铁路移动通信网

铁路移动通信网（精选8篇）

篇1：铁路移动通信网

---附---

铁路GSM-R数字移动通信系统（以下简称GSM-R）是铁路专用移动通信网，是直接为铁路运输生产和铁路信息化服务的综合通信平台。是 无线铁路通讯经济全面的解决方案。

作为一个安全的平台，GSM-R为铁路公司的工作人员之间，包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员，提供了语音和数据通讯技术。

GSM-R是众多欧洲铁路公司10年来精诚合作的结果。为了使用单一通讯平台达到互操作性的目的，GSM-R标准结合了此前在欧洲使用的35个模拟系统的所有核心功能及丰富经验。

作为一个安全的平台，GSM-R为铁路公司的工作人员之间，包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员，提供了语音和数据通讯技术。GSM-R推出了一系列先进功能，如语音组呼、语音广播、基于位置的寻址、以及紧急抢占通话权等，从而大幅改善了工作人员间的通讯、协作和安全管理。GSM-R符合新的欧洲铁路运输管理系统（ERTMS）标准，可将信号直接发送给列车司机，从而提高了列车速度，增加了运输密度，同时增强了行驶的安全性。

选择基于GSM的GSM-R技术是这个标准大获成功的原因之一。GSM-R继承了GSM经济性的规模，经证明是基于铁路运营商级平台的、最经济有效的数字无线通讯网络。GSM-R超越了语音和信号服务的范围。一些新兴的应用服务，货物追踪、车厢和站台的视频监测、以及乘客信息服务等，都将使用GSM-R技术。

GSM-R是一项目前在全球15个国家成功运营的技术。尽管GSM-R技术规范在2000年才制订完成，但已经广泛用于世界35个国家，包括欧盟所有成员国，而且亚洲、亚欧大陆和北非使用该技术规范的国家数量也在逐月增加，从而使GSM-R成为发展最快的无线网络市场。

GSM-R通信系统简介

GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。

GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路专用通信的发展方向。GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。以青藏铁路为例：青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，青藏线北起青海省格尔木市，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市，全长约1142km。绝大部分线路在高原缺氧的无人区。为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，采用了GSM-R移动通信系统。青藏线GSM-R通信系统实现了如下功能：

1、调度通信功能

调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能

车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。

3、调度命令传送功能

铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。

4、列车尾部装置信息传送功能

将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。

5、调车机车信号和监控信息系统传输功能

提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。

6、列车控制数据传输功能

采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。

7、区间移动公务通信

在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。

8、应急指挥通信话音和数据业务

应急通信系统是当发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，

篇2：铁路移动通信网

铁路工程中移动通信基站搬迁解决方案

以胶济客运专线潍坊西站GsM基站搬迁工程为例,论述处理方式,并结合胶济电气化铁路已开通GSM-R系统的特点,论述路外GSM系统与铁路GSM-R系统之间的相互干扰问题,并提出解决方式.

作 者：韩庆辉 Han Qing Hui 作者单位：中国中铁二院工程集团有限责任公司,成都,610031刊 名：铁路通信信号工程技术英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION ENGINEERING年，卷(期)：7(1)分类号：U2关键词：胶济客运专线 GSM 基站 GSM-R 干扰

篇3：铁路专用移动通信网应用技术研究

1. 铁路数字移动通信网络结构特点

铁路专业移动通信网络, 为满足列车高速行驶的无线通信需求而建设, 可作为机车信号远程动态监测系统的良好平台。

铁路数字移动通信网络的分组无线数据业务 (G P R S) 是在网络中增加服务GPRS支持节点 (SGSN) 和网关GPRS支持节点 (GGSN) , 来实现无线数据传输功能, S G S N主要负责G P R S用户移动性管理、用户接入、分组数据转发。GGSN主要负责将用户数据转发到其他数据网上, 实现与外部网络的互联。在网络中, 对GPRS拨号接入过程作了优化处理, 大大缩短了拨号时间, 对于已经通过拨号验证的用户, 可以实现“永远在线”。

铁路数字移动通信网络的核心网采用二级网络结构, 设立移动业务大区汇接中心 (TMSC) 和本地业务端局 (MSC) , 汇接中心和本地业务端局、小区基站 (BTS) 之间使用S D H光线环网连接。S D H环支持自愈环回功能, 即如果两个SDH节点之间的光线被切断, 传输业务可以在故障点进行环回, 并且G S M-R基站采用环型组网, 两种环形组网方式保证了信息传输不受影响, 具有传输高可靠性, 满足铁路应用的需求。B S S (基站子系统) 到S G S N之间的数据采用帧中继方式传输。帧中继位于OSI (开放式系统互联) 模型的第二层, 即数据链路层。帧中继使用逻辑接连传送数据信息, 并通过在一个物理连接上配置多个逻辑连接来实现带宽的复用和动态分配, 使网络传输的操作过程大大简化, 提高了网络信息处理效率, 大大节省了交换机开销, 曾加网络吞吐量, 降低了传输时延。

