GSM-R在鐵路通信中的應用

馮良儒

摘? 要：鐵路在我國的陸上交通體系中一直占有極為重要的地位，近年來我國通過建設(shè)高鐵網(wǎng)絡(luò)已將我國鐵路產(chǎn)業(yè)由原先的跟隨者向領(lǐng)跑者方向轉(zhuǎn)變。鐵路系統(tǒng)的升級是全方位的，囊括了鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等。GSM-R技術(shù)是鐵路通信系統(tǒng)升級和換代的新一代技術(shù)，通過GSM-R技術(shù)不僅能夠改善現(xiàn)有的鐵路語音通信質(zhì)量同時也能夠作為數(shù)據(jù)交換業(yè)務的基礎(chǔ)平臺。文章在分析GSM-R技術(shù)特點的基礎(chǔ)上就GSM-R技術(shù)在鐵路通信中的應用進行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：鐵路通信系統(tǒng);GSM-R技術(shù);應用

中圖分類號：TN929.5 ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0172-02

Abstract： Railway has always played a very important role in China's land transportation system. In recent years， through the construction of high-speed rail network， China's railway industry has changed from a follower to a leader. The upgrading of the railway system is omni-directional， including railway infrastructure， communication system， power supply system and so on. GSM-R technology is a new generation technology for upgrading and upgrading of railway communication system. GSM-R technology can not only improve the quality of existing railway voice communication， but also serve as a basic platform for data exchange services. Based on the analysis of the characteristics of GSM-R technology， this paper analyzes and expounds the application of GSM-R technology in railway communication.

Keywords： railway communication system; GSM-R technology; application

前言

GSM-R技術(shù)的應用在提高語音通話質(zhì)量的同時也為鐵路通信系統(tǒng)發(fā)展無線通信提供了良好的作業(yè)平臺，GSM-R技術(shù)的應用能夠使得鐵路系統(tǒng)原有的列車診斷、車輛通信得到較大的提升，同時還發(fā)展了列車的車輛跟蹤、貨物定位跟蹤等的新業(yè)務。GSM-R技術(shù)正在逐步應用于鐵路通信系統(tǒng)中，GSM-R技術(shù)的應用將會使得鐵路通信以及鐵路信息化建設(shè)進入一個新的階段，更好地保障鐵路運行安全。

1 GSM-R技術(shù)的特點

GSM-R技術(shù)是一種應用于鐵路通信系統(tǒng)中的先進技術(shù)，其開發(fā)之初旨在為鐵路的建設(shè)、管理和運營提供通信調(diào)度和指揮，此外，在上述功能的基礎(chǔ)上添加了優(yōu)先級和廣播呼叫功能，從而使得鐵路通信系統(tǒng)不僅能夠在語音通信領(lǐng)域，同時在信息數(shù)據(jù)傳輸、處理能力等方面都得到了較大幅度提升，從而使得鐵路運營調(diào)度更加方便、安全。GSM-R系統(tǒng)所采用的通信頻段在915MHz±945MHz之間，其中基站所接收的上行頻段為885MHz-889MHz之間，而下行頻段則為930MHz-934MHz之間，采用上述頻段是由于該頻段不僅安全、抗干擾能力強，同時使用成本也較低。GSM-R系統(tǒng)能夠滿足高速鐵路的運行需求，尤其是現(xiàn)代高鐵系統(tǒng)運行速度極快，以往的通信技術(shù)在高鐵高速運行過程中將無法滿足通信需求，GSM-R技術(shù)有效解決了這一問題，據(jù)相關(guān)測試試驗表明，GSM-R技術(shù)能夠在高鐵列車以350km/h運行時仍保持良好的通信效果，且抗干擾能力極強，能夠滿足山區(qū)、城區(qū)等各種復雜地形。

GSM-R系統(tǒng)是依托GSM所發(fā)展起來的，囊括有線、無線及其他網(wǎng)絡(luò)通信接口，采用的是GMSK調(diào)制，其最大調(diào)制速度能夠達到279kb/s。相較于GSM技術(shù)GSM-R系統(tǒng)不僅兼具GSM所有的功能和特性同時在鐵路通信系統(tǒng)的應用中還具有良好的應用性，及GSM標準為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸將固定傳輸拓展為移動傳輸?shù)淖詣踊瘮?shù)據(jù)傳輸，從而使得地面控制中心所接收到的數(shù)據(jù)更加快捷、可靠。GSM-R最大的優(yōu)點是將GSM、PDN、IP和TETEA有機結(jié)合在了一起，具備多種信息數(shù)據(jù)接口，鐵路系統(tǒng)可以依托GSM-R技術(shù)搭建起運營管理信息平臺。需要注意的是GSM-R系統(tǒng)所加入的語音廣播、語音組呼和優(yōu)先級功能能夠更好地服務于鐵路運輸系統(tǒng)，囊括以往所無法囊括的一些特殊要求。

