GSM-R技術在鐵路通信中的應用研究

劉 靖 中國鐵路上海局集團有限公司上海通信段

隨著信息通信技術的不斷發展，鐵路通信系統也正在不斷成熟。GSM-R技術被大量地投入到中國的鐵路運輸網絡系統之中。該技術能夠較好地滿足鐵路信息開發、調控、指揮等各項功能，很好的滿足鐵路管理需求，提升管理效率，使鐵路通信以及鐵路信息化建設進入一個新的階段。

1 GSM-R通信技術簡介

Global System of MobileCommunication for Railway是GSM-R系統的英文全稱，中文解釋就是全球鐵路移動通信系統。其屬于綜合性的專用的數字移動通信系統，主要就是針對鐵路的移動通信而開發設計的。

GSM-R系統針對列車的控制和調度、鐵路特有的移動通信等應用加以設計，包括了許多的功能，如無線列調、功能尋址、編組調車通信、應急通信、隧道通信和位置尋址等功能，實現了鐵路系統的移動通信，在高鐵的專用調度通信領域作用更為突出。

2 GSM-R系統結構

GSM-R系統由通用分組無限業務子系統、基站子系統（BSS）、運行和業務支撐子系統（OSS/BSS）和設備終端等四個部分所組成。

首先是基站子系統，BSS通過無線接口與移動臺進行連接，對無線信號進行發射與接收，同時對無線資源進行有效管理。而BSS又由幾項基礎單元組成，分別為基站控制器、弱場設備、編譯碼和速率適配單元以及基站收發信機。其次是網絡子系統，它又涉及到3個子系統，分別是移動智能網子系統、網絡交換子系統和通用分組無限業務子系統。網絡交換子系統由若干功能實體組成，完成交換業務和用戶數據的相關管理。這一系列的功能實體利用NO.7信令協議完成各種通信功能。

其次是，它是由GPRS子系統組成，GPRS子系統結構分為兩層，核心層與無線接入層，SGSN、RADIUS、GGSN和DNS的功能實體聯合構成GPRS的核心層；PCU、基站和終端共同構成無線接入層。為了將成本降到最低，GPRS的無線接入層組網要對GSM-R提供的資源進行高效利用，通常與GSM-R系統使用同頻資源。借助GSM-R系統的基站建設無線網絡，能夠減少GPRS系統基站的設置數量。

再次是運行和業務支撐子系統，OSS由用戶管理系統與設備維護系統構成。

最后是設備終端，設備終端從本質上來說就是GSM-R網進行接入的移動臺，能夠讓用戶直接進行使用，不需要轉換。

3 GSM-R系統在鐵路通信中的主要應用

3.1 列車調度指揮

調度與司機之間通話的順暢程度，對列車運行的秩序產生直接影響。GSM-R系統能夠實現調度和司機的無阻礙對話，為列車的順利運行提供有力保障。GSM-R技術的合理運用能夠讓列車各部門之間的暢通度增加，促進列車處于安全的運行狀態。

3.2 調度命令傳送

TDCS系統利用機車編號與相對應的目的地，適時的發布調度命令，GSM-R系統借助GSM-R網絡數據把調度指令發送到對應列車的無線通信設備上，處于運行狀態的列車能夠及時的接收到準確的調度指令。這類調度指令的發布系統是指揮中樞，具有的權威性非常高，在列車的指揮系統中占有重要地位，實現列車信號的分級管理。

3.3 機車同步控制

鐵路的列車運行具有明顯的特殊性，要借助多臺機車進行牽引，這就需要這些機車具有高度一致的運行行為，鐵路指揮部門要對這些數據進行同步操縱。GSM-R系統的運用，讓不同機車之間的信息傳遞得到滿足，有效保證列車的安全運行。

3.4 多優先級搶占呼叫權

鐵路通訊網絡既要有控制列車自動的作用，又要有緊急進行呼叫的系統，如果無線電信道有擁堵的現象出現，就需要將新的高優先權通訊的連接及時進行建立，將低優先權的呼叫進行中斷，使鐵路通訊系統的有效和實時性得以保障。

3.5 多種旅客服務功能

GSM-R技術應用在鐵路通信系統中，旅客的查詢、買票等過程變得更加便捷，GSM-R技術能夠提供高效的售票途徑，讓旅客能夠查詢到列車的實時運行狀態。應用GSM-R技術，還能夠進行貨運跟蹤的服務，利用定位貨車，對運輸貨物精確的位置進行實時了解及掌握。除此之外，GSM-R技術的應用還能夠根據列車實際情況，對場強進行合理調整。

4 GSM-R技術在鐵路通信應用中存在問題及對策

GSM-R系統雖然可以涵蓋目前中國鐵路各無線通信系統的功能，避免重復投資、獨立維護、互相干擾等弊端，具有綜合經濟效益優勢。但在實際的系統運行中，仍然存在某些技術難點需要深入研究與探討。

4.1 系統安全性還需要進一步完善

GSM-R系統是以交換機為核心，以基站為接入點完成通信功能的。由于我國不同地區既有線路的環境條件，南方的水災、西部的泥石流、青藏的地震斷裂等都會引發交換中心和基站之間的傳輸鏈路中斷，則該基站設計的覆蓋區內沒有電磁波的覆蓋，通信完成陷入癱瘓狀態，給運輸生產帶來混亂。

4.2 不同廠家設備之間互連互通問題尚需解決

既然已經考慮GSM-R作為鐵路通信的發展方向，為保證GSM-R更好地服務于中國鐵路，應加快解決GSM-R系統的開放性和不同廠家設備之間的互連互通問題，促進設備供貨市場形成良好的競爭局面，保護工程投資，降低風險。

這就要求GSM-R設備的生產廠商加強互聯互通，做好不同設備廠商之間的協調溝通，通過建立起通用性的標準和體系，構建通用的接口和網絡增強GSM-R技術的開放性。充分利用全程化網絡解決方案，按照現有多目標網絡實現網絡的規劃和建設，以總體效益為目標完成鐵路通信網絡的建設，實現網絡的長遠健康發展。

4.3 GSM-R技術的發展應用還需注意信息數據的安全問題

在信息化越來越發達的今天，良好的通信網絡需要強力的信息安全防護。在GSM-R技術的發展應用中需要做好信息安全平臺的建設，從信息傳輸、互聯通信環節入手，做好信息數據的加密防護，保障通信安全。鐵路通信專用網絡和共用網絡及GSM-R技術所帶來的無線網絡和有線網絡之間的信息通信都需要加強防護。在完成基于GSM-R技術的信息平臺優化的基礎上，才能完成鐵路通信的一體化建設，保障鐵路信息系統中所傳輸的各項數據能夠有效傳達和發送。

5 結束語

綜上所述，隨著社會經濟的發展，人口流動的頻率增加，城市與城市之間的貿易往來愈加頻繁，我國鐵路的利用率會不斷提高。我國鐵路事業處于蓬勃發展的階段，這就需要技術水平較高的通信系統為鐵路的發展保駕護航。GSM-R技術是針對鐵路運行管理而開發的重點技術，能夠為鐵路的安全、高效運行起到強有力的促進作用。鐵路部門在通信工作中應當積極應用GSM-R技術，不斷完善鐵路網絡的相關技術，為我國鐵路事業的進一步發展打下堅實的技術基礎，推動鐵路行業的發展。