GSM-R在我國鐵路通信中的應用及未來發展趨勢

　　摘要：隨著近幾年我國高鐵建設步伐的加快，大規模投資建設我國高速鐵路網是鐵路行業提高競爭力的重要手段，也是我國鐵路中長期發展的必然趨勢。目前我國高速鐵路的運行速度已經達到300km/h以上，為保證行車安全，實現有效的人機控制和提高運輸效率，要求建立一個功能更加完善的，技術構成更加先進的鐵路通信網。另外，隨著我國電信業壟斷格局的打破，擁有僅次于中國電信的龐大鐵路通信網絡的鐵道部，可以利用現有的專用網絡設施積極參與競爭，向全社會提供高質量的電信業務，就必須打破常規的鐵路通信網的接入方式，這就給未來的鐵路無線移動通信系統在技術上提出了更高的要求。
　　關鍵詞：GSM-R無線接入集群通信發展
　　中圖分類號:U285 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)05(a)-0000-00
　　
　　1 GSM-R在我國的發展現狀
　　GSM-R是一種專門為鐵路設計的專業無線數字通信系統，基于GSM系統技術平臺，針對鐵路通信列車調度、列車控制、支持高速列車等特點，為鐵路運營提供定制的附加功能的一種高效經濟的綜合無線通信系統，并將鐵路移動通信所具有的特色（群呼、組呼、優先級別、強插、強拆等功能）補充進去，構成GSM-R專用于鐵路的全球移動通信系統的解決方案。從集群通信的角度來看，GSM-R是一種數字式的集群系統，能提供無線列調、編組調車通信、應急通信、養護維修組通信等語音通信功能。GSM-R能滿足列車運行速度為0～500km/h的無線通信要求，安全性能好。
　　GSM-R可作為信號及列控系統的良好傳輸平臺，正在試驗中的ETCS歐洲列車控制系統（也稱FZB）和另一種用于160公里以下的低成本的列車控制系統FFB，都是將GSM-R作為傳輸平臺。既有的GSM-R通信系統主要由BSS（基站子系統）、NSS（交換子系統）、OSS（管理子系統）三大部分組成，根據業務的需要，增加了智能業務和GPRS分組數據業務功能單元。
　　我國前幾年在青藏、大秦、膠濟線試用的GSM-R系統基本上可以滿足鐵路運輸信息業務十大功能：機車同步操作控制系統的信息傳輸、列車控制系統的信息傳輸、調度通信、無線車次號信息、CTC調度命令的傳送、列車尾部風壓信息傳送、機車綜合監測信息傳送、客車運行安全監測系統（TCDS）信息傳送、旅客移動信息服務系統的信息傳送、大型編組場車站綜合移動信息服務系統的信息傳送、區間移動通信與公務移動通信。
　　08年后我國鐵路GSM-R通信系統進入全面建設和使用階段，在新建鐵路通信中GSM-R系統設置基站子系統的基站控制器、編碼器和速率適配單元、PCU設備，根據場強覆蓋的需要在鐵路沿線設置基站設備和弱區覆蓋設備，動車組和機車配備機車綜合通信設備，相關移動，工作人員配置手持終端。
　　
　　2 我國GSM-R系統發展的現狀與歐洲國家的差異
　　(1)歐洲國家網絡規模小，而我國網絡規模大，應采取全網統一規劃、分布實施建網策略，因此，在建網前期，需要規定框架性的要求，指導全網的建設、發展與規劃。(2)歐洲各國GSM-R核心網大多采用一家設備，智能網采用廠家內部私有協議。而我國GSM-R核心網為多廠家組網環境，對于智能業務，需要統一規范業務的實現流程。(3)歐洲應用范圍小，移動通信業務簡單，主要承載列車調度通信和列控信息傳輸業務。在我國，GSM-R網除了上述兩項主要業務外，還需引入GPRS系統，承載調度命令、車次號、調車監控信號等信息傳送，此外，由于運輸指揮作業方式不同，列車調度通信具體要求也有所不同。(4)歐洲GSM-R系統設備供貨廠家有北電、西門子，在我國，除了上述兩個廠家外，還有華為公司，需要解決３家設備之間互聯互通問題，因此，需要制定接口技術要求和測試規范。
　　
　　3 未來鐵路對移動通信系統的要求
　　未來鐵路移動通信系統必須要適應鐵路高速化的要求。在技術和功能方面，未來鐵路對移動通信系統的要求主要包括：
　　(1)移動通信系統在網絡結構、硬件設備、軟件算法方面都要適應列車最高時速達到300km/h～500km/h時的要求。
　　(2)無線移動通信系統能夠實現無線列控方式。此種方式為基于通信的信號和列車控制方式，在高速列車和地面調度中心之間進行大量雙向信息的傳輸。
　　(3)高速鐵路移動通信網沿著高速鐵路建設，無線基站設置為鏈狀結構；由于列車的高速行使，頻繁跨越小區，移動通信系統必須具有快速越區切換的功能。
　　(4)系統應該滿足雙線雙方向運行要求和功能尋址的要求。
　　(5)具有可靠的保密措施。
　　(6)能夠適應不同的地形環境（平原、丘陵、山區、橋梁、隧道、城市）。
　　(7)模塊式結構、公共標準、維護經濟、簡單。
　　(8)系統滿足故障安全原則，與現在列控系統比較具有相同或更高的安全可靠性。
　　(9)充分利用頻譜資源，具有較強的通用性，適用各種鐵路運輸的需要。
　　
　　4 鐵路無線接入網未來的發展趨勢
　　近年來我國先后在新建的一大批客運專線鐵路通信中采用集群移動通信系統，該系統具有信道利用率高、組網靈活等優點，能夠確保旅客通話的高質量和優先等級，可供列車公務人員進行業務通信，還可利用調度功能組成臨時的應急通信和收容沿線的移動作業通信，基本上能夠滿足目前的鐵路通信需求。但從更高的通信目標來說，比如為了實現列車的實時定位、追蹤，讓列車上和列車下的公務人員都能夠隨時隨地獲得整個路況信息，實現列車運行、調度等自動控制，能夠為廣大旅客提供除語音服務外，還能提供傳真、數據、視頻、移動通信及Internet等服務，還有向鐵路沿線的居民提供電信業務。要滿足這些要求，集群移動通信系統已經遠遠不夠，GSM-R和現行的CDMA技術也不能達到這一要求。從現在的發展情況看，唯有第三代的CDMA技術才可能擔當起這一重任。因此，鐵路通信網的無線接入部分的今后發展方向也必將朝著第三代CDMA的方向。當然，并不是說第三代的CDMA技術就可以直接用于未來的鐵路通信無線接入系統，這就如同GSM-R系統，必須將鐵路通信所必備的功能（如群呼、組呼、優先級別、強插、強拆等功能）融入這一新技術中，形成具有鐵路通信特有的公用無線通信接入網系統。
　　結束語：
　　鐵路通信網是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具。本文討論了無線接入技術在鐵路通信網中的應用現狀及未來發展趨勢，認為鐵路通信網應該順應當今通信技術的發展潮流和市場的需要，在保證鐵路通信要求的前提下，發展多種接入方式，特別是無線接入方式，逐步達到同公用網的統一，從而參與同其它電信部門的競爭，為出行的旅客以及網絡覆蓋區域內的用戶提供高質量、方便、快捷的電信服務。