李洪林

(上海通信段合肥高鐵通信車間, 安徽 合肥230031)

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著鐵路跨越式的發(fā)展，鐵路通信系統(tǒng)也迎來(lái)了劃時(shí)代的轉(zhuǎn)變，近年來(lái)隨著運(yùn)輸量的日益增長(zhǎng)，使得列車重量加大，列車編組加長(zhǎng)。GSM-R技術(shù)是基于成熟、通用的公共移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)GSM平臺(tái)之上，專門為滿足鐵路應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的數(shù)字式移動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)。在鐵路通信中，它能夠提供定制的附加功能，如優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)插功能、話音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數(shù)據(jù)通信等，是一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。隨著我國(guó)鐵路信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，鐵路數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)量的多樣化和高速率，使得GSM-R系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)有著廣闊的發(fā)展空間，GSM-R技術(shù)也正是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，利用其固有的GSM-R網(wǎng)絡(luò)特性，為鐵路信息化和自動(dòng)化發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，利用通信的手段實(shí)現(xiàn)鐵路移動(dòng)設(shè)施和固定設(shè)施的無(wú)縫連接,確保列車平穩(wěn)高速、安全地運(yùn)行。

1 GSM-R系統(tǒng)概述

GSM-R是一個(gè)比較完善的、綜合業(yè)務(wù)的鐵路數(shù)字移動(dòng)通信平臺(tái)。GSM-R可以囊括目前各種無(wú)線通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)，包括無(wú)線列調(diào)、平面調(diào)車以及各部門各工種的對(duì)講機(jī)通信系統(tǒng)，提供列車調(diào)度、編組場(chǎng)調(diào)車、區(qū)間維修、工程施工、應(yīng)急搶險(xiǎn)以及普通話音（即公務(wù)通信）等需要的移動(dòng)通信功能；可以取代傳統(tǒng)的電纜加通話柱的區(qū)間通信方式，能夠給鐵路運(yùn)輸指揮帶來(lái)更多的好處、提供更多的先進(jìn)功能，滿足鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)各種基本要求；另外由于其組網(wǎng)方式和系統(tǒng)功能，完全具備了目前的有線調(diào)度通信系統(tǒng)功能；特別是GSM-R還滿足了列車高速運(yùn)行速度下的傳輸列控信息的任務(wù)。

GSM-R系統(tǒng)一般由交換子系統(tǒng)（SSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）、終端子系統(tǒng)及移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）等組成。根據(jù)中國(guó)鐵路行車密度高、運(yùn)輸組織復(fù)雜等特點(diǎn)，為了解決大量的非列控?cái)?shù)據(jù)傳輸，采用通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)(GPRS)，與既有有線調(diào)度通信系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了有線與無(wú)線調(diào)度的兩網(wǎng)有機(jī)結(jié)合。

1.1 GSM－R系統(tǒng)組成

GSM-R 系統(tǒng)由六個(gè)子系統(tǒng)組成：交換子系統(tǒng)（SSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（GPRS）、終端子系統(tǒng)及移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN），并通過(guò)交換子系統(tǒng)（SSS）中的網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC）實(shí)現(xiàn)與其他通信網(wǎng)絡(luò)的電路域業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，通過(guò)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)系統(tǒng)（GPRS）中的網(wǎng)關(guān)GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)的分組域業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。

GSM－R系統(tǒng)框圖如下圖，A接口往右是NSS系統(tǒng)，它包括有移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR），組呼寄存器（GCR）, 操作維護(hù)中心(OMC),A接口往左Um接口是BSS系統(tǒng)，它包括有基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）。Um接口往左是移動(dòng)臺(tái)部分（MS），其中包括移動(dòng)終端（MS）和客戶識(shí)別卡（SIM）。

1.2 GSM-R工作頻率

GSM-R系統(tǒng)可以在876～960MHz整個(gè)頻率范圍內(nèi)工作,但CEPT(歐洲郵政與電信會(huì)議 )為歐洲國(guó)家的鐵路通信系統(tǒng)指定了一個(gè)專用頻帶,也即UIC(國(guó)際鐵路聯(lián)盟)的GSM-R頻帶:移動(dòng)站到基站(上行鏈路)為876～880MHz,基站到移動(dòng)站(下行鏈路 )為921～925MHz。典型覆蓋距離約為5～10公里,對(duì)高速列車來(lái)說(shuō)這是保證系統(tǒng)容量和服務(wù)質(zhì)量的最小范圍;更適于隧道內(nèi)通信(相對(duì)450MHz和1800MHz頻帶)。