综合上述G S M-R网络的技术特点, 非常适用于铁路业务的应用, 为机车信号远程动态监测系统提供了良好的承载方式。

2. 机车远程动态监测系统结构和工作原理

2.1 系统结构

基于G S M-R的机车信号远程动态监测系统由远程监测车载终端 (以下简称车载终端) 和地面设备 (远程监测客户端、远程监测数据服务器) 两大部分构成, 结构如图1所示。

机车上的车载终端采集机车信号设备的输出信息、工作状态、实时数据、轨道电路信号以及机车安全信息综合监测系统数据等, 并将这些数据通过G S M-R网络的G P R S无线通道传入到G P R S核心网, S G S N (服务G P R S支持节点) 完成分组数据的交换, G G S N (网关G P R S支持节点) 通过有线方式 (采用TCP/IP协议) 与机车信号远程监测数据服务器相连, 服务器通过有线网络 (采用TCP/IP协议) 可以和多个客户端相连, 构成车地之间的数据传输通道, 从而把机车信号的数据转发到远程监测客户端, 由此设在地面上的远程监测客户端可以实时观察机车上信号机的运转状态, 并进行与车载终端的交互, 设置车载终端的相关参数以控制车载终端的工作。

2.2 工作原理

车载终端使用GPRS无线链路向地面服务端实时发送数据, 当车载终端一上电, 立即发起与GPRS无线链路的连接, 连接建立后, 车载终端再发起与地面服务器的连接。

连接建立过程

车载终端上电后自动请求连接, 地面设备服务器处于侦听状态;地面设备服务器接到连接请求后, 建立连接并向车载终端回示, 完成链路建立。车载终端处于透明通道状态, 按规则向地面设备服务器发送数据。

连接拆除业务

车载和地面设备通过心跳线确定机车是否在册。

断链后的再连接业务

链路因G S M-R场强未覆盖、干扰等原理造成中断后, 自动再进行连接。车、地传输具有数据缓存功能和断线后快速恢复链接功能, 有效地防止传输链路中断而带来的数据丢失, 较好地保证数据的完整性。

综上所述, 该系统采用客户/服务器 (C/S) 架构, 通过GSM-R网络传输机车信号远程动态监测数据, 实现了对机车信号设备状态的远程动态监测。为地面、车载设备故障分析以及事故分析提供及时的重要依据。

2.3 远程监测系统的监测种类和功能

(1) 远程监测数据的种类包括:

机车信号设备输出信息、灯位、速度等级、绝缘节等;机车信号设备工作状态数据, 主机状态、电源状况、信号制式、司机室温度、译码设置等;TAX2型机车安全信息综合监测系统数据信息, 车次号、车站号、公里标、速度、机车号、信号机等。

(2) 远程监测系统的监测功能:

监测界面:可以单车实时监测、多车实时监测、事件监测与告警等。

数据浏览和处理:历史数据查询、检索、回放、业务报表等。

设备管理:完成所有监测设备的设备管理, 包括对车载监测设备的工作参数等进行设置。

3. 承载机车信号远程动态监测系统的GSM-R网络功能分析

3.1 GPRS数据流量分析

G P R S分组数据业务信道定义了4种编码方案, 即CS1至CS4。编码方案越高, 吞吐量越高, 纠错能力也就越弱, 相应的对网络覆盖要求也就越高。选择哪种编码方案, 最终还是由无线接口的质量决定。

目前普遍采用的CS1和CS2信道编码方案, 能够满足同频道干扰C/I≥12 dB的要求, 保证实现小区的100%和90%的GPRS覆盖, 此时数据速率为9.05kbit/s和13.4kbit/s (包括RLC块字头) 。原因是CS1和CS2编码方案的RLI (无线链路控制) 块中的1/2和1/3比特资源用于前向纠错F E C。

