鐵路通信中GSM—R技術應用及性能的優化提升

摘要：鐵路的重要地位隨著現代科學技術的不斷發展，使其對通信有了更高的需求，伴隨著現在的鐵路速度一次次提升，更需要通信網絡的良好銜接，這樣才能保證鐵路的平穩、安全、快速的運營。本文介紹了無線技術在鐵路通信中的應用和針對一些問題應進行性能的優化提升。

關鍵詞：鐵路通信 GSM-R 無線技術 應用 優化提升

0 引言

通信系統的完善和技術的進步是提升鐵路列車發展步伐的重要基礎，鐵路通信系統是保證行車安全的重要信息傳遞。鐵路專用數字移動通信系統，同GSM系統在工作原理方面相同，但是專門用于鐵路通信環境。GSM-R網絡正因為這種特殊的應用環境，出現諸多與GSM不同的網絡工作特性，而由于肩負著鐵路通信職責，其安全和穩定性也隨之受到關注。

1 鐵路移動通信系統介紹

針對鐵路無線通信的特點，GSM-R是基于GSM技術平臺，專門為鐵路設計的數字移動通信系統，提供特色的附加功能的高效綜合無線通信系統，并增加鐵路移動通信所需業務，構成整體的解決方案。GSM-R為滿足列車高速運行時的無線通信要求，同時還具備數字集群的功能，可以提供應急通信、無線列調等語音通信功能，安全可靠。GSM-R技術利用其先進的通信手段實現了鐵路移動設施和固定設施的無縫隙連接，利用其固有的網絡特性，很好的順應了科技的發展，為鐵路自動化和信息化發展奠定了良好的基礎，確保列車安全、平穩的運行。

2 GSM-R技術的應用

2.1 調度命令傳送

TDCS根據調度命令中的機車編號查找對應的目的IP地址，將命令從無線列調車站臺發出，經過GSM-R網絡組成的數據鏈路傳送到車載無線通信設備，機車就能接收到調度下發的命令。調度命令是列車運行指揮系統的重要組成部分，是各級調度指揮人員向列車司機下達的書面指令。

2.2 列車調度指揮

調度與司機之間的通話負責指揮各種車輛的運行，是行車通信系統的重要組成，保證車站值班員、機車司機、列車調度員之間以及機車司機、車站值班員、運轉車長之間的通信暢通，確保安全。

2.3 列車自動控制

車地之間通過GSM-R提供雙向安全數據傳輸通道，接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息，控制列車運行，保證列車運行安全，可代替以前的信號燈指示。

2.4 機車同步控制

有時列車需要多個機車牽引，在運行過程中，兩臺機車之間包括減速、加速和制動等一系列行為必需同步操縱，利用本業務可實現機車間信息的傳遞和交換。

2.5 機車信號和監控信息傳送

提供機車信號和監控信息傳輸，實現車載設備和地面間的數據傳輸，儲存調車模式的相關信息，構成站場通信系統重要組成部分。

2.6 列車停穩信息傳送

利用數據采集傳輸應用系統，可傳送列車是否停穩信息，提高車輛運行的安全性。

2.7 車次號傳輸

通過對列車車次號的自動跟蹤，實現調度中心對車輛運輸業務的監控機辦理，車次號傳送是實現車輛調度指揮的重要一環。

2.8 列車尾部監控數據傳輸

司機應當在列車行進當中準時了解列車性能變化。列車監控系統可以提供電池電壓情況，車尾風壓數值，主風管風壓情況等等，實現對車輛狀態進行實時監控。

2.9 旅客業務信息收集

作為數據通信業務使用，每輛客車都與控制中心保持一條實時雙向數據傳輸通道，與旅客相關的所有移動信息通過此通道進行傳輸，增加旅客的便利性，為旅客提供各種信息，提供各種人性化服務。

2.10 區間無線通信

在區間作業可以使用GSM-R作業手持終端，包括機務、車務、工務、電務、公安等單位可根據需要進行內部的業務聯系，在有特殊情況時可與列車調度人員或其他用戶聯系，在遇到突發狀況時，還可通過無線終端直接與司機通話。