GSM-R系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運行和業(yè)務支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和終端設(shè)備等四個部分所組成。其中網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是依托與移動交換中心而建立起來的，其與基站之間的連接借助于各種數(shù)據(jù)接口，能夠傳輸各種數(shù)據(jù)和語音呼叫，是承擔著數(shù)據(jù)和通信管理的重要組成部分。基站子系統(tǒng)主要囊括數(shù)據(jù)基站控制器和信息收發(fā)機構(gòu)等兩大部分，其中基站控制器主要是用于管理收發(fā)機和MSC之間的數(shù)據(jù)傳輸，其有多通道能夠連接多臺收發(fā)機。而基站收發(fā)信機則主要用于對無線網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)通信的接口管理。

2 GSM-R系統(tǒng)在鐵路通信中的應用

2.1 GSM-R系統(tǒng)在通信調(diào)度領(lǐng)域中的應用

TDCS系統(tǒng)是用于列車調(diào)度管理的系統(tǒng)，其通過收錄列車編號與運行方向，并對沿線所運行的列車按照速度、通行情況進行適時調(diào)度，TDCS系統(tǒng)具有極其強大的運算與監(jiān)控功能，能夠結(jié)合需求對運行在鐵路線上的各列車進行監(jiān)控、調(diào)度。在調(diào)度指令下發(fā)后就需要借助與GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進行無線信號的傳輸，通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能夠確保列車上的無線通信設(shè)備及時、準確接收到所傳輸?shù)恼{(diào)度數(shù)據(jù)。調(diào)度指令是由TDCS系統(tǒng)所下發(fā)的，其具有較高的優(yōu)先級，從而要求列車通信系統(tǒng)能夠清晰、準確、及時地收到調(diào)度信息并予以響應。此外，GSM-R系統(tǒng)應用在鐵路通信系統(tǒng)中時，還能夠建立起調(diào)度員與列車駕駛員之間的直接聯(lián)系，保障兩者之間的無障礙通話需求，尤其是高速列車的通話需求，高速列車運行速度較高，傳統(tǒng)的通信方式將使得通信遭受極大干擾，通信的可靠性和穩(wěn)定性都無法滿足要求。GSM-R系統(tǒng)則克服了這些缺陷，有力地保障了列車司機與調(diào)度之間的信息通暢，從而為列車的安全運行打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 GSM-R系統(tǒng)在機車同步控制領(lǐng)域中的應用

列車運行主要依靠機頭的牽引，對于一些重載、高速的線路更是需要多個機頭協(xié)同運作共同對列車車廂進行牽引，為最大限度地發(fā)揮出各個機頭的作用，在多機頭牽引作業(yè)中要確保各機頭具有高度的一致性，避免各機頭因協(xié)同問題而影響牽引效果。借助于GSM-R系統(tǒng)指揮中心可以對列車的運行數(shù)據(jù)進行同步操縱，通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)不同機車之間的信息交互，通過信息化的交互處理提高對于機車運行的協(xié)調(diào)管控。

2.3 GSM-R系統(tǒng)為旅客服務提供方便

GSM-R系統(tǒng)的應用將能夠有效提升鐵路系統(tǒng)的信息化水平，在將其應用于客票系統(tǒng)時能夠更好地為旅客在信息查詢、車票購買提供便利，旅客的車票查詢和車票購買等操作都將更加方便，借助于GSM-R技術(shù)旅客可以更好地對列車的運行信息進行查詢，掌握列車運行的相關(guān)信息，以便結(jié)合自身需求完成車票的購買。此外，GSM-R技術(shù)所帶來的列車信息更加完善，列車調(diào)度系統(tǒng)可以結(jié)合列車的運行信息適時的調(diào)整列車的進站順序，調(diào)成列車運行強度。GSM-R系統(tǒng)所建立的無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠保障列車具有良好的應急通信，GSM-R技術(shù)的應用不僅能夠有效提升列車自動化控制水平，同時能夠建立起另一條通信線路，在列車通信出現(xiàn)問題時能夠借助于無線通信系統(tǒng)進行緊急呼叫。尤其是在某一無線電通道發(fā)生堵塞時，借助于GSM-R技術(shù)能夠快速完成應急通訊的連接，且這一通訊線路享有較高的優(yōu)先權(quán)，確保鐵路通信線路的通暢。