CS1编码, 数据速率9.05kbit/s, 要求C/I达到9dB。

CS2编码, 数据速率13.4kbit/s, 要求C/I达到12dB。

假设每小区暂定1个固定GPRS业务信道、3个动态GPRS业务信道, 其余为电路域业务信道。

则GPRS信道的下行传输速率理论值在13.4 kbit/s× (1~4) =9.05 kbit/s.~53.6kbit/s.之间。

上行传输速率受移动终端的限制, 只可捆绑一个上行时隙, 所以上行传输速率在9.05kbit/s~13.4kbit/s之间。

基于G P R S功能的铁路业务主要包括:调度命令的传输、无线车次号的传输、进路预告和列车停稳信息的传输、列车尾部风压的传输、机车远程动态监测数据的传送, 以上业务对GPRS信道的传输容量和速率提出了较高要求。由于机车动态远程监测系统的车载终端具有数据缓存功能, 在无线链路中断, 或传输资源紧张的情况下可以暂缓机车信号远程监测数据的传输, 当无线链路重新建立时, 车载终端再重新开始机车信号远程监测数据的传输, 并不影响客户端对机车信号数据的监测。基于上述远程监测系统的传输特点, 在实际运用中, 为满足铁路GPRS安全数据的优先传输, 可在核心网中进行GPRS的不同QOS优先等级的设置, 使8W车载台GPRS模块的SIM卡优先等级高于机车信号远程监测系统的优先等级, 这样在无线资源紧张或拥塞的情况下可以优先传送与列车行车安全相关的数据业务。G P R S服务质量中的优先等级定义如下表所示。

机车信号远程监测系统的客户监测终端可以用有线或无线方式接入信号远程监测服务器。有线方式通过以太网连接服务器和客户端, 无线方式接入是在客户端 (电脑) 安装无线网卡, 无线网卡用GSM-R的SIM卡, 这样客户端就可访问信号远程监测服务器, 进行实时的信号设备远程监测。当服务器与客户端通过有线方式相连时, 车载终端只需通过GPRS上行信道, 把机车信号数据传输至G P R S核心网即可, 核心网再把数据通过有线方式传至客户端。当服务器与客户端通过无线方式相连时, 机车信号数据还需通过GPRS下行信道才能传送到客户端上, 加大了GPRS下行信道的传输负荷, 所以建议服务器与客户端通过有线方式相连, 避免了GPRS下行信道资源紧张。

3.2 核心网网络安全分析

假设一台信号远程动态监测系统的车载终端每月的数据大小为40MB (320Mbit1B (字节) =8bit) , 按此数据量计算, 一台车载终端每天的数据流量在10Mbit左右, 设某铁路线每天开行列车40列, 则GPRS的数据流量在每天400Mbit左右, 所以应确保GPRS核心网的处理能力在设计或后期扩容时满足准备使用机车信号远程动态监测系统的铁路的需要。

G P R S核心网的G G S N节点要通过有线网络连接远程动态监测系统的服务器, 而服务器和客户端又通过以太网相连, 为避免计算机病毒通过以太网传入到GPRS核心网, 影响GSM-R网络的正常运行, 应对客户端、服务器以及GGSN采取有效的防病毒措施。

4. 基于GSM-R的机车信号远程动态监测系统的应用现状及GSM-R网络承载功能分析

4.1 机车信号远程动态监测系统的应用状况

此系统在大秦线目前属于试用阶段, 从2007年5月开始在大同电务段管内试验6台机车上安装了远程监测车载终端, 地面设备服务器安装在太原铁路局G S M-R网络中心机房 (铁通代维护) , 地面设备客户段一台, 安装在湖东机车信号检修所内。安装该系统后, 使机车信号管理、维修人员, 及时掌握机车沿途线路上机车信号地面发码情况。例如:2007年10月29日10点05分, 在湖东机车信号检修工区, 发现HX1D1008A机车在库内环线监测时异常, 通过该系统分析, 发现是环线发码设备故障, 更换发码设备后, 故障排除, 避免了由于环线发码设备故障, 影响机车库检, 延误正常行车计划。

4.2. G S M-R承载功能的探讨

机车信号远程动态监测系统是基于G S M-R网络的无线资源传输的, 按照目前G S M-R网络设计规划, 无线覆盖和有线传输网络都可以保证信号数据连续传输, 不会造成传输中断。但目前供GSM-R可以使用的频点是19个, 在GSM-R的GPRS无线信道传输机车信号远程动态监测系统的数据时, 还要传输机车调度命令、进路预告等和行车安全调度有关的数据信心, 对GPRS信道的传输容量设计提出了新的要求, 例如目前大秦线沿线每基站配置2个频点, 按照本文第三节论述, 一个频点的数据传输容量:下行9.05 kbit/s~53.6kbit/s.之间。上行:9.05kbit/s~13.4kbit/s之间。两个频点的传输容量:下行:18.1 kbit/s~107.2 kbit/s, 上行:18.1 kbit/s~26.8kbit/s, 利用G S M-R的G P R S信道传输各类和行车有关的数据业务都在上述速率段之间进行传送, 在今后的设计、维护中要对GPRS信道容量的计算、网络参数的维护调整等方面需要进行新的探讨与分析。

