GSM—R技术在我国铁路通信中的应用和发展

2017-03-22姜廷军

电子技术与软件工程 2017年3期

姜廷军

摘要随着社会经济的不断发展，人们的生活水平也在不断地提高，铁路的的运输量也逐渐增加，在新形势下，若想适应高效而安全的运行要求，就必须发展铁路运输，将无线通信技术进行有效地提升。GSM-R技术是数字式的移动无线通信技术，就是专用于铁路的运行，具有指挥和调控铁路运行的作用。该文对我国铁路通信中GSM-R技术進行了研究和分析。

【关键词】GSM-R技术铁路通信应用发展

GSM-R技术是数字式移动无线通信技术，对铁路日常运营具有指挥及调控的作用。成功应用GSM-R技术，为发展我国铁路的信号技术，提供了技术上的良好借鉴。引入GSM-R系统，不仅使铁路移动通信系统换代升级得以实现，还使语音的通信质量得到了有效地改善，同时为应用数据业务，提供了数字无线的通信平台，能够给跟踪车辆货物和诊断列车，以及旅客信息服务和移动售票等一系列新业务给予支持。

1 GSM-R系统的结构

GSM-R技术，是将铁路日常运营进行指挥和调度的专用移动通信技术，是分组数据的一种通信方式。主要分为四个部分：

1.1 网络子系统

包括通用分组的无线业务和网络交换及移动智能网子系统。首先，通用分组无线业务子系统，重要的组成部分就是GPRS子系统，分为二层的结构：

1.1.1 核心层

主要包括GGSN，SGSN，RADIUS，DNS。

1.1.2 无线接入层

主要包括PCU和基站及终端。

为了将投入的成本有所降低，GPRS无线接入层网要将GSM-R提供的设备资源，进行高效地利用；将无线覆盖运用GSM-R系统基站来进行完成，不再将单独的GPRS系统基站进行增设；与GPRS系统用同一个频率资源。将分组数据承载业务提供给无线用户，就是GPRS子系统的主要功能。其次，网络交换子系统包括MSC，VLR，AUC，HLR，GCR，IWF，SMSC，IN，AC，将用户数据安全和移动以及交换业务进行管理。这些实体是利用No.7信令协议来将之间的通信进行实现。

1.2 基站子系统

BBS利用无线接口将移动台直接进行连通，并且将管理无线资源和接收发送无线信号的工作进行承担。BBS包括基站控制器和编译码及速率适配单元，还有弱场设备和基站收发信机。

1.3 终端设备

是将无线固定台及GSM-R网的移动台等设备进行接入，让用户能够直接进行使用的功能。

1.4 运行和业务支撑子系统

OSS由网络设备的维护管理和用户管理系统组成。

2 在我国铁路通信中，GSM-R技术的应用

2.1 指挥列车调试

在铁路的通信中，应用GSM-R系统，司机与调度的通话也包括在内，使各种列车能够顺利地通行得到有效地指挥。列车司机与调度对话通畅与否，对安全及有序的列车运行起决定的作用。因此，在列车运行的通信系统中，GSM-R系统具有至关重要的地位，有效应用GSM-R系统，能够将列车在运营中，各个部门通信的畅通度得以有效地提升，使运行列车的安全性得到了进一步地促进。

2.2 传送调度命令

TDCS系统将机车编号进行查找和IP地址，适时将强大功能的调度命令进行发布，通过GSM-R网络数据链路，GSM-R系统将高度指令在车载无线通信的设备上进行传送，从而使运行机车及时而准确地将调度指令进行接收得以实现。高度指令具有很高的权威性，是铁路调度指挥的中枢系统发布的，调度指令既是传输列车信号的层级管理，也是运行列车指挥系统关键的环节。

2.3 多种旅客服务功能的应用

GSM-R技术在铁路通信系统中进行应用，能够将售票等相关的服务功能，高效而便捷地提供给旅客，使运行列车实时动态更新得以有效地实现。此外，应用 GSM-R技术，还能够进行货运跟踪的服务，利用定位货车，对运输货物精确的位置进行实时了解及掌握[2]。另外，在铁路的通信系统中，GSM-R技术还具有根据实际情况，GSM-R覆盖的功能。

2.4 控制机车同步

需要几个机车进行牵引，是运行列车的特殊性，这样就要求几个运行的机车，制动和减速等都要求高度必须要一致，这些数据的铁路指挥部门务必要同步进行操纵，应用GSM-R系统，使交换及传递各机车之间的信息得到有效地实现，从而使运行列车的高效和安全性得到了提升。

2.5 多优先级抢占呼叫权

铁路通讯网络既要有控制列车自动的作用，又要有紧急进行呼叫的系统，如果无线电信道有拥堵的现象出现，就需要将新的高优先权通讯的连接及时进行建立，将低优先权的呼叫进行中断，使铁路通讯系统的有效和实时性得以保障。

3 我国GSM-R技术的发展方向

从当前来看，GSM-R技术的有关设备，都是将欧洲技术引入后，再进行研究和发展的，但是，欧洲GSM-R设备不但移动通信的功能比较少和规模比较小，而且生产的厂商也比较单一。所以，从欧洲引入的GSM-R系统，通常与我国铁路系统的需求及情况都有一定的差异。为了将这些差异解决，在发展铁路通讯的运用方向上，我国欧洲GSM-R技术做出了以下的指导。

