郭 群

（南寧電務(wù)段無(wú)線(xiàn)車(chē)間，廣西 南寧 530000）

淺談GSM-R在鐵路無(wú)線(xiàn)列調(diào)中的應(yīng)用

郭 群

（南寧電務(wù)段無(wú)線(xiàn)車(chē)間，廣西 南寧 530000）

介紹目前鐵路無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)，詳細(xì)說(shuō)明采用GSM-R網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)列調(diào)功能及GSM-R的常用的組網(wǎng)方式。

鐵路；無(wú)線(xiàn)列調(diào)；GSM-R

（一）前言

1.無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

列車(chē)無(wú)線(xiàn)調(diào)度電話(huà)（簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)線(xiàn)列調(diào)）是重要的鐵路行車(chē)通信設(shè)備，號(hào)稱(chēng)列車(chē)行車(chē)“三大件”之一，在保證列車(chē)正點(diǎn)運(yùn)行、降低機(jī)車(chē)能耗、提高通過(guò)能力、通告險(xiǎn)情、防止事故、救援搶險(xiǎn)等各方面都具有重要的作用。無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)列車(chē)的位置和運(yùn)行方向，其工作成員包括行車(chē)調(diào)度員、車(chē)站值班員、機(jī)車(chē)司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)等。無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)的主要問(wèn)題是解決“大三角”和“小三角”通信，“大三角”通信是行車(chē)調(diào)度員、車(chē)站值班員和機(jī)車(chē)司機(jī)之間的通信；“小三角”通信是指車(chē)站值班員、機(jī)車(chē)司機(jī)和運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)之間的通信。

目前無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題：

（1）技術(shù)基礎(chǔ)特別是制式落后。功能擴(kuò)展十分困難，逐漸不適應(yīng)現(xiàn)代運(yùn)輸不斷出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)，特別是綜合業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅煌l干擾嚴(yán)重，影響了通信質(zhì)量和可靠性；單信道體制已經(jīng)成為投資效益低、功能簡(jiǎn)單、不適應(yīng)高速和提速的主要障礙。

（2）設(shè)備型號(hào)、種類(lèi)繁多。由于在無(wú)線(xiàn)列調(diào)的不同發(fā)展時(shí)期，根據(jù)不同鐵路的不同需求以及當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)所使用的設(shè)備種類(lèi)、型號(hào)各有特色，尤其是我國(guó)鐵路覆蓋廣，各地區(qū)的發(fā)展水平也不盡相同。因而沿用至今的設(shè)備更是參差不齊。

（3）頻率分散，制式不一。無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)曾使用的頻段有 150MHZ、160MHZ、413MHZ、450MHZ、460MHZ，運(yùn)行列車(chē)為了完成無(wú)線(xiàn)列調(diào)通話(huà)，或者車(chē)站為了適應(yīng)所通過(guò)列車(chē)的設(shè)備，需要配置不同頻段、多種制式的設(shè)備，這不僅造成了設(shè)備利用率低，而且操作復(fù)雜。

（4）不能組成大網(wǎng)，功能孤立，通話(huà)范圍有限?，F(xiàn)有無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)覆蓋，取決于電臺(tái)的發(fā)射功率，一般只覆蓋車(chē)站大小的范圍。此外，現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)列調(diào)多采用調(diào)頻方式，同一地區(qū)內(nèi)的干擾嚴(yán)重。在現(xiàn)場(chǎng)考察中我們了解到，調(diào)度員、車(chē)站值班員外的話(huà)音通信背景噪聲很大，甚至淹沒(méi)了正常通話(huà)，給工作人員帶來(lái)了很大的不便。

（5）大三角通信的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。大三角通信是行車(chē)調(diào)度員、機(jī)車(chē)司機(jī)和車(chē)站值班員之間的通話(huà)，但現(xiàn)在的無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)需要行車(chē)調(diào)度員先經(jīng)過(guò)選車(chē)站然后才能呼叫機(jī)車(chē)司機(jī)，這主要是受限于設(shè)備和組網(wǎng)方式的落后，而造成操作復(fù)雜。