5. 结束语

基于G S M-R的机车信号远程动态监测系统已经在使用G S M-R网络的大秦线进行了功能试验, 是国内首个利用GSM-R网络传输机车信号远程动态监测数据的系统。本文从G S M-R网络结构出发, 分析了机车信号远程动态监测系统在GSM-R网络中的通信原理, 总结了针对此系统的G S M-R网络的设置维护建议, 具有参考意义。

摘要：本文介绍了利用铁路专用移动通信网承载铁路机车信号远程动态监测系统的组网结构、通信原理、技术特点。并对承载机车信号远程动态监测系统的GPRS网络进行了网络功能分析, 提出了具体网络设置、维护方面的建议。

关键词：GSM-R,GPRS,机车信号远程动态监测系统,功能分析

参考文献

篇4：高速铁路移动通信系统技术与发展

关键词：高速铁路；移动通信系统技术；列车通信系统

移动通信技术的发展在现阶段可以说相当的完善了，基本上移动通信工具已经到了人人都有的情况了。而高速铁路在运行过程中，由于本身的速度极快，这样的情况就会对于无线电信号产生一定的延迟和干扰。这不仅对于旅客的移动通信使用造成了一定的困扰，对于列车本身来说，同样是如此。因此高速铁路移动通信技术的改善已经势在必行，并以此来推动和提高高铁本身的运行质量。

1 高速铁路通信系统技术简介

1.1 高速铁路移动通信系统技术的概念

高速铁路的发展本身是非常迅速的，一般来说其含义也正如名字所说的那样，是指时速超过一般列车速度比较多，而且通过专线运行的铁路运营方式。现阶段的高速铁路运行速度一般都在200km/h以上。

而列车的移动信息通信系统，则是以高速铁路列车作为核心载体，通过无线设置和有线的接入，从而形成一个有效的接收和发送的网络。可以说通过计算机系统的控制，进行数据接收储存传输，然后有效地控制一个系统工程。移动通信信息系统本身是可以作用于列车控制，也能够作用于旅客服务的。因而就实际应用来说，是可以对于整个高速铁路列车系统而起作用的，也是通信系统所需要改善和加强的重要部分。

1.2 高速铁路移动通信系统技术的发展背景

就发展背景来说现阶段的铁路系统本身就是朝着高速化的方向来发展的，通过对于列车技术的改善以及铁路配置的强化，再加上能源效能的加强，可以说快速化的发展就成为了必然的趋势，对于铁路系统的提速而言，经过若干年的试验之后，必然的会出于对于流量速度的要求而进行提速，从而在技术和需求方面给予高速铁路发展的空间和基础。

而高速铁路的移动通信系统技术的出现，则是信息技术运用到高速铁路上面的重要突破，对于高速铁路的列车运行来说，本身的需求就有通信方面的联系需要，而且对控制方面的需求可以说是比较多的。而另一方面来说由于移动通信工具的普及，因而在高速铁路列车方面的使用也成为了经常的事例。然而高速环境下对于这方面的干扰是有一定的程度的，因而并不能够非常顺畅地进行利用，从而也给工作人员和旅客带来了些许的不便。需要承认如果列车的运行速度超过了300千米每小时，那么移动设备运行在正常状况下会受到很大的影响，对于使用效果来说不可不谓破坏性，因而就改善的需求来说，从各个方面都是面对列车提速所必须解决的问题。

1.3 高速铁路移动通信系统技术的意义

从我国高速铁路运行的现状来看，移动通信系统的问题可以说已经制约到了高速铁路继续提速的步伐，而且就现阶段的运行来说，可以认为已经出现了一些困扰的因素，只是因为还在能够接受的范围之内才没有什么异议出现。无论是出于继续发展的需要，还是出于改善管理的目的，在移动通信技术方面都有需要进行加强的地方的。

此外，從另一个角度来看，铁路行业本身就是服务业的一种，因而服务质量的加强本身也是其改善管理的一个重要方式。高速铁路本身的发展，也可以说必然面临着改善服务的强烈需求，因而高铁移动通信系统建设本身就要求能够对于客户需求进一步满足并且加强自身的服务体系建设，从而对于业务有着更加完善的反映。

2 我国高速铁路移动通信技术的现状

高速铁路的发展已经成为我国现阶段经济发展的一个带头因素，某种程度上已经普及了我国中东部的大部分地区，并且通过高速铁路的带动，使得相关服务业的发展也有了一定的进步。而高速铁路通信技术服务也日益成为高铁服务的一个重要部分，通过对于通信需求的满足，以及高铁本身的信息调控能力的提高，还能够对于旅客的需求进一步的满足和完善。而且，由于移动技术的发展和普及，列车的移动通信系统技术也需要随着高速铁路本身的发展而进一步进步，从而避免被限制的困境。