GSM-R系統(tǒng)是一種與我國鐵路系統(tǒng)相契合的通信技術(shù)，早在2000年年底我國就已經(jīng)確定了以GSM-R技術(shù)為技術(shù)路線的鐵路通信系統(tǒng)發(fā)展路線，經(jīng)過不斷研究發(fā)展形成了良好的GSM-R技術(shù)體系，同時高速鐵路的發(fā)展對于鐵路通信系統(tǒng)提出了新的要求，GSM-R系統(tǒng)所具有的前瞻性良好地補充了這一需求，GSM-R系統(tǒng)具有良好的通信效果和抗干擾性，將GSM-R系統(tǒng)應用于高鐵通信時能夠滿足通信需求。GSM-R技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)由GSM業(yè)務、基本信息業(yè)務和語音調(diào)度業(yè)務組成，這一組成系統(tǒng)良好地滿足了鐵路通信需求。

3 GSM-R系統(tǒng)的發(fā)展方向

GSM-R系統(tǒng)有著良好的發(fā)展前景，隨著GSM-R技術(shù)體系中的GPRS應用研發(fā)得到突破，使得GSM-R技術(shù)的發(fā)展應用進入了一個嶄新的階段。新時期，鐵路運輸業(yè)務將更加繁忙，其對于良好的高效的通信系統(tǒng)的需求也更加強烈，但是在通信頻率資源日趨緊張的情況下，GPRS技術(shù)的突破在實現(xiàn)通信數(shù)據(jù)高效、安全傳輸?shù)那闆r下還能夠借助于GPRS分組功能完成通信資源的高效整合，實現(xiàn)在現(xiàn)有頻率資源不變的情況下完成各種通信資源的整合和高效利用，為鐵路通信系統(tǒng)的建設(shè)提供良好的數(shù)據(jù)通信平臺。

GSM-R技術(shù)的發(fā)展應用需要良好的開放性，在增強GSM-R技術(shù)開放性方面要求GSM-R設(shè)備的生產(chǎn)廠商加強互聯(lián)互通，做好不同設(shè)備廠商之間的協(xié)調(diào)溝通，通過建立起通用性的標準和體系，構(gòu)建通用的接口和網(wǎng)絡(luò)增強GSM-R技術(shù)的開放性。充分利用全程化網(wǎng)絡(luò)解決方案，按照現(xiàn)有多目標網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，以總體效益為目標完成鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的長遠健康發(fā)展。

GSM-R技術(shù)的發(fā)展應用還需注意信息數(shù)據(jù)的安全問題。在信息化越來越發(fā)達的今天，良好的通信網(wǎng)絡(luò)需要強力的信息安全防護。在GSM-R技術(shù)的發(fā)展應用中需要做好信息安全平臺的建設(shè)，從信息傳輸、互聯(lián)通信環(huán)節(jié)入手，做好信息數(shù)據(jù)的加密防護，保障通信安全。鐵路通信專用網(wǎng)絡(luò)和共用網(wǎng)絡(luò)及GSM-R技術(shù)所帶來的無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)之間的信息通信都需要加強防護。在完成基于GSM-R技術(shù)的信息平臺優(yōu)化的基礎(chǔ)上，才能完成鐵路通信的一體化建設(shè)，保障鐵路信息系統(tǒng)中所傳輸?shù)母黜棓?shù)據(jù)能夠有效傳達和發(fā)送。

4 結(jié)束語

GSM-R技術(shù)是基于現(xiàn)代快速發(fā)展的通信、自動化技術(shù)所發(fā)展起來的新一代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其在鐵路通信領(lǐng)域能夠發(fā)揮出極好的效果。本文在分析GSM-R技術(shù)特點的基礎(chǔ)上就GSM-R技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的應用進行了分析介紹。做好GSM-R技術(shù)的應用將有助于實現(xiàn)鐵路通信系統(tǒng)的升級換代，提高鐵路通信系統(tǒng)的運行保障水平。

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