因此，現(xiàn)代鐵路的發(fā)展需要建立更加先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足不斷增加的行車(chē)指揮業(yè)務(wù)需求。GSM-R是在 GSM蜂窩系統(tǒng)上增加了調(diào)度通信功能和適合高速環(huán)境下使用的要素，能滿(mǎn)足國(guó)際鐵路聯(lián)盟提出的鐵路專(zhuān)用調(diào)度通信的要求。由于 GSM-R可實(shí)現(xiàn)跨國(guó)界的高速和一般列車(chē)之間的通信，能將現(xiàn)有的鐵路通信應(yīng)用融合到單一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，以減少集成和運(yùn)行費(fèi)用，而且GSM-R是由已標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備改進(jìn)而成，GSM平臺(tái)上已經(jīng)提供了大量的業(yè)務(wù)，因而引入鐵路專(zhuān)用的功能時(shí)，只需最低限度地改動(dòng)，故能保證價(jià)格低廉的實(shí)現(xiàn)、性能可靠的運(yùn)行。

下面介紹采用GSM-R網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)列調(diào)功能。

（二）采用GSM-R網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)列調(diào)功能

1.GSM-R滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)列調(diào)需求的功能和業(yè)務(wù)

GSM-R除支持所有的GSM電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)外，為了滿(mǎn)足鐵路指揮調(diào)度的需求，增加了集群通信功能，在 GSM標(biāo)準(zhǔn)中定義為高級(jí)語(yǔ)音呼叫項(xiàng)目，即 ASCI（Advanced speech call item）功能。它包括三種業(yè)務(wù)，優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)eMLPP(enhanced Multi-Level Precedence and Preemption)、語(yǔ)音組呼業(yè)務(wù)(Voice Group Call Service)和語(yǔ)音廣播業(yè)務(wù)VBS（Voice Broadcast Service）。除了包括這三種業(yè)務(wù)外，為了實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)營(yíng)應(yīng)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(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)

eMLPP業(yè)務(wù)規(guī)定了在呼叫建立或越區(qū)切換時(shí)呼叫接續(xù)的不同優(yōu)先級(jí)，以及資源不足時(shí)的資源搶占能力。該業(yè)務(wù)包含兩個(gè)方面：優(yōu)先級(jí)和資源搶占。優(yōu)先級(jí)是指在呼叫建立時(shí)給該呼叫指配一個(gè)優(yōu)先級(jí)別，該呼叫以此級(jí)別參與網(wǎng)絡(luò)資源的競(jìng)爭(zhēng)與調(diào)配；資源搶占是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有空閑資源可用時(shí)，具有較高優(yōu)先級(jí)的呼叫將搶占正在被較低優(yōu)先級(jí)呼叫占用的信道資源，還可以表現(xiàn)為被叫用戶(hù)斷開(kāi)正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)呼叫而接聽(tīng)高優(yōu)先級(jí)的呼入呼出。這種業(yè)務(wù)提供了一種強(qiáng)制能力，符合無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信的調(diào)度特點(diǎn)。

（2）語(yǔ)音組呼業(yè)務(wù)（VGCS）

這種業(yè)務(wù)允許一種由多方參加（GSM-R移動(dòng)臺(tái)或固網(wǎng)電話(huà)）、一人講話(huà)、多方聆聽(tīng)的語(yǔ)音的通信方式，工作于半雙工模式下。參與同一個(gè)VGCS通信的移動(dòng)用戶(hù)可以分布在多個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)，用一個(gè)組功能碼（組ID）來(lái)呼叫所有該組成員。一個(gè)特定的VGCS通信由組功能碼（簡(jiǎn)稱(chēng)組ID）和組呼區(qū)域唯一確定。組ID與組呼區(qū)域的結(jié)合稱(chēng)做組呼參考，即組呼參考唯一的確定一個(gè)VGCS通信。組ID標(biāo)識(shí)該組的功能，即由哪些身份的成員參加；組呼區(qū)域是指VGCS通信所覆蓋的地理范圍，以無(wú)線(xiàn)蜂窩小區(qū)為基本單位。呼叫建立之后，講話(huà)人可以改變，組內(nèi)成員一般是收聽(tīng)組呼，一旦VGCS發(fā)起人停止講話(huà)，系統(tǒng)示意其釋放上行信道，所有的組內(nèi)成員都被通知，如果其他人想成為下一個(gè)講話(huà)人，可使用 PTT功能來(lái)申請(qǐng)上行信道。VGCS業(yè)務(wù)突破了GSM網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的局限性，能夠以簡(jiǎn)捷的方式建立組呼叫，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮、緊急通知等特定功能，尤其適用于鐵路的行車(chē)指揮調(diào)度部門(mén)。