现阶段我国使用的主要的移动通信系统技术是GSM-R系统，即为铁路系统专用数字移动通信系统，主要功能包括无线列调，以及无线通信和隧道通信等功能。应当说相对之前的列车通信系统而言，该系统实现了更进一步的升级，对于寻址的定位功能进一步的强化，也可以通过主从同步方式从附近的相关设备中获取电信号，并且通过无线转换设备进行信号的转换和协调，从而能够实现对接功能。从这个角度来说，也可以认为这也是对于通信技术的运用和发展，保证了本身的服务质量的程度。

3 高速铁路移动通信技术的构成因素

从需求来说，高速铁路移动通信技术首要需求就是信息管理方面的，无论是环境状况或者是自身状况，都是对通信有一定要求的。同时，对于旅客信息的检测也自然更加依赖迅捷的信息技术的帮助，因而实际上这也是移动通信系统技术所能够做到的。从储存和调度的准确性和快捷性来说，必然的对于移动通信技术有其需求。

其次，列车控制也是对信息和联通有着很高的需求，就现阶段来说由于高速铁路实际上进一步强化了指挥的要求，而移动通信技术本身也能够方便对于整个列车的统筹控制，有利于及时地进行管控，来提高列车运行的效率。

另一方面，列车通信的需要也对于移动通信技术的发展是有一定的需求的，由于现阶段的移动设备的普及程度很高，因而能够在相应的地方使用也就成为了一种使用的需要。而且列车在运行中本身就有进行通信的必要性，无论是站内通信的快捷，或者是在通信系统故障的情况下需要临时应急处理，都是离不开的。因而从任何一个方面来说，实际上都是如此。

最后，在基础设施方面，整个高速铁路移动通信系统是需要从来源、转换以及接收方面同时做好，从而形成一个完善的系统来完成配合工作。并且通过无线系统的引导对整个列车的各方面需求进行满足。

4 高速铁路无线通信覆盖理论研究

本文将详细对高速铁路覆盖理论中存在的种种问题进行研究，主要从车体损耗、多普勒效应、小区切换等方面进行了阐述，为高速铁路的移动通信覆盖规划提出了问题，也初步做出了一些理论性的解决方案，并对实际覆盖中某些方面指出方向，其中很多地方也为实际勘测指明了重点，是高速铁路移动通信覆盖研究不可或缺的内容。

4.1 高铁通信网络面临的挑战

高速铁路通信网络面临的挑战也是巨大的，主要集中在这几个方面：

①车厢损耗大，主要是传输损耗大，以CRH1型车厢为例，静态时损耗25db，高速运行时就更高了。

②车速快，对切换和重选非常不利。目前国内高铁时速最快能达300km/h以上，多普勒效应非常明显。

③高速铁路通信对SNR要求高，还有很多乘客网上看视频、下载等业务同时进行，这种业务集中度高。

④铁路的地形地貌复杂多样性。

在这些挑战下，针对多普勒频偏，必须加入纠偏算法，对频偏纠正和补偿，来提高解调的性能。

4.2 多普勒效应的影响

什么是多普勒效应？当终端在高速运动中通信情况下，终端和基站都有直视信号，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。

事实上个人认为多普勒效应可以看成是频域上的多径效应，多径效应是“时延”，而多普勒效应是“频延”，由此可以得到多径和多普勒相结合的信号的一个核心的式子：

H（ω，t）=ane

在多普勒的情况下，造成频延不同的原因其实也是信号多径传输，不同路径到达时的角度不同，因此相对速度就不同。

高铁覆盖中的多普勒频移也可以用以下公式来表示：FR=FT×（1±v/c），其中FR是收信机接收频率，FT是发信机发射频率，V是移动台移动速度，C为电波传播速度。值得注意的是，多普勒频移引起上行信道的偏移量是下行信道偏移量的两倍。以GSM900MHz和GSM1800MHz为例，在表1中可以看出不同车速下的最大频移。

表1 最大频移

[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][列车行驶速度（km/h）

150

200

250

300

350

400][下行信道

125

167

208

250

292

333][上行信道

250

333

417

500

583

667][下行信道

250

333

417

500

583

667][上行信道

500

667

833

1000

1167

1333][900MHz最大频移（Hz）][1800MHz最大频移（Hz）]

总之，随着车速的不断提高，多普勒频移的影响也越来越明显，在高铁覆盖中首先考虑的是多普勒频移效应。在仿真环境中，瑞丽衰落时的多普勒效应对信道影响很大很明显，在直视范围内的莱斯衰落环境下的多普勒效应对无线信道的影响大大减少，所以，尽量保证发射天线和列车经过的铁路沿线保持在直视范围内。天线方位角的规划，最好在相邻站点间的2/3的距离来规划，保证高铁覆盖强度和站间重叠覆盖距离。然后切换时延，就X2口来说，控制面平均时延大概0.06s，用户面UL/DL0.057s。车速250km/h时，切换区域在69m；车速300km/h时，切换区域在83m。

