新丰镇编组站GSM-R数字移动通信系统设计

邓世勇

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

随着铁路建设高潮的到来，GSM-R系统作为铁路专用的移动通信系统，其大规模建设工作正在逐步展开。在编组站地区，GSM-R系统设计面临着频率规划复杂、设备无使用经验等难题，因此，如何在编组站地区进行GSM-R系统设计，新丰镇编组站GSM-R系统规划设计无疑具有较强的代表性。

1 工程背景

新丰镇编组站位于西安市临潼区东部，是三级七场编组站，整个编组站东西长约11 km，南北宽约800 m。该地区线路复杂，编组站北接包西线，南接西康线、宁西线，陇海线横贯东西；郑西客运专线位于新丰镇编组站北侧，两者间距小于1 km，客运专线在编组站北侧新设新临潼车站。其位置关系如图1所示，其中郑西线、包西线、新丰镇编组站需建设GSM-R系统。

2 编组站GSM-R系统功能

GSM-R系统可作为编组站调车、商检、车号、调车监控等业务的无线通信平台。在调车业务中，需实现调车安全数据（调车指令）、语音同时传输（简称数话同传），并且数据传输时延不低于500 ms（此要求安全数据在电路域传输）；而商检、车号、列检等业务利用GSM-R既有组呼功能即可满足其语音无线通信需求；调车监控业务需永久占用一条电路域数据实时传输数据；另外，调车单传输、商检车号确报信息传输需利用GPRS系统。

数话同传利用3GPP的最新组呼（简称1.5组呼）功能实现。1.5组呼实现原理如图2所示。在调车区域预先建立一个调车组呼，根据用户在调车组呼中是否传送语音，可以分为讲者和听者。

讲者有一个专有信道，该专有信道的上行为讲者占用，讲者通过该信道与网络已建立连接，因此讲者可通过该专有信道的FACCH发送数据。对听者来说，在组呼信道的下行进行语音监听，此时组呼信道的上行是空闲的，如果需要发送调车安全数据，听者使用组呼信道上行发送调车安全数据。

网络收到调车安全数据后，在组呼区域的所有组呼信道和讲者专有信道的下行FACCH进行广播，这样，讲者和所有正在监听组呼的听者都可以收到该调车安全数据。

新丰镇编组站有12台调机，每台调机按永久占用2个信道进行设计，编组站每个到发场室内商检车号员与其相应的室外人员组成一个组并建立永久组呼信道，编组站GSM-R系统信道需求如表1所示。为满足调车、商检车号业务的通信需求，GSM-R系统需30个信道，加上BCCH等信道，至少需要4个载频。

表1 新丰镇编组站GSM-R移动通信信道需求表

3 编组站GSM-R试验系统介绍

用GSM-R系统满足编组站的调车、商检车号等业务的无线通信需求在路内尚属首次，需要对此进行工程试验验证，为此先期在新丰镇编组站实施了GSM-R系统试验工程。

试验工程主要考虑在全编组站能有较好的场强覆盖与较大的话务容纳能力，因此，在新丰镇编组站下行到达、下行出发场分别架设1处O3基站（天线挂高为30 m）。

在试验工程的基础上，进行了编组站GSM-R系统功能试验验证，得出：GSM-R系统采用1.5信道组呼技术方案，能够实现站场调车通信业务的话音和调车指令信息传送；采用GSM-R系统的GPRS通信方式，可以实现车号、商检作业计划下达和信息传送；在GSM-R系统采用电路域方案，可以满足调车作业监控系统车地间监控数据传送的需要。

由于编组站2处O3试验基站在郑西客运专线场强覆盖较强，如图3所示，新丰镇枢纽地区需要结合郑西客运专线进行统筹规划。

4 编组站GSM-R系统设计方案

编组站GSM-R系统组成与一般GSM-R系统组成是一致的，本文主要介绍BSS系统设计的两个难点：频率规划与场强覆盖设计。这是两个互相影响的设计问题：频率规划好了，场强覆盖就没有问题，场强覆盖好了，也可以解决频率规划问题。

新丰镇编组站场强覆盖最小可用接收电平：地面手持台接收天线处达到-92 dBm（满足95%时间地点覆盖概率）；郑西客专场强覆盖最小可用接收电平：机车车顶天线处达到-92 dBm（满足95%时间地点覆盖概率），另外在上下行链路平衡设计中，还需要考虑12.3 dB设计裕度及3 dB冗余覆盖裕度。

新丰镇编组站GSM-R系统的同频C/I≥12 dB，邻频C/I≥-6 dB；郑西客运专线GSM-R系统正常工作时同频C/I＞25 dB，邻频C/I＞7 dB，降级工作时同频C/I＞15 dB，邻频C/I＞-3 dB。

4.1 采用频率规划降低干扰

为了减小郑西客运专线和新丰镇编组站之间的频率干扰，采用如下规划方式：将没有邻频干扰的频点分配给离编组站近的客运专线基站，有邻频干扰的频点分配给离编组站远的客运专线基站。

由于客运专线频率规划已确定，编组站只能在客运专线基础上进行规划，同时考虑编组站话务容量的问题，提出如图4所示的频率规划方案：编组站架设1处O4基站，但不用基站天线进行覆盖，全编组站利用多处直放站进行微蜂窝覆盖。

在上述频率规划基础上控制场强覆盖，基本可以满足该地区的GSM-R设计标准，但需要使用隔离频点。

4.2 控制场强覆盖降低干扰

为满足前述标准要求，可以利用直放站加定制的前后比很高的定向天线，将编组站1个O4的覆盖尽量固定在编组站范围内，则编组站对郑西客专的场强干扰可降到较低水平，如此编组站BTS可以利用郑西客专的相邻频点，从而就可以解决频率规划的问题。

采用此种方案前期需要在现场进行详尽的场强测试以确定直放站具体数量与位置，并且后期需要做大量的优化工作。

5 其他问题

新丰镇地区GSM-R系统的设计存在较大的难点，上述方案仅仅从设计上解决了问题。但编组站与客专GSM-R接入同一个MSC，怎样保证编组站移动台开机不接入客专所设BTS，客专列控移动台在新丰镇地区不接入编组站所设BTS，则需要在设备上解决。

如此，则暂时解决了新丰镇枢纽地区GSM-R系统设计的难题，但随着包西线、宁西线GSM-R系统建设，陇海线GSM-R系统改造，新丰镇枢纽地区GSM-R系统在现有4M带宽下越来越难设计，其他枢纽地区也会出现类似的难题，目前能看到的出路就是向国家无委申请更多的GSM-R频点。

[1]张秀宁．GSM-R网络无线资源管理关键技术在编组场的应用研究[D]．北京：北京交通大学，2009．

[2]索海艳．GSM-R编组站的互联互通及无线网络规划[D]．北京：北京交通大学，2008.