长大干线合资铁路GSM-R系统核心网建设方案研究

安丽婧

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300142）

1 长大干线合资铁路GSM-R系统设计背景

某长大干线合资铁路跨越7个省，与多条国铁干支线设有联络线，与多条铁路交叉或并线。根据铁路无线通信的特点，本线与国铁无线通信制式统一才能保证跨线列车无线通信业务的正常使用。目前，国铁主要使用无线列调和GSM-R两种制式的无线通信系统。根据《关于调整铁路专用无线通信业务和频率有关工作的通知》（铁总运函〔2014〕31号），由于国家对450 MHz无线列调频率使用调整，新建、改建铁路不再安排450 MHz无线列调系统的设计，全面采用GSM-R系统，故本线只能使用GSM-R系统。

2 GSM-R系统概况

GSM-R数字移动通信系统作为铁路数字移动通信平台，不但提供铁路运输指挥话音通信业务，包括列车、货运、牵引变电等调度通信，以及站场、应急、施工养护、道口等专用通信；还为铁路运输指挥提供数据通信业务，包括调度命令、无线车次号和列尾信息等。根据《关于调整铁路专用无线通信业务和频率有关工作的通知》（铁总运函[2014]31号），新建、改建铁路无线通信系统全面采用GSM-R系统。

GSM-R数字移动通信系统由核心网、无线子系统、无线终端和运行维护与支撑子系统等组成。GSM-R核心网包括移动交换子系统设备、移动智能网子系统设备和通用分组无线业务子系统核心设备等。

中国铁路总公司GSM-R核心网计划建设19个核心网节点，设置地点为18个铁路局所在地及拉萨。在北京、武汉2个节点分别设置1套全路共享基础设备，包括HLR、智能网、SMSC、GPRS（DNS、Radius）、信令转接点（STP）、GROS等，2个节点之间设备采用异地冗余方式进行组网，面向全路提供服务。

中国铁路总公司GSM-R网络划分为3个话务汇接区，在北京、武汉、西安设置移动汇接交换中心（TMSC），负责转接各GSM-R核心网节点之间的长途话务，各路局核心网节点与一个TMSC相连作为主用路由，与另一个TMSC相连作为备用路由，相邻路局的核心网节点设置直达路由，铁路总公司GSM-R移动交换网网络结构示意如图1所示。

3 长大干线合资铁路GSM-R核心网建设方案

3.1 建设原则

GSM-R核心网除交换子系统、GPRS子系统、网管子系统、接口监测系统外，还有HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等设备。根据中国铁路GSM-R网络规划，各路局设交换子系统、GPRS子系统、网管子系统、接口监测系统外，HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等设备仅在北京和武汉设置。如果在长大干线合资铁路的设计过程中新设 HLR、SCP、STP、GROS和 SMSC等 共 用 设备，需要做大量的数据，会从基础上改变中国铁路GSM-R网络的架构。

因此，本方案长大干线合资铁路原则上应利用铁路总公司在北京和武汉设置的HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等设备。

3.2 新建GSM-R核心网方案

本方案新设GSM-R交换中心，包含交换子系统、GPRS子系统、网管子系统、接口监测系统和测试基站等设备，利用铁路总公司在北京和武汉设置的HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等设备。

假设本项目分别属于A、B、C、D、E、F、G 7个铁路局管辖地域，全线新建4个维护机构。根据长大干线合资铁路与其他既有线设置联络线及交叉、并线情况，本方案新设的GSM-R核心网需要与A、B、C、D、E、F、G铁路局GSM-R核心网节点通过2个2 M链路直连。如图2所示。

根据长大干线合资铁路维护机构设置情况，相应新设4套BSC/PCU/OMC-R和TRAU。

本方案车地间电路域业务流程为：列车终端→基站→BSC→MSC→FAS主系统→FAS车站分系统。

本方案车地间分组域业务流程为：列车终端→基站→PCU→SGSN→GGSN→GRIS→调度所CTC。

本方案主要工程内容如表1所示。

表1 长大干线合资铁路新设核心网主要工程内容Tab.1 Main projects of new core network for a long joint investment railway