4.3 单站覆盖距离

Okumura/Hata模型是应用较为广泛的覆盖预测模型，它是以准平滑地形的市区作基准，其余各区的影响均以校正因子的形式出现。Okumura/Hata模型市区的基本传输损耗模式为：

Lb=69.55+26.16lgf-13.82loghb-α（hm）+（44.9-6.55lghb）lgd

其中：Lb为市区准平滑地形电波传播损耗中值（dB）；f为工作频率（MHz）；hb为基站天线有效高度（m）；hm为移动台天线有效高度（m）；d为移动台与基站之间的距离（km）；α（hm）为移动台天线高度校正因子；s（a）为建筑物密度因子。

由此式就可以计算出天线高度和覆盖距离的相关数据。

4.4 相邻基站重叠覆盖问题

由于高铁多以同频组网方式，来提高频谱效率，但同频组网存在着小区间的同频干扰问题。现实中我们通常是通过管理无线资源使小区间干扰得到控制，也就是小区中资源和负载的情况来进行的多小区无线资源商量着来解决的，就是我们常常所说的ICIC（inter cell interference cacellation）。

从资源协商来讲，频率服用分为软频率复用（SFR，soft frequency reuse）、部分频率复用（FFR， fractional frequency reuse）和全频率复用（Full frequency reuse）三类。

软频率复用，是把所有的频段分成2组子载波，一组是主子载波，一组是辅子载波，主子载波可以在小區的任何地方使用，权利大的很，辅子载波只能在小区中心被使用，不同小区间的主子载波相互正交，在小区边缘有效地抑制了干扰。部分频率复用是把所有的频率分成4个组，对于小区中心的用户，给他频率复用因子1，固定分配到1组频段。对于小于边缘的用户，就只能用剩余的3组频率了，复用因子是3，保证和其相邻的小区边缘用户的频段相互正交，互不干扰。全频率复用就是所有的频点可放在小区的任何位置使用。

总的来看，三种频率复用，其实FFR和SFR可以算作一边，全频率复用算另一边。FFR和SFR是使用联系多个RB来组成子频带，全频率复用是使用单个RB，这是很大的区别！第二个区别是在小区中心资源和边缘资源的不同，换句话说就是使用的复用系数不同，全频率复用由于无小区中心和边缘区域资源划分；也就是说，在频率划分上，FFR和SFR的不同小区边缘用户使用相互正交的子载波，而全频率复用在不同小区用户使用相互正交的RB，或者干脆就结合功控来使用同一RB。

4.5 天线选择

由于铁路属于狭长地形场景覆盖，并且专网小区基站根据实际地理条件与铁路沿线可能有一定距离，因此根据实际情况需要选择不同的天线。

以铁路专网基站与铁路沿线的垂直距离S作为参考来选择天线，说明如下：

①当垂直距离S小于100m时，优先采用32°窄波束天线（如ODP-032R18dB），并且每个小区使用两副天线对铁路实施覆盖，这样还可以避免越区覆盖，见图1。此外为了保证一定的覆盖距离（暂定为1000m），在基站中心两侧总长度L为240m的范围内将主要通过天线的副瓣进行主力覆盖。

图1 天线覆盖方式示意

②当垂直距离在100～300m范围内时，可采用65°波束天线（如ODP-065R15dB）。覆盖方式同上，但整个覆盖范围内基本上依靠天线主瓣对铁路沿线进行主力覆盖。

③当垂直距离大于300m时，建议重新进行站址规划。

此外，对于波瓣过窄，导致出现天线零点的地方信号深度衰落，需要采用零点填充的特型天线或者在两小区正中间增加一面天线，天线增益优先选取为18dBi。

5 高速铁路移动通信新技术

由于铁路通信网络基站一般是平均分布的，而列车的运行又不是非常频繁，因此在利用率方面存在一定的浪费状况。针对这样的情况，采用分布式网络云结构在一定程度上是可以缓解这些问题的，通过集中的储存和收集，并且在需要的时候进行分配使用，可以在基带资源的使用率方面做出一定的改善。

近年，全球掀起了一轮云数据中心建设的浪潮，云计算技术帮助传统数据中心进行业务迁移、在单数据中心内实现资源调度和弹性扩容，一定程度解决了单个数据中心IT资源利用率不足、业务部署周期长、管理效率低下的问题。