1.3 GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與覆蓋

GSM-R可以構(gòu)成既含有面狀覆蓋又含有鏈狀覆蓋的網(wǎng)絡(luò),既可用于地區(qū)性的覆蓋也可用于全國(guó)性的覆蓋。面狀覆蓋采用多小區(qū) (或多扇區(qū))蜂窩結(jié)構(gòu),每個(gè)基站(BTS)覆蓋一個(gè)小區(qū)(cell),當(dāng)然也可以采用重疊覆蓋小區(qū)結(jié)構(gòu)。

1.4 GSM-R關(guān)鍵技術(shù)

工作頻段的分配、時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)、時(shí)分多址幀結(jié)構(gòu)、空間分集、時(shí)間色散和均衡、基站與移動(dòng)臺(tái)間的時(shí)間調(diào)整、 話音編碼、信道編碼、交織技術(shù)、跳頻技術(shù)、保密措施等。

我國(guó)GSM-R除了具備GSM-R現(xiàn)有的功能特性，還應(yīng)有無(wú)線列調(diào)功能、按近連續(xù)式機(jī)車信號(hào)傳輸、區(qū)間移動(dòng)人員通信，以及根據(jù)我國(guó)的鐵路的地理位置進(jìn)行合理的GSM-R系統(tǒng)區(qū)間的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。

2 GSM-R技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用

2.1 調(diào)度通信功能調(diào)度通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)包括列車調(diào)度通信、貨運(yùn)調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他調(diào)度及專用通信、站場(chǎng)通信、應(yīng)急通信、施工養(yǎng)護(hù)通信和道口通信等。

2.2 車次號(hào)傳輸與列車停穩(wěn)信息傳送

車次號(hào)傳送是鐵路實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸生產(chǎn)調(diào)度指揮現(xiàn)代化的重要一環(huán)，即要實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)移動(dòng)體位置管理，首先要實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)列車的車次號(hào)自動(dòng)跟蹤?；贕SM-R電路交換技術(shù)(或GPRS技術(shù))的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)GSM-R車次號(hào)傳輸與列車停穩(wěn)信息的數(shù)據(jù)傳輸，保證鐵路運(yùn)輸管理和行車安全性。

2.3 調(diào)度命令傳送功能鐵路調(diào)度命令是調(diào)度所里的調(diào)度員向司機(jī)下達(dá)的書面命令，它是列車行車安全的重要保障。采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道傳輸調(diào)度命令無(wú)疑將加速調(diào)度命令的傳遞過(guò)程，提高工作效率。

2.4 列車尾部裝置信息傳送功能將尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統(tǒng)，可以方便地解決尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。

2.5 調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能提供調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和多臺(tái)車載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，并能夠存儲(chǔ)進(jìn)入和退出調(diào)車模式的有關(guān)信息。

2.6 列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能采用GSM-R通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車地間雙向無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，提供車地之間雙向安全數(shù)據(jù)傳輸通道。

2.7 區(qū)間移動(dòng)公務(wù)通信在區(qū)間作業(yè)的水電、工務(wù)、信號(hào)、通信、供電、橋梁守護(hù)等部門內(nèi)部的通信，均可以使用GSM-R作業(yè)手持臺(tái)，作業(yè)人員在需要時(shí)可與車站值班員、各部門調(diào)度員或自動(dòng)電話用戶聯(lián)系。緊急情況下，作業(yè)人員還可以呼叫司機(jī)，與司機(jī)建立通話聯(lián)絡(luò)。

2.8 應(yīng)急指揮通信話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)急通信系統(tǒng)是當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害或突發(fā)事件等影響鐵路運(yùn)輸?shù)木o急情況時(shí)，在突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)與救援中心之間，以及現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部采用GSM-R通信系統(tǒng)，建立語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

2.9 旅客業(yè)務(wù)：利用GSM-R數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，每列旅客列車都能與地面中心維持一條實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，所有與旅客相關(guān)的移動(dòng)信息服務(wù)數(shù)據(jù)(車-地和地-車)都可以通過(guò)這條通道進(jìn)行傳輸，為旅客提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，增加旅客的舒適性。如購(gòu)票服務(wù)、預(yù)定服務(wù)、時(shí)刻表信息以及與公網(wǎng)通信等。

結(jié)語(yǔ)

鐵路通信網(wǎng)是保證行車安全、提高運(yùn)輸效率的有力工具。GSM-R作為我國(guó)專門為滿足鐵路應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的數(shù)字式無(wú)線通信系統(tǒng)，更具有適應(yīng)鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，必將在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用?？梢灶A(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)，必將建成覆蓋全路各線的GSM-R網(wǎng)絡(luò)。

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