新黔桂线GSM-R数字移动通信系统建设应用分析_GSM-R_铁路通信

新黔桂线GSM-R数字移动通信系统建设应用分析

2008/10/15 11:53:00

[摘要] 黔桂铁路扩能改造工程即将完成，目前黔桂使用的铁路模拟无线通信存在着技术落后、功能单一、频率利用率低、等缺陷，与铁路的发展和现代化需要不相适应，必须采用统一的、系统功能强大的、频率资源利用率高的综合无线通信系统。具有铁路调度功能的数字移动通信系统GSM-R能较满足实际工作需求的新一代数字移动通信方案。

[关键词] GSM-R 铁路通信移动通信系统无线通信

[作者简介] 杨志冰，男，柳州运输职业技术学院信息工程系教师。广西柳州，545007

黔桂线柳州至贵阳段改造即将完成，等级被列为国铁Ⅰ级电气化铁路,改造后的黔桂铁路全长489公里，比原线路缩短119公里，单线建设,预留复线,保留贵定至都匀既有铁路。列车时速140公里/小时——160公里/小时。线路走向为龙里——昌明——都匀——独山——麻尾——金城江——柳州,我省境内设置新麻尾等20个中间车站以及25个会让站,近期按单线满足12对客车,货运为1790万吨。远期按双线分布,满足45对客车,货运4500万吨。但目前黔桂使用的铁路模拟无线通信存在着技术落后、功能单一、频率利用率低、干扰严重、数据传输能力差、系统分散、不具备网络能力等缺陷，与铁路的发展和现代化需要不相适应，与发达国家铁路无线通信技术差距很大，不能满足铁路新一代基于无线通信的列车控制系统车-地控制信息传输的需求，也不适应客运专线和高速铁路等现代铁路运输对信息化和提高客运服务质量的需要。从以上问题看，常见同频无线对讲通信设备已无法满足运输生产、管理需要，必须采用统一的、系统功能强大的、频率资源利用率高的综合无线通信系统。

新黔桂线综合无线通信系统，需要解决既有常规无线设备存在的问题，应能满足以下基本要求：

(1)首先，综合无线通信系统应是一种组网灵活、功能强大的专用调度通信系统。系统可进行全呼、组呼(大组呼、小组呼)、个别呼，优先、限时、强插强拆以及动态重组、加密等。为了能对极为紧急的业务提供迅速的系统接入，综合无线通信系统应能具有高级别优先特性，可事先对通话的优先程度进行分类，供用户选取最适合的系统接通缓急级别。系统总是将第一个可用信道分配给紧急通话，以缩短反应时间；

(2)其次，系统应具备集中控制管理所有信道，将原先分配给不同用户的频率进行统一的动态分配，从而提高了信道利用率，使有限的频率得到更充分地使用的功能。这样既共享频率资源，又互相分担费用，有效地降低用户建网的费用，节省投资。为不同用户提供各种通信业务，成功地解决了通信的公共性和独立性之间的供需矛盾；

(3)系统还应能按实际的通话小组来组织，可以按用户的工作性质或相互关系将其划分为不同的部门或小组，各部门或小组彼此独立，互不干扰地完成各自通信业务，也可由用户请求对现有编组情况进行动态重组。

一、 GSM-R系统的组成

GSM-R (GSM for Railway)系统是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，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经济高效的综合无线通信系统。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/小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统，它除了能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能外，还能够满足列车运行速度每小时500公里的无线通信要求，与以往中国铁路所采用的单信道模拟系统相比，GSM-R系统达到了国际行业水平。

铁路综合数字移动通信系统GSM－R是在GSM蜂窝系统上增加了铁路调度通信功能和适合高速环境下使用要素的系统，能够满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求，可以实现跨越国界的高速列车和一般列车之间的通信。

GSM-R采用TDMA结构，信道带宽200kHz，每载波8个时隙，全速率话音编码13．0kb/s，半速率话音编码6.5kb/s，电路交换情况下每时隙9600b/s的数据率，具有短消息功能(SMS)和蜂房小区广播功能(CBCS)。此外，它还引入了GSM phase 2+阶段的ASIC (高级语音呼叫项目)功能，它包括话音组呼(VGCS)、语音广播呼叫(VBS)、增强多优先级与强拆(EMLPP)。在铁路应用上还包括：功能寻址，通过功能号即可呼叫；基于位置的寻址，根据呼叫发起的位置建立与最近调度中心的呼叫连接；高优先级呼叫确认；调车模式通信；利用多方通话功能提供的多个司机问的通信；直接脱网模式等。GSM-R除了具备这些必不可少的专用调度功能外，还体现在与列车控制系统的完美结合上。

GSM-R 系统组成：

（1）基站子系统(BSS)，由基站控制器和基站收发信机组成。

（2）网络子系统(NSS)，通过 GSM-R‘A’接口与基站子系统相联。NSS由移动交换中心 (MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、组呼寄存器(GCR)和归属位置寄存器(HLR)组成。MSC负责呼叫控制；VLR存储当前MSC区内活动用户的资料；GCR存储用于相关MSC区的语音组呼和语音广播配置属性；HLR存储归属用户永久性资料。

（3）通用分组无线业务(GPRS)子系统，由GPRS网关支持节点(GGSN)和GPRS业务支持节点(SGSN)组成，支持移动分组业务。SGSN和GGSN是分组业务的位置寄存器，其中，SGSN存储已注册用户的签约信息和位置信息；GGSN存储用户签约信息和路由信息，路由信息用于GPRS移动台通过隧道技术，将分组数据包传送到移动台注册的GGSN上。SGSN通过Gb接口与BSS相联，通过Gs接口与MSC/VLR相联，通过 Gr接口与HLR相联。GGSN与SGSN通过Gn接口相联，与HLR通过Gx接口相联，与外部数据网络通过Gi接口相联，与其他 GSM-R/GPRS网络通过Gp接口相联。

（4）移动台(MS)，由移动设备(ME)和用户识别模块(SIM卡)组成。移动设备与BSS通过无线空中接口(Um)互联；SIM卡包含用户特定信息。移动设备与SIM卡采用标准接口互联。

（5）运营和维护中心 (OMC)，用于管理网络，计费中心，确认中心 (AUC)

GSM-R