分布式云系统就可以将分散、分层、异构的单一数据中心架构改造为全扁平式、点到点互联、统一资源管理的分布式云数据中心架构，可以实现多个不同地域、不同阶段、不同规模数据中心上百万台服务器资源的逻辑集中管理调度、统一呈现、统一运营，在保护原有投资的前提下更高效的提升整体数据中心资源利用率和管理效率，敏捷响应企业对IT的核心需求。

可见分布式网络云架构可以有效地优化使用效率，提高利用率。

6 结语

总体来看现阶段的铁路移动通信系统技术在世界层面的发展已经有一段时间了，不断地在向成熟化进步。同时，随着云计算技术的快速发展和应用，高速铁路移动通信技术也有一些新的变化和发展，这方面也需要尽可能的保持跟进的趋势，从而使得高铁移动通信技术不会受到短板的约束和限制。

参考文献：

[1]方旭明，崔亚平，闫莉，宋昊.高速铁路移动通信系统关键技术的演进与发展[J].电子信息学报，2015（1）.

[2]莊光平.破解京津高速铁路移动通信建设难题[N].经济日报，2008-10-30（11）.

篇5：铁路通信网的综合网管系统

１２００８北京青年通信科技论坛，论文集

铁路通信网的综合网管系统

邓烨飞

北京全路通信信号研究设计院１０００７３

【摘要】 首先介绍了铁路通信系统的组成，然后指出了建立综 合网管的必要性，最后介绍了综合网管系统的特点、功能

【关键词】 铁路通信系统，综合网管

一、铁路通信网的组成铁路通信网是列车运营、行政管理、维护抢修、货票管理等多方面信息的 传输、交换、显示、应用的综合业务平台。

按照ＩＴＵ－Ｔ提出的网络分层分割概念，铁路通信网可以从垂直方向划分为 三层，从下至上为传送网、业务网和应用层。其中传送网可以细分为物理层和 信道层（ＳＤＨ／ＰＤＨ／ＷＤＭ等），在信道层上面可以支持由各种电路层设备（如分组 交换机、路由器等）组成的业务网（如ＩＰ网等），提供各种网络业务。而在业 务网上面可以开发出种种为用户提供信息服务的应用（ＴＭＩＳ／ＤＭＩＳ／会议电视 等）。为了支持各层网络的有效运行和管理，需要有支撑网即信令网、同步网 和网管网。铁路通信网分层结构见下图：

＜２００８北京青年通信科技论坛》论文集 铁路通信系统包括如下子系统：（１）传输子系统为其它通信子系统和信号系统等提供信息传输及交换信道。该系统由光数字传输设备及光纤环路组成。

（２）无线通信子系统为固定用户如调度员、车站值班员等与移动用户如列车 司机、维修、公安等流动人员之间提供通信手段，它对行车安全、运营效率、服务质量、应付突发事件提供保证。该系统由数字集群设备组网。

（３）程控电话子系统供工作人员与内部及外部进行公务通信联系的通信子系 统。该系统由数字程控交换机网络构成。

（４）数字专用调度电话子系统是列车运行调度指挥、电力调度、防灾救护

及 维修等部门提供作业指挥而设置的专用直达电话系统。该系统由数字调度主系 统、分系统、前台及分机组成。

（５）闭路电视监视子系统为控制中心的调度员、各车站值班员、列车司机等 提供有关列车运行、防灾救灾以及旅客疏导等方面的视觉信息。该系统由图像 摄取、图像显示及录制、车站控制、中心控制、视频信号传输等部分组成。（６）广播子系统用于向旅客通告地铁列车运行以及安全、向导等服务信息，向工作人员发布作业命令和通知。该系统由中心控制设备、车站及车辆段广播 设备和传输接口组成。

（７）通信电源由交流电源切换及配电屏、电源、高频开关电源和蓄电池组组 成。

（８）其它系统包括光缆光纤监测、动力环境监测、时钟等系统。（２００８北京青年通信科技论坛》论文集

二、建立综合网管的必要性

作为铁路通信的后台支撑系统，网络管理部门最主要的任务就是对前台的 业务运营和信息处理提供全面完善的系统保障。如何建设面向运营的强大而灵 活的网络管理系统是一个迫切需要解决的问题。

在由多厂商设备构成的铁路通信网络中，各厂商的产品都有自己的一套网 管系统，而这些网管系统在开发之前没有定义统一的信息交换和信息管理协议 与格式，而是采用各自的管理协议、互不兼容。这种各自为政的局面给网络管 理带来了一系列难题如下：

（１）信息无法共享 各专业网只能了解本专业网的资源和网络运行情况，信息存放分散、孤立，对网内各类资源的利用率情况没有全局的了解。从而在一定程度上影响了网上 业务的开展，阻碍了对网络资源的有效利用。