（3）語(yǔ)音廣播呼叫（VBS）

允許一個(gè)業(yè)務(wù)用戶(hù)，將話(huà)音或者其他用話(huà)音編碼傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送到某一個(gè)預(yù)先定義的地理區(qū)域內(nèi)的所有用戶(hù)或者用戶(hù)組。顯然，它工作于單工模式下。VBS中的講話(huà)者沒(méi)有像VGCS中的角色轉(zhuǎn)換，就是說(shuō)，講話(huà)者（發(fā)起者）只能講，聽(tīng)話(huà)者（接收者）只能聽(tīng)，因而可以看作是VGCS的最簡(jiǎn)單形式。它也是用組功能（組ID）來(lái)呼叫所有該組成員。同語(yǔ)音組呼業(yè)務(wù)一樣，語(yǔ)音廣播呼叫也提供了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)呼叫的能力，適于鐵路的行車(chē)調(diào)度。

（4）功能尋址（Functional Addressing ,FA）

功能尋址是指用戶(hù)可以由它們當(dāng)時(shí)所擔(dān)當(dāng)?shù)墓δ芙巧?，而不是它們所使用的終端設(shè)備的號(hào)碼來(lái)尋址。在同一時(shí)刻，至少可以為一個(gè)用戶(hù)分配若干功能地址，但只能將一個(gè)功能地址分配給一個(gè)用戶(hù)。用戶(hù)可以向網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)和注銷(xiāo)功能地址。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，可以給每列正在運(yùn)行的列車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)分配一個(gè)功能號(hào)，結(jié)構(gòu)為車(chē)次號(hào)+車(chē)長(zhǎng)功能代碼（如03）。于是，26次列車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)的功能號(hào)為2603。當(dāng)26次列車(chē)從起點(diǎn)站出發(fā)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)必須向網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)該功能號(hào)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將該功能號(hào)與他當(dāng)時(shí)所使用的電臺(tái)的真實(shí)號(hào)碼對(duì)應(yīng)起來(lái)。當(dāng)車(chē)站值班員要呼叫 T26次列車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)時(shí)，他不必知道該車(chē)長(zhǎng)姓甚名誰(shuí)，也不必知道該車(chē)長(zhǎng)使用的電臺(tái)的號(hào)碼，他只要向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求“我要呼叫2603”，網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)其數(shù)據(jù)庫(kù)，將2603對(duì)應(yīng)到一個(gè)真實(shí)的電話(huà)號(hào)碼，并建立該呼叫。這種功能簡(jiǎn)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(wǎng)絡(luò)將移動(dòng)用戶(hù)發(fā)起的用于特定功能的呼叫，路由到一個(gè)與該用戶(hù)當(dāng)前所處位置相關(guān)的目的地址，正確的調(diào)度員或車(chē)站值班員由主叫移動(dòng)用戶(hù)當(dāng)時(shí)所處的位置來(lái)確定。如無(wú)線(xiàn)列調(diào)中的“大三角”通信，移動(dòng)臺(tái)要呼叫的調(diào)度員取決于移動(dòng)用戶(hù)當(dāng)前所處的位置。以南寧調(diào)度所為例，當(dāng)列車(chē)運(yùn)行到寧局調(diào)度所管轄車(chē)站范圍內(nèi)的時(shí)候，司機(jī)需要呼叫南寧站調(diào)度員時(shí)，他并不需要知道調(diào)度員的的電話(huà)號(hào)碼，只需要呼叫代表調(diào)度員身份的短號(hào)碼如1200向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫請(qǐng)求。網(wǎng)絡(luò)識(shí)別該短號(hào)碼，并將其路由到南寧調(diào)度所的調(diào)度員。這種功能用于移動(dòng)用戶(hù)呼叫特定的固定用戶(hù)（調(diào)度員和車(chē)站值班員）。