3 GSM-R網絡常見問題以及性能的優化提升

GSM-R網絡的優化是一個長期的過程，在實際工作過程中，主要需要優化的包括如下幾類問題。

3.1 跨區切換優化

跨區切換常見的問題包括頻繁切換、不切換、切換失敗以及切換延遲等，通常源于硬件故障或者是參數配置的不合理，在對這些問題進行排除和網絡優化方面，可以從以下幾個方面著手。

首先需要對GSM-R網絡的配置需要進行深入了解，對基站環網絡結構、無線側硬件參數、BSS版本特征以及GSM-R網絡的切換計算方法有所了解，同時對于網絡歷史運行信息，參數變更資料等有所掌握。在此基礎之上，第一步是需要檢查異常切換狀況存在范圍，如果存在于同一BSC下所有小區，則應當重點查看BSC以及MSC之間的數據兼容配置狀況；如果僅存在于某相鄰小區，則應當重點查看這兩個小區的基站硬件。如果相應的參數配置沒有問題，就需要通過網管系統查看BSS系統告警信息。同時在結合故障所在服務區的告警記錄查看切換性能測量、TCH性能測量狀態，最終實現對切換失敗的原因定位。

在對切換性能進行提升的時候，除了必須要針對硬件做出的調整以外，重點還在于對于設備參數的調整。根據實際的狀況，針對切換優先級以及切換門限做出必要的調整，并設定相關程序進行必要的模擬，力求達到最優狀態。

3.2 網絡布局優化

雖然鐵路通信系統是沿鐵軌的延展方向將整個通信環境劃分成為若干小區實現通信，在進行布局的時候必須要考慮到不同小區之間的影響，還是必須要注意到鐵路通信系統是一個整體，并考慮GSM-R系統同其他社會化系統之間的影響。

在解決網內干擾問題的時候就是需要對整個網絡的結構以及基站的安置狀況，以及天線的設定進行深入詳實的考證，只有如此才能獲取較優的信號傳輸質量。與此同時，除了注意到預防其他外部環境帶給GSM-R系統的干擾以外，對于GSM-R系統給予外部環境的影響也應當控制，畢竟目前的狀況是多通信系統共存的大環境，只有相互之間的和諧才能獲得良好和有效的數據傳輸服務。

3.3 干擾優化。GSM-R網絡目前面臨的干擾主要可以分為網外干擾和網內干擾兩類。鑒于目前GSM-R網絡占用頻段的狀況，不難理解該系統在實際運行過程中多少都會受到來自于GSM網絡以及CDMA網絡的干擾，而網內干擾，則重點指GSM-R網絡自身形成的干擾。

對于網外干擾中來自于GSM系統的干擾，鐵路通信工作需要在鐵路沿線沿途定期對接收到的信號加以測定，并且根據測定的情況分析出干擾源，和當地GSM系統運營方協調雙方的基站參數和天線方向進行解決。

而網內干擾則通常存在兩個方面的主要成因，即多徑干擾以及異區干擾。針對多徑干擾這一狀況，有必要深入考察當地的信號傳輸狀況，尤其是存在有隧道的通信段中，應當妥善放置基站的位置和天線的角度。另一種網內干擾即異區干擾，對此應該深入考察地理特征，劃定合理小區范圍，并且在面對此類問題的時候，妥善分配頻段確保通信暢通。

4 結束語

目前，為確保GSM-R技術隨電信科技的不斷發展，國際鐵路聯盟正在積極研究GSM-R向LTE-R的行業演進標準，使用的生命周期可以獲得延長。無線技術在鐵路專用通信中擁有廣大的發展前景，我們要為鐵路安全運營提供有力保障就必將開發出新一代的適合國內實際的鐵路移動通信系統。對于GSM-R網絡的優化是一個長期的過程，只有堅持不懈的深入研究和試驗，才能取得良好效果，長足的發展。

參考文獻：

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