GSM-R系统技术分析及在我国铁路通信中的应用.docx

摘要:本文主要介绍了GSM-R系统的组成,工作频率,结构与覆盖,功能特点,关键技术以及在我国铁路通信中的应用,最后对GSM-R系统发展方向做以展望。关键词:GSM-R系统;铁路通信;应用1GSM-R系统介绍GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统,基于GSM系统技术平台,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,并将铁路移动通信所具有的特色(群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能)加进去,构成GSMR用于铁路的全球移动通信系统的解决方案。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可作为信号及列控系统的良好传输平台,正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统(也称FZB)和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统(FFB),都是将GSM-R作为传输平台。1.1GSM-R系统组成GSM-R系统由六个子系统组成:交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、运行与维护子系统(OMC)、通用分组无线业务子系统(GPRS)、终端子系统及移动智能网子系统(IN),并通过交换子系统(SSS)中的网关移动交换中心(GMSC)实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通,通过通用分组无线业务系统(GPRS)中的网关GPRS业务支持节点(GGSN)实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。GSM-R系统框图如下图,A接口往右是NSS系统,它包括有移动业务交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)和移动设备识别寄存器(EIR),组呼寄存器(GCR),操作维护中心(OMC),A接口往左Um接口是BSS系统,它包括有基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)。Um接口往左是移动台部分(MS),其中包括移动终端(MS)和客户识别卡(SIM)。1.2GSM-R工作频率GSM-R系统可以在876～960MHz整个频率范围内工作,但CEPT(欧洲邮政与电信会议)为欧洲国家的铁路通信系统指定了一个专用频带,也即UIC(国际铁路联盟)的GSM-R频带:移动站到基站(上行链路)为876～880MHz,基站到移动站(下行链路)为921～925MHz。GSM-R选择工作在900MHz频带有如下的理由:适合500km/h高速移动体的通信(最大多普勒频移为415Hz);抗电气化铁道电火花干扰(电火花的频率多集中在400～800MHz);典型覆盖距离约为5～10公里,对高速列车来说这是保证系统容量和服务质量的最小范围;更适于隧道内通信(相对450MHz和1800MHz频带)。1.3GSM-R系统结构与覆盖GSM-R可以构成既含有面状覆盖又含有链状覆盖的网络,既可用于地区性的覆盖也可用于全国性的覆盖。例如,沿铁路线采用链状覆盖,车站及枢纽地区采用面状覆盖。为了满足铁路对传输的高可靠性,链状覆盖一般采用双重冗余的重叠小区结构,每2个基站(BTS)重叠覆盖一个小区(cell);面状覆盖采用多小区(或多扇区)蜂窝结构,每个基站(BTS)覆盖一个小区(cell),当然也可以采用重叠覆盖小区结构。1.4GSM-R功能特点功能寻址(FunctionalAddressing,FA):便于固定(移动)用户拨号呼叫列车上移动用户的一种方式。基于位置的寻址(LocationDependentAddressing,LDA):便于列车上移动用户(如火车司机)呼叫固定用户(调度员)的一种方式。例如当火车司机呼叫固定用户(调度员)时,系统依据移动用户(火车司机)的当前位置(所在控制区/小区)对固定用户(调度员)进行寻址,自动地将呼叫转接到列车当前所在控制区的调度员。语音广播服务(VBS):VBS可用来在指定区域(可跨多个小区)内广播消息或发布紧急呼叫(一点对多点的呼叫,主呼者讲话而众多的被呼方只能收听)。区域的定义和选择可动态设定,从而具有极大的灵活性。增强的多级优先与强占权(eMLPP):铁路紧急呼叫或列车自动控制等许多通信应用,都要求网络无论处于何种负载状况下均能迅速建立呼叫。如果在一个无线电小区发生拥塞(所有无线电频率和业务信道均被占用),eMLPP可立即切断低优先权的呼叫而优先建立高优先权的呼叫。1.5GSM-R关键技术工作频段的分配、时分多址(TDMA)技术、时分多址帧结构、空间分集、时间色散和均衡、基站与移动台间的时间调整、话音编码、信道编码、交织技术、跳频技术、保密措施等。我国GSM-R除了具备GSM-R现有的功能特性,还应有无线列调功能、按近连续式机车信号传输、区间移动人员通信,以及根据我国的