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GSM-R鐵路移動通信系統(tǒng)在武廣高鐵通信網絡中的應論文
摘要： 本文介紹了GSM-R系統(tǒng)在武廣高速鐵路通信系統(tǒng)中的作用及其功能,展望了GSM-R系統(tǒng)在我國高速鐵路通信中的發(fā)展前景。
關鍵詞：GSM—R通信系統(tǒng);武廣高鐵
GSM-R系統(tǒng)在武廣高鐵的應用,為我國高速鐵路實現(xiàn)鐵路信息化建設跨越式發(fā)展做出了一個成功的典范。采用所謂“天網”的GSM-R通信網絡，實行高速動車組準確定位和控制。武廣高速鐵路通信網絡的應用突出了安全、完整、統(tǒng)一、靈活、可靠、可擴展性的特點。GSM-R系統(tǒng)為鐵路沿線人員(包括鐵路工作人員、旅客、其他用戶)提供了語音和數(shù)據(jù)通信技術服務,為基于GSM-R的CTCS-3(列車運行控制系統(tǒng))級列控提供了通信平臺。
一、應用于武廣高鐵GSM-R通信系統(tǒng)的特點
GSM-R（Globle System of Mobile foRRailway）專門針對鐵路移動通信的需求而推出的專用通信系統(tǒng)，由國際鐵路聯(lián)盟（UIC）和歐洲電信標準化組織制定技術標準，并被許多歐洲國家采納。它基于GSM并在其功能上有所超越，是成熟的通過無線通信方式實現(xiàn)移動話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術體制。
�。ㄒ唬╄F路GSM-R相對公網GSM有著特殊的需求
用戶級別不同（語音呼叫，包括：組呼、群呼、增強多優(yōu)先級與強拆）。功能尋址（調度）�；谖恢玫膶ぶ罚C車呼叫前方車站、后方車站）。高速列車運行情況下的移動通信。大量特殊的數(shù)據(jù)業(yè)務需求（列控、車次號等）。
（二）武廣高速鐵路GSM-R無線網絡采用單層交織冗余覆蓋
在列控系統(tǒng)中,無線閉塞中心(RBC)與車載設備無線連接中斷,主要是由于GSM-R的無線網絡連接失效,即車載ATP（列控車載系統(tǒng)）與BTS(基站)的連接中斷,可能是ATP或BTS發(fā)生了故障,其中BTS故障的影響可能性大,因為它的故障會造成整個BTS無線網絡覆蓋區(qū)域內的無線連接中斷,導致ATP無線連接超時由CTCS-3級轉入CTCS-2級控車，影響該區(qū)段內的所有列車運行。武廣高鐵對無線連接失效采取的技術方案是采用單層交織冗余覆蓋，鐵路沿線由一層無線網絡進行覆蓋，但在系統(tǒng)設計時加密基站，使得兩相鄰基站的場強相互覆蓋到對方站址，這樣可保證在非連續(xù)基站故障的情況下，GSM-R網絡仍能夠正常工作。而且采用不同路由的奇偶數(shù)基站保護“環(huán)型”結構，在這種無線網絡結構下，基站單點故障時不會出現(xiàn)無線網絡覆蓋盲區(qū)，只有連續(xù)基站故障或BSC（基站控制器）故障時才會影響無線覆蓋，因而系統(tǒng)可靠性很高；同時由于基站加密，覆蓋電平較高，抗干擾能力也較強。保證了動車350km/h運行速度車-地之間雙向數(shù)據(jù)傳輸安全。
（三）CTCS-3級高速運行情況下的移動通信
使CRH3（中國鐵路高速）型動車組在武廣高速鐵路上以350km/h的速度安全運行�；诔休dCTCS-3業(yè)務的GSM-R系統(tǒng)確保行車安全。今天武廣高鐵采用GSM-R通信網絡創(chuàng)造了CRH3型動車運行時速394公里的世界記錄。
二、在武廣高鐵GSM-R通信網絡的功能及其應用
我國GSM-R鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)由：網絡交換子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運行和維護操作支持子系統(tǒng)（OSS）三個子系統(tǒng)構成。
�。ㄒ唬〨SM-R系統(tǒng)網絡結構見下圖
�。ǘ〨PRS在GSM-R網絡中的重要作用
GPRS（通用分組無線業(yè)務）高效、低成本、資源配置靈活，特別適用于間斷、突發(fā)性、頻繁、數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。將GPRS分組交換模式引入到GSM-R網絡中,GSM-R在數(shù)據(jù)傳輸上產生了由電路交換到分組交換的質的飛躍,數(shù)據(jù)傳輸速率從原來的9.6kb/s提高到最大傳輸速率171.2kb/s(理論上)。GPRS方式的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，可以為鐵路運輸行車指揮提供數(shù)據(jù)通信業(yè)務，包括列車控制系統(tǒng)信息傳輸、機車同步控制信息傳輸、調度命令傳輸、調車無線機車信號和監(jiān)控信息傳輸、無線車次號傳輸、進站停穩(wěn)信息及接車進路信息的傳輸?shù)葦?shù)據(jù)通信業(yè)務。在高鐵CTCS-3級模式下，車載設備通過GSM-R無線通信GPRS子系統(tǒng)向RBC發(fā)送司機選擇輸入和確認的數(shù)據(jù)（如車次號），列車固有性質數(shù)據(jù)（列車類型、列車最大允許速度、牽引類型等），車載設備在RBC的注冊、注銷信息，定期向RBC報告列車位置、列車速度、列車狀態(tài)（正常時）和車載設備故障類型（非正常時）信息，列車限制性信息以及文本信息等。
三、中國鐵路GSM-R網絡的規(guī)劃
鐵道部按國家《中長期鐵路網規(guī)劃》在全國建設三個移動匯接交換中心(TMSC)，分別設在北京、武漢、西安。采用鐵路專用900MHz工作頻段，885－889MHz（移動臺發(fā)，基站收），930－934MHz（基站發(fā)，移動臺收）。共4MHz頻率帶寬。在全國18個鐵路局所在地以及拉薩設置共計19個MSC（移動交換中心）,GSM-R核心網絡采用二級網絡結構。建立全國鐵路統(tǒng)一的GSM-R移動通信平臺,在鐵路內部實現(xiàn)全國漫游,加快高速鐵路信息化建設,實現(xiàn)高速鐵路跨越式發(fā)展。
參考文獻：
[1]鐘章隊,李旭,蔣文怡.鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng).中國鐵道出版社,2003.
[2]中國鐵路GSM-R網絡的規(guī)劃.北京交通大學講稿,2004.
[3]CTCS3-300T列控車載系統(tǒng).中國鐵路通信信號集團公司客運專線培訓教材，2008
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