3.1 GSM-R理论研究的加强

GSM-R技术是将欧洲技术引入基础上，进行研究发展的，虽然很多难关都突破了，但是，还有一些理论的难点没有攻破。最近几年，应用GPRS在GSM-R的网络中，使许多实践及理论得到了有效地突破。例如，根据铁路的实际情况，通信业务中，运输的需求量比较大，但是，作为传输非安全的数据信息平台，频率资源采用GPRS数据分组的传输方式，对频率资源进行有效地利用，将传输平台提供给铁路信息化的建设。

3.2 实行互联互通现场测试工作

从当前来看，在我国的铁路通信网络中，进行大型的GSM网络建造时，通常是为了将工程的收益及效果进行提升。

（1）将GSM-R系统和有关设备互通互联的问题如何进行解决，是必然的趋势。旨在互通互联实现以后，将GSM-R系统的功能多样性进行有效地提升，使其能夠将工程投资的收益进行增加，有效地为人们服务，从而将发展GSM-R设备的市场得以推动。

（2）对于GSM-R系统和其他的设备能够将全网全程的形态形成，非常有利，在建设及规划网络的工作中，能够发挥重大的作用，此外，将互通互联的现场测试工作得以实行，对于我国发展和普及GSM-R技术都是非常有利的。

3.3 改进设计信息传输安全平台

在铁路的通信中，GSM-R技术从安全实用以及可靠的角度进行出发，对于传输铁路移动信息的安全平台进行设计的方案，需要不断地进行改进，需要将传输铁路移动信息的安全平台，以及铁路专用网和公用网的设备进行设计。铁路移动信息的传输安全平台，包括软件和硬件。平台的软件系统包括内网传输和外网传输子系统，以及管理监视的子系统；平台硬件系统包括传输设施和实时监控。在铁路局将GPRS数据的接入点进行部署，在外网通信服务器各个铁路局进行统一设立，作为地面的数据处理中心，承担数据交换的任务，使实时信息从GPRS下载后，由铁路局的外网通信服务器统一进行接收，然后由传输网络安全平台进入到铁路生产的运输系统。

3.4 注意GSM-R的电磁环境

GSM-R干扰源包括系统外部和内部干扰。外部干扰包括GSM网干扰、CDMA基站下行对GSM-R上行链路干扰，以人为的分频段或者全频段堵塞大信号的干扰等；内部干扰就是因为小区及频率规划不得当等，而导致的邻频和同频的干扰等。将人为及自身因素排除以外，与GSM-R频率资源共享的中国移动GSM-R，是GSM-R干扰的主要来源。电磁环境非常繁杂，对于GSM-R网络，应该进行无线空中管制，创造控制列车系统的没有污染的通信天空。对于协调中国移动等其他单位，需要采用什么样的方案，能够将GSM-R无线通信正常的环境得以有效地保证，是当前铁路所面临的至关重要的问题。

3.5 形成我国铁路GSM-R技术规范和标准

技术标准和规范，铁道部应该组织有关的单位共同进行参与，编制GSM-R的标准为40项。随着深入应用GSM-R技术，版本也需要不断地进行升级。GSM-R技术的标准和规范分为铁路应用的技术标准及规范和GSM技术规范。铁路应用的标准及规范分为UIC下的EIRENE制定的铁路通用标准和各个国家制定的标准及规范。

（1）UIC下的EIRENE制定的铁路通用标准由系统和功能需求规范构成；

（2）各个国家制定的标准及规范，是根据各个国家的铁路发展运输的实际需要制定的，我国铁路的运输具有明显的特色，经过分析和研究，从维护运营和建设工程，以及性能和功能的角度，来将铁路GSM-R的标准及规范进行制定的，涉及的面比较广，网络配置和需求及通用电台和机车台，还有铁路紧急呼叫和移动设备核心规范等都包括了。GSM技术是由移动通信合作组织第三代负责。

4 结语

综个所述，从当前来看，铁路事业发展很快，必须要提高通信系统的技术水平作为保障，作为铁路日常运行管理专用的GSM-R技术，对于铁路的安全高效及快捷运行，具有举足轻重的推动作用，作为铁路运营的管理人员，应该深入地研究和分析 GSM-R技术，为长远发展铁路的事业，打下牢固的基础。

参考文献

[1]吴振国.我国铁路通信中GSM-R技术的应用及展望[J].信息通信，2013（02）：250-251.

[2]刘正维.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用和发展[J].中国高新技术企业，2013（22）：7-8.

[3]谢炳勋.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用与发展研究[J].电子技术与软件工程，2015（23）：45+101.

[4]杨震.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用和发展[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016（01）：211.

[5]杨金玲.GSM-R技术在我国铁路通信中的应用和发展[J].通讯世界，2016（04）：82.

[6]廖剑锋.分析GSM-R技术在我国铁路通信中的应用现状与发展前景[J].通讯世界，2016（04）：122-123.

[7]青丽.GSM-R技术在铁路通信中的应用分析[J].信息系统工程，2016（04）：21.

[8]杜宁，张宇婧.GSM-R技术在武广高速铁路移动通信系统中的应用[J].电脑知识与技术，2011（02）：297-298.

作者单位