（２）难以统一调度和管理网络资源 通过各厂商的网管系统无法实现跨厂家、跨系统的资源调度。传输网的运 维属于被动式运维，不能达到主动式运维和预防式运维的目标：

（３）无法完成业务质量的保障。针对日益加剧的市场竞争，需要对传送网提供的业务传输电路进行有效的 质量保障，而现有管理方法不能提供端到端的管理。

（４）多厂商设备下的互连互通互操作问题。无法提供智能化的网络资源调度建议方案，无法实现互联互操作及统一管 理。基于以上问题，有必要建立铁路通信网的综合网管系统。通过该网管系统 对各线范围内通信网进行统一的、全局的管理，从而提高通信网的整体运行维 护水平，保证通信网的运行质量和效率。

三、综合网管的特点

综合监控系统是指将彼此孤立的各类控制系统通过网络有机地连接在一 《２００８北京青年通信科技论坛》论文集 起，并建设智能综合监控中心，监控和协调各相关子系统的工作，充分提高各 类系统的工作效率，降低运营成本，提高综合决策水平，为乘客提供一个便利、快捷、舒适的乘车环境，并在灾害发生的情况下最大限度地保护人的生命和财 产安全，实现“高安全、高效率、高品质服务”的铁路交通。

综合网管与传统的孤岛式网管相比，其本质特征主要体现在以下几个方 面：

（ｉ）资源共享 提供统一的工作平台及界面，对各子系统进行不同程度的整合，按各子系 统的不同需求合理分配资源，包括网络资源及人力资源。

（２）信息互通和联动 在统一的工作平台以及共享数据库的支持下，各子系统能有效而快速地相 互传递信息．实现系统间的联动。跨系统故障处理的能力当发生系统故障时操 作员可更快找出故障原因及其他系统相应出现的问题及现象．有利于处理跨系 统问题．提高服务质量。

（３）工作模式预设能力 可根据不同情况启动相应的预设模式，实现对全线各受控子系统作联动控 制，应付不同事故。人机界面的统一性有利于建立统一的人机界面，形成的图 形、图像、表格及文本格式一致，可提高反应能力、减少误操作。

四、综合网管的功能

综合网管功能具体包括以下内容：

（１）综合故障管理 综合故障管理的目标是以业务为中心进行预警，实现端到端业务的监控管 理，将告警信息关联到电路，提高业务保障能力。其主要功能是基于不同专业 的监控系统实现集中和综合的故障管理，提供跨专业平台的网络集中告警功 能，在一个统一的网络管理平台上实现多专业综合告警的实时集中呈现，能够 在众多相关联的告警中迅速判断出产生告警的真正原因，（２００８北京青年通信科技论坛》论文集

（２）综合性能管理 性能管理以网络性能为准则检测网络的利用情况，主要由性能告警的检测 和发现性能故障后网络重配置两部分组成。根据网络的一些运行参数如吞吐 率、响应时间、网络的一般可用度，来判定网络运行的好坏，及决定从哪一方 面来改善。性能管理功能包括性能数据检测和分析、性能闭值设置、性能调整 等。

（３）综合配置管理 配置管理的主要目的是增强网络管理者对网络配置的控制，这是通过对设 备的配置数据提供快速的访问来实现的，包括以下方面的内容：获得关于当前 网络配置的信息、提供远程修改设备的手段、存储数据、维护一个最新的设备 清单并根据数据产生报告。

（４）综合安全管理 安全管理主要是提供一个安全策略，确保只有授权的合法用户可以访问受 限的网络资源和重要信息。按照权限、口令以及一些准则来检测有意或无意的 非法入侵，当检测到非法入侵事件后，采取必要的措施来查处或追踪。安全管理主要涉及：防止非法用户访问，在敏感的网络资源和用户集间建 立映射关系：数据链路加密；密钥分配和管理；安全日志维护和检查；审计和 跟踪；防止病毒：灾难恢复措施。

五、结束语

综合网管系统极大地方便了运营部门的设备维护人员，缩短了故障判断和 处理的时间，有效地利用了网络资源，提高了网络运行维护水平，提供了一种 更加友好和便捷的管理方式。在国内，目前综合网管系统还处于发展起步阶段，相信综合网管系统的发展前景广阔，随着网络技术的发展必将得到更广泛的应 用。（２００８北京青年通信科技论坛》论文集

参考文献：

〔１〕ＹＤ／Ｔ８５２－１９９６．电信管理网（ＴＭＮ）总体设计原则 〔２〕冯明．实用网络管理技术〔Ｍ〕．北京：人民邮电出版社，１９９５． 〔３〕李兴明．网络管理及其应用