用戶信息等。

（3）運行與業務支撐子系統：主要完成用戶管理和網絡設備維護管理。

（4）終端：是指用來接入GSM-R設備。

二、GSM-R關鍵技術

1、網絡結構的可靠性技術。為確保系統網絡的正常穩定運行，通常采用冗余技術，即對單移動交換中心（MSC）和基站控制器（BSC）作熱備份配置，并用光纜對MSC和BSC單元做環狀連接，以確保設備發生故障時系統仍具有較高的可靠性。

2、高速越區切換技術。為了滿足列車高速運行時仍能安全可靠地完成越區切換，在GSM-R系統中相鄰小區均具有足夠長度的重疊覆蓋區，且重疊覆蓋區內信號電平高出最小接收信號電平-85dB.m（隧道內為-70dB.m）。一般重疊覆蓋區的長度在700～1000m，就可以確保最高時速為350Km/h的列車實現可靠的越區切換。在采用泄漏電纜的隧道內，其重疊覆蓋區長度一般為400～500m，也能滿足高速列車的越區切換要求。

3、場強覆蓋技術。為了使無線場強覆蓋滿足鐵路沿線實際使用要求，GSM-R系統采用定向天線，且采用一個基站一個小區的組合小區方案。采用該技術可以將鐵路沿線越區切換次數減少50%。

4、信息傳輸安全技術。由于無線數據傳輸通道本身是一種非安全通道，而在實際應用中存在很多不確定因素會影響系統的正常工作。為了消除這些不安全因素在系統的傳輸通道中采用端對端的安全保障措施。采用這種方式可以使信號或控制對信息傳輸進行有效控制，以確保信息的傳輸安全。

三、GMS-R通信系統功能

1、調度通信功能

調度通信系統業務包括列車調度通信、貨運調度通信、牽引變電調度通信、其他調度通信、站場通信、應急通信、施工養護通信和道口通信等。

2、車次號傳輸與列車停穩信息的傳送功能，通過基于GSM-R電路交換技術的數據采集傳輸應用系統來實現數據傳輸，也可以采用GPRS方式來實現。

3、調度命令傳送功能

采用GSM-R系統傳輸通道傳輸調度命令。

4、列車尾部裝置信息傳送功能

將尾部風壓數據反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統，可以方便地解決尾部風壓數據傳輸問題

5、調車機車信號和監控信息系統傳輸功能

提供調車機車信號和監控信息傳輸通道，實現地面設備和多臺車載設備間的數據傳輸，并能夠存儲進入和退出調車模式的有關信息。

6、列車控制數據傳輸功能

采用GSM-R通信系統實現車地間雙向無線數據傳輸，提供車地之間雙向安全數據傳輸通道。

7、區間移動公務通信

在區間作業的水電、公務、信號、通信、供電、橋梁守護等部門內部的通信，均可以使用GSM-R作業手持臺，作業人員在需要時可與車站值班員、各部門調度員或自動電話用戶聯系，緊急情況下，作業人員還可以呼叫司機，與司機建立通話聯絡。

8、應急指揮通信語音和數據業務，應急通信系統是當發生自然災害或突發事件等影響鐵路運輸的緊急情況時，在突發時間現場與救援中心之間以及現場內不能，采用GSM-R通信系統，建立語音、圖像、數據通信。

四、GSM-R技術的發展方向

（一）加快建成核心網

GSM-R是一個基于交換技術的通信網絡，與分散設置，直接對講無線通信有很大區別。GSM-R網絡的交換機、智能網等許多設備，不僅僅屬于某一段專用，而是許多線路，甚至全網共用。因此，必須統籌合理安排核心網交換機的建設，統一規劃，分層次，分階段進行，進一步優化系統資源配置，降低工程總體造價。

（二）管好用好無線電頻率資源

GSM-R頻率帶寬目前只有4MHz，相對于鐵路需求而言，無線頻率資源非常緊張，我們必須合理規劃，嚴格高效率地利用有限的頻率資源，以保證GSM-R系統不受干擾，保證通信的高安全性，無線電管理包括兩個方面：GSM-R系統內部無線電規劃管理和GSM-R系統外部無線電干擾的堅持和處理。而GSM-R系統外部干擾中最為突出的問題是與中國移動按地域復用頻率資源的邊界場強協調及干擾協調工作。

五、結束語

GSM-R技術是專門為鐵路通信設計的綜合專用數字移動通信系統，它具有良好的兼容性、可擴充性和靈活性且具有高容量、高可靠度和高接通率等特點。在鐵路運輸生產中具有廣闊的發展空間。對該技術的研究，可以有效的提升我國鐵路通信水平。

參考文獻：

[1]沈堯星.鐵路數字調度通信[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[2]黃威，賈利民，鐘彬.GSM-R數字移動通信系統及其應用[J].中國鐵路，2005.endprint