3.3 按省界利用铁路总公司既有路局核心网方案

由于暂无局界位置，新建铁路一般按省界确定为局界。为避免本局地理范围内的基站接入其他路局的核心网，影响既有线GSM-R网络改造及新建铁路GSM-R网络的建设，按省界新设7套BSC/PCU/OMC-R和TRAU，分别接入沿线铁路局既有GSM-R核 心 网， 即 A、B、C、D、E、F、G共 7个铁路局GSM-R核心网，并对各铁路局既有核心网MSC、SGSN、接口监测系统等设备必要的扩容。

为满足本方案调度命令发送和车次号校核等分组域业务的需求，本方案在长大干线合资铁路固定设备管理中心新设GGSN、GRIS和SIM卡二级管理中心等设备；新设接口监测数据处理中心，对无线网络A接口、Abis接口、Gb接口和PRI接口进行监测。本方案在长大干线合资铁路维护机构相应设置OMC-R复示终端。

本方案长大干线合资铁路固定设备管理中心设置在C铁路局，FAS主系统与C路局MSC直连。设备连接方式如图3所示。

本方案车地间电路域业务流程为：列车终端→基站→BSC→相应路局的MSC→FAS主系统→FAS车站分系统。

为保证车地间链路的可靠性与实时性，本方案需要将A、B、C、D、E、F、G各铁路局MSC分别与铁总TMSC之间直连。

本方案车地间分组域业务流程为：列车终端→基站→PCU→相应路局的SGSN→GGSN →GRIS→调度所CTC。

本方案主要工程内容如表2所示。

3.4 按维护机构位置利用铁路总公司的4个路局核心网方案

本方案按4个维护机构设置BSC/PCU/OMC-R和TRAU，并相应接入维护机构所在A、B、C、D各路局的GSM-R核心网，并对核心网MSC、SGSN、接口监测系统等设备必要的扩容。

表2 长大干线合资铁路按省界利用既有路局核心网主要工程数量表Tab.2 Quantity sheet of main projects when using the existing core networks of Railway Administrations according to provinces

为满足本方案调度命令发送和车次号校核等分组域业务的需求，本方案在长大干线合资铁路固定设备管理中心新设GGSN、GRIS和SIM卡二级管理中心等设备；新设接口监测数据处理中心，对无线网络A接口、Abis接口、Gb接口和PRI接口进行监测。本方案在长大干线合资铁路4个维护机构相应设置OMC-R复示终端。

本方案长大干线合资铁路固定设备管理中心设置在C铁路局，FAS主系统与C路局MSC直连。设备连接方式如图4所示。

本方案车地间电路域业务流程为：列车终端→基站→BSC→相应路局的MSC→FAS主系统→FAS车站分系统。

本方案车地间分组域业务流程为：列车终端→基站→PCU→相应路局的SGSN→GGSN →GRIS→调度所CTC。

本方案主要工程数量如表3所示。

表3 长大干线合资铁路按维修段设置利用4个路局核心网主要工程数量表Tab.3 Quantity sheet of main projects when using the core networks of 4 Railway Administrations according to maintenance deports

4 方案比较

根据以上分析，从投资、规划、业务实现、建设和维护的便利性，以及对铁路交叉并线区域GSM-R系统建设的影响等方面比较如表4所示。

通过表4可以看出，在新建GSM-R核心网时，GSM-R核心网不符合铁总GSM-R核心节点网络规划，而且存在枢纽、联络线与既有铁路并线、交叉区域无线规划困难等问题。而在利用既有GSM-R核心网建设铁路无线通信系统时，按照维维护机构管辖范围对应设置BSC设备虽然投资较低，但存在部分枢纽、联络线与既有铁路并线、交叉区域无线规划困难问题，对今后相关线路建设GSM-R影响较大。

为减少后期铁路GSM-R无线网络规划等困难，保证中国铁路GSM-R网络的整体性和统一性，为与长大干线合资铁路并线的既有线或新建线充分预留GSM-R网络的建设条件，建议采用“按省界利用7个路局核心网”方案。

表4 长大干线合资铁路GSM-R核心网建设方案对比表Tab.4 Comparison among the schemes of setting GSM-R core networks according to different setting principles