2.組網(wǎng)方式

在 GSM-R規(guī)范中，對(duì)調(diào)度臺(tái)和機(jī)車(chē)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，而車(chē)站臺(tái)是中國(guó)鐵路無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)中特有的部分，因此，在 GSM-R網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)中國(guó)鐵路無(wú)線(xiàn)列調(diào)需要增加一個(gè)車(chē)站臺(tái)，完成語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信，同所轄區(qū)域內(nèi)列車(chē)、調(diào)度員通信。

利用 GSM-R無(wú)線(xiàn)列調(diào)組網(wǎng)，既可以完全利用無(wú)線(xiàn)方式，也可以同有線(xiàn)方式結(jié)合起來(lái)，共同完成調(diào)度通信任務(wù)。事實(shí)上，在鐵路上的有線(xiàn)通信已經(jīng)比較完善，因此完全可以利用現(xiàn)在的有線(xiàn)資源，構(gòu)成GSM-R+FAS，即固定用戶(hù)接入交換機(jī)的無(wú)線(xiàn)/有線(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò)。

鐵路沿線(xiàn)采用無(wú)線(xiàn)覆蓋，機(jī)車(chē)上采用無(wú)線(xiàn)終端，車(chē)站臺(tái)和調(diào)度臺(tái)都是有線(xiàn)終端。采用有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式如圖1所示。

圖1 無(wú)線(xiàn)列調(diào)無(wú)線(xiàn)/有線(xiàn)方式組網(wǎng)圖

其中，車(chē)站臺(tái)和調(diào)度臺(tái)通過(guò)FAS連接到GSM-R移動(dòng)交換（MSC）上，從而實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的通信。

（三）結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于現(xiàn)有的模擬無(wú)線(xiàn)列調(diào)方式、GSM-R無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：

1.GSM-R是數(shù)字系統(tǒng)，可以利用糾錯(cuò)、檢錯(cuò)及話(huà)音編碼等手段提高話(huà)音質(zhì)量，抗干擾能力強(qiáng)，可以利用加密機(jī)制使系統(tǒng)保密性更好，可靠性更高。

2.方案中無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)結(jié)合的方式，既充分體現(xiàn)了 GSM-R的優(yōu)勢(shì)，又充分利用了現(xiàn)有的有線(xiàn)通信資源，節(jié)省投資。

3.采用蜂窩機(jī)制，可以有效的利用無(wú)線(xiàn)頻點(diǎn)和通信電纜資源，擴(kuò)大覆蓋范圍，提高系統(tǒng)容量；GSM-R具有ISDN特性，可以支持多種應(yīng)用，便于擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)列強(qiáng)功能；各種先進(jìn)技術(shù)如功能尋址，基于位置的尋址，優(yōu)先級(jí)的使用使無(wú)線(xiàn)列調(diào)功能更加強(qiáng)大。

4.因?yàn)橹挥幸环N系統(tǒng)，對(duì)于運(yùn)營(yíng)者來(lái)說(shuō)維護(hù)成本更低，而且在不同的鐵路網(wǎng)之間具有互操作性。

5.可以采用靈活設(shè)置完成雙工和半雙工通信，實(shí)現(xiàn)大三角和小三角通信更容易。

6.除了可以用無(wú)線(xiàn)列調(diào)，GSM-R還可以為鐵路部門(mén)提供一個(gè)完善的移動(dòng)通信平臺(tái)，為通信信號(hào)一體化構(gòu)造一個(gè)統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)，降低鐵路部門(mén)在通信上的投資；同時(shí)，在這個(gè)平臺(tái)上的各種應(yīng)用還可以提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，提高投資回報(bào)率。

[1]鐵道部.TB/3052-2002,列車(chē)無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)制式及主要技術(shù)條件[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2002(5).

[2]鐵路 GSM-R 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)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(wù)段無(wú)線(xiàn)車(chē)間助理工程師，研究方向?yàn)殍F路無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)改造。