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GSM-R在我国铁路通信中的应用及未来发展趋势
作者：王虎蛟
来源：《科技资讯》2011年第13期
摘要：随着近几年我国高铁建设步伐的加快，大规模投资建设我国高速铁路网是铁路行业提高竞争力的重要手段，也是我国铁路中长期发展的必然趋势。目前我国高速铁路的运行速度已经达到300km/h以上，为保证行车安全，实现有效的人机控制和提高运输效率，要求建立一个功能更加完善的，技术构成更加先进的铁路通信网。另外，随着我国电信业垄断格局的打破，拥有仅次于中国电信的庞大铁路通信网络的铁道部，可以利用现有的专用网络设施积极参与竞争，向全社会提供高质量的电信业务，就必须打破常规的铁路通信网的接入方式，这就给未来的铁路无线移动通信系统在技术上提出了更高的要求。 关键词：GSM-R无线接入集群通信发展
中图分类号:U285 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)05(a)-0000-00
1 GSM-R在我国的发展现状
GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，基于GSM系统技术平台，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种高效经济的综合无线通信系统，并将铁路移动通信所具有的特色（群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能）补充进去，构成GSM-R专用于铁路的全球移动通信系统的解决方案。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0～500km/h的无线通信要求，安全性能好。
GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台，正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统（也称FZB）和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统FFB，都是将GSM-R作为传输平台。既有的GSM-R通信系统主要由BSS（基站子系统）、NSS（交换子系统）、OSS（管理子系统）三大部分组成，根据业务的需要，增加了智能业务和GPRS分组数据业务功能单元。
我国前几年在青藏、大秦、胶济线试用的GSM-R系统基本上可以满足铁路运输信息业务十大功能：机车同步操作控制系统的信息传输、列车控制系统的信息传输、调度通信、无线车次号信息、CTC调度命令的传送、列车尾部风压信息传送、机车综合监测信息传送、客车运
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行安全监测系统（TCDS）信息传送、旅客移动信息服务系统的信息传送、大型编组场车站综合移动信息服务系统的信息传送、区间移动通信与公务移动通信。
08年后我国铁路GSM-R通信系统进入全面建设和使用阶段，在新建铁路通信中GSM-R系统设置基站子系统的基站控制器、编码器和速率适配单元、PCU设备，根据场强覆盖的需要在铁路沿线设置基站设备和弱区覆盖设备，动车组和机车配备机车综合通信设备，相关移动，工作人员配置手持终端。
2 我国GSM-R系统发展的现状与欧洲国家的差异
(1)欧洲国家网络规模小，而我国网络规模大，应采取全网统一规划、分布实施建网策略，因此，在建网前期，需要规定框架性的要求，指导全网的建设、发展与规划。(2)欧洲各国GSM-R核心网大多采用一家设备，智能网采用厂家内部私有协议。而我国GSM-R核心网为多厂家组网环境，对于智能业务，需要统一规范业务的实现流程。(3)欧洲应用范围小，移动通信业务简单，主要承载列车调度通信和列控信息传输业务。在我国，GSM-R网除了上述两项主要业务外，还需引入GPRS系统，承载调度命令、车次号、调车监控信号等信息传送，此外，由于运输指挥作业方式不同，列车调度通信具体要求也有所不同。(4)欧洲GSM-R系统设备供货厂家有北电、西门子，在我国，除了上述两个厂家外，还有华为公司，需要解决３家设备之间互联互通问题，因此，需要制定接口技术要求和测试规范。
3 未来铁路对移动通信系统的要求
未来铁路移动通信系统必须要适应铁路高速化的要求。在技术和功能方面，未来铁路对移动通信系统的要求主要包括：
(1)移动通信系统在网络结构、硬件设备、软件算法方面都要适应列车最高时速达到300km/h～500km/h时的要求。
(2)无线移动通信系统能够实现无线列控方式。此种方式为基于通信的信号和列车控制方式，在高速列车和地面调度中心之间进行大量双向信息的传输。
(3)高速铁路移动通信网沿着高速铁路建设，无线基站设置为链状结构；由于列车的高速行使，频繁跨越小区，移动通信系统必须具有快速越区切换的功能。 (4)系统应该满足双线双方向运行要求和功能寻址的要求。 (5)具有可靠的保密措施。
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(6)能够适应不同的地形环境（平原、丘陵、山区、桥梁、隧道、城市）。 (7)模块式结构、公共标准、维护经济、简单。
(8)系统满足故障安全原则，与现在列控系统比较具有相同或更高的安全可靠性。 (9)充分利用频谱资源，具有较强的通用性，适用各种铁路运输的需要。
4 铁路无线接入网未来的发展趋势
近年来我国先后在新建的一大批客运专线铁路通信中采用集群移动通信系统，该系统具有信道利用率高、组网灵活等优点，能够确保旅客通话的高质量和优先等级，可供列车公务人员进行业务通信，还可利用调度功能组成临时的应急通信和收容沿线的移动作业通信，基本上能够满足目前的铁路通信需求。但从更高的通信目标来说，比如为了实现列车的实时定位、追踪，让列车上和列车下的公务人员都能够随时随地获得整个路况信息，实现列车运行、调度等自动控制，能够为广大旅客提供除语音服务外，还能提供传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务，还有向铁路沿线的居民提供电信业务。要满足这些要求，集群移动通信系统已经远远不够，GSM-R和现行的CDMA技术也不能达到这一要求。从现在的发展情况看，唯有第三代的CDMA技术才可能担当起这一重任。因此，铁路通信网的无线接入部分的今后发展方向也必将朝着第三代CDMA的方向。当然，并不是说第三代的CDMA技术就可以直接用于未来的铁路通信无线接入系统，这就如同GSM-R系统，必须将铁路通信所必备的功能（如群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能）融入这一新技术中，形成具有铁路通信特有的公用无线通信接入网系统。 结束语：
铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具。本文讨论了无线接入技术在铁路通信网中的应用现状及未来发展趋势，认为铁路通信网应该顺应当今通信技术的发展潮流和市场的需要，在保证铁路通信要求的前提下，发展多种接入方式，特别是无线接入方式，逐步达到同公用网的统一，从而参与同其它电信部门的竞争，为出行的旅客以及网络覆盖区域内的用户提供高质量、方便、快捷的电信服务。