淺談GSM-R在鐵路無線列調中的應用

郭 群

（南寧電務段無線車間，廣西 南寧 530000）

淺談GSM-R在鐵路無線列調中的應用

郭 群

（南寧電務段無線車間，廣西 南寧 530000）

介紹目前鐵路無線列調系統，詳細說明采用GSM-R網絡實現無線列調功能及GSM-R的常用的組網方式。

鐵路；無線列調；GSM-R

（一）前言

1.無線列調系統簡介

列車無線調度電話（簡稱無線列調）是重要的鐵路行車通信設備，號稱列車行車“三大件”之一，在保證列車正點運行、降低機車能耗、提高通過能力、通告險情、防止事故、救援搶險等各方面都具有重要的作用。無線列調系統負責列車的位置和運行方向，其工作成員包括行車調度員、車站值班員、機車司機、運轉車長等。無線列調系統的主要問題是解決“大三角”和“小三角”通信，“大三角”通信是行車調度員、車站值班員和機車司機之間的通信；“小三角”通信是指車站值班員、機車司機和運轉車長之間的通信。

目前無線列調系統存在的問題：

（1）技術基礎特別是制式落后。功能擴展十分困難，逐漸不適應現代運輸不斷出現的新業務，特別是綜合業務、數據傳輸的需求；同頻干擾嚴重，影響了通信質量和可靠性；單信道體制已經成為投資效益低、功能簡單、不適應高速和提速的主要障礙。

（2）設備型號、種類繁多。由于在無線列調的不同發展時期，根據不同鐵路的不同需求以及當時的技術水平，無線列調系統所使用的設備種類、型號各有特色，尤其是我國鐵路覆蓋廣，各地區的發展水平也不盡相同。因而沿用至今的設備更是參差不齊。

（3）頻率分散，制式不一。無線列調系統曾使用的頻段有 150MHZ、160MHZ、413MHZ、450MHZ、460MHZ，運行列車為了完成無線列調通話，或者車站為了適應所通過列車的設備，需要配置不同頻段、多種制式的設備，這不僅造成了設備利用率低，而且操作復雜。

（4）不能組成大網，功能孤立，通話范圍有限。現有無線列調系統的無線覆蓋，取決于電臺的發射功率，一般只覆蓋車站大小的范圍。此外，現在無線列調多采用調頻方式，同一地區內的干擾嚴重。在現場考察中我們了解到，調度員、車站值班員外的話音通信背景噪聲很大，甚至淹沒了正常通話，給工作人員帶來了很大的不便。

（5）大三角通信的實現復雜。大三角通信是行車調度員、機車司機和車站值班員之間的通話，但現在的無線列調系統需要行車調度員先經過選車站然后才能呼叫機車司機，這主要是受限于設備和組網方式的落后，而造成操作復雜。

因此，現代鐵路的發展需要建立更加先進的無線列調系統，以滿足不斷增加的行車指揮業務需求。GSM-R是在 GSM蜂窩系統上增加了調度通信功能和適合高速環境下使用的要素，能滿足國際鐵路聯盟提出的鐵路專用調度通信的要求。由于 GSM-R可實現跨國界的高速和一般列車之間的通信，能將現有的鐵路通信應用融合到單一網絡平臺中，以減少集成和運行費用，而且GSM-R是由已標準化的設備改進而成，GSM平臺上已經提供了大量的業務，因而引入鐵路專用的功能時，只需最低限度地改動，故能保證價格低廉的實現、性能可靠的運行。

下面介紹采用GSM-R網絡實現無線列調功能。

（二）采用GSM-R網絡實現無線列調功能

1.GSM-R滿足無線列調需求的功能和業務

GSM-R除支持所有的GSM電信業務和承載業務外，為了滿足鐵路指揮調度的需求，增加了集群通信功能，在 GSM標準中定義為高級語音呼叫項目，即 ASCI（Advanced speech call item）功能。它包括三種業務，優先級業務eMLPP(enhanced Multi-Level Precedence and Preemption)、語音組呼業務(Voice Group Call Service)和語音廣播業務VBS（Voice Broadcast Service）。除了包括這三種業務外，為了實現鐵路運營應用，GSM-R還包括另外一些鐵路所特有的功能，即功能尋址，基于位置的尋址等。

（1）優先級業務

eMLPP業務規定了在呼叫建立或越區切換時呼叫接續的不同優先級，以及資源不足時的資源搶占能力。該業務包含兩個方面：優先級和資源搶占。優先級是指在呼叫建立時給該呼叫指配一個優先級別，該呼叫以此級別參與網絡資源的競爭與調配；資源搶占是指當網絡沒有空閑資源可用時，具有較高優先級的呼叫將搶占正在被較低優先級呼叫占用的信道資源，還可以表現為被叫用戶斷開正在進行的低優先級呼叫而接聽高優先級的呼入呼出。這種業務提供了一種強制能力，符合無線列調通信的調度特點。

（2）語音組呼業務（VGCS）

這種業務允許一種由多方參加（GSM-R移動臺或固網電話）、一人講話、多方聆聽的語音的通信方式，工作于半雙工模式下。參與同一個VGCS通信的移動用戶可以分布在多個蜂窩小區內，用一個組功能碼（組ID）來呼叫所有該組成員。一個特定的VGCS通信由組功能碼（簡稱組ID）和組呼區域唯一確定。組ID與組呼區域的結合稱做組呼參考，即組呼參考唯一的確定一個VGCS通信。組ID標識該組的功能，即由哪些身份的成員參加；組呼區域是指VGCS通信所覆蓋的地理范圍，以無線蜂窩小區為基本單位。呼叫建立之后，講話人可以改變，組內成員一般是收聽組呼，一旦VGCS發起人停止講話，系統示意其釋放上行信道，所有的組內成員都被通知，如果其他人想成為下一個講話人，可使用 PTT功能來申請上行信道。VGCS業務突破了GSM網絡點對點通信的局限性，能夠以簡捷的方式建立組呼叫，實現調度指揮、緊急通知等特定功能，尤其適用于鐵路的行車指揮調度部門。

（3）語音廣播呼叫（VBS）

允許一個業務用戶，將話音或者其他用話音編碼傳輸的信號發送到某一個預先定義的地理區域內的所有用戶或者用戶組。顯然，它工作于單工模式下。VBS中的講話者沒有像VGCS中的角色轉換，就是說，講話者（發起者）只能講，聽話者（接收者）只能聽，因而可以看作是VGCS的最簡單形式。它也是用組功能（組ID）來呼叫所有該組成員。同語音組呼業務一樣，語音廣播呼叫也提供了點對多點呼叫的能力，適于鐵路的行車調度。

（4）功能尋址（Functional Addressing ,FA）

功能尋址是指用戶可以由它們當時所擔當的功能角色，而不是它們所使用的終端設備的號碼來尋址。在同一時刻，至少可以為一個用戶分配若干功能地址，但只能將一個功能地址分配給一個用戶。用戶可以向網絡注冊和注銷功能地址。舉個例子來說，可以給每列正在運行的列車的運轉車長分配一個功能號，結構為車次號+車長功能代碼（如03）。于是，26次列車運轉車長的功能號為2603。當26次列車從起點站出發時，運轉車長必須向網絡注冊該功能號，網絡負責將該功能號與他當時所使用的電臺的真實號碼對應起來。當車站值班員要呼叫 T26次列車的運轉車長時，他不必知道該車長姓甚名誰，也不必知道該車長使用的電臺的號碼，他只要向網絡請求“我要呼叫2603”，網絡查詢其數據庫，將2603對應到一個真實的電話號碼，并建立該呼叫。這種功能簡化了呼叫的操作，能夠提高鐵路工作人員的工作效率。

（5）基于位置的尋址 LDA（Location Dependent Addressing）

是指網絡將移動用戶發起的用于特定功能的呼叫，路由到一個與該用戶當前所處位置相關的目的地址，正確的調度員或車站值班員由主叫移動用戶當時所處的位置來確定。如無線列調中的“大三角”通信，移動臺要呼叫的調度員取決于移動用戶當前所處的位置。以南寧調度所為例，當列車運行到寧局調度所管轄車站范圍內的時候，司機需要呼叫南寧站調度員時，他并不需要知道調度員的的電話號碼，只需要呼叫代表調度員身份的短號碼如1200向網絡發起呼叫請求。網絡識別該短號碼，并將其路由到南寧調度所的調度員。這種功能用于移動用戶呼叫特定的固定用戶（調度員和車站值班員）。

2.組網方式

在 GSM-R規范中，對調度臺和機車臺的實現進行了詳細規定，而車站臺是中國鐵路無線列調系統中特有的部分，因此，在 GSM-R網絡上實現中國鐵路無線列調需要增加一個車站臺，完成語音和數據通信，同所轄區域內列車、調度員通信。

利用 GSM-R無線列調組網，既可以完全利用無線方式，也可以同有線方式結合起來，共同完成調度通信任務。事實上，在鐵路上的有線通信已經比較完善，因此完全可以利用現在的有線資源，構成GSM-R+FAS，即固定用戶接入交換機的無線/有線混合網絡。

鐵路沿線采用無線覆蓋，機車上采用無線終端，車站臺和調度臺都是有線終端。采用有線/無線組網方式如圖1所示。

圖1 無線列調無線/有線方式組網圖

其中，車站臺和調度臺通過FAS連接到GSM-R移動交換（MSC）上，從而實現有線和無線用戶的通信。

（三）結語

相對于現有的模擬無線列調方式、GSM-R無線列調系統有著無可比擬的優勢：

1.GSM-R是數字系統，可以利用糾錯、檢錯及話音編碼等手段提高話音質量，抗干擾能力強，可以利用加密機制使系統保密性更好，可靠性更高。

2.方案中無線和有線結合的方式，既充分體現了 GSM-R的優勢，又充分利用了現有的有線通信資源，節省投資。

3.采用蜂窩機制，可以有效的利用無線頻點和通信電纜資源，擴大覆蓋范圍，提高系統容量；GSM-R具有ISDN特性，可以支持多種應用，便于擴展無線列強功能；各種先進技術如功能尋址，基于位置的尋址，優先級的使用使無線列調功能更加強大。

4.因為只有一種系統，對于運營者來說維護成本更低，而且在不同的鐵路網之間具有互操作性。

5.可以采用靈活設置完成雙工和半雙工通信，實現大三角和小三角通信更容易。

6.除了可以用無線列調，GSM-R還可以為鐵路部門提供一個完善的移動通信平臺，為通信信號一體化構造一個統一的通信網絡，降低鐵路部門在通信上的投資；同時，在這個平臺上的各種應用還可以提高網絡的利用率，提高投資回報率。

[1]鐵道部.TB/3052-2002,列車無線調度通信系統制式及主要技術條件[S].北京:中國鐵道出版社,2002(5).

[2]鐵路 GSM-R 數字移動通信系統[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

U285.21+1

A

1008-1151(2011)04-0028-02

2011-01-25

郭群（1978－），女，廣東梅州人，南寧鐵路局南寧電務段無線車間助理工程師，研究方向為鐵路無線列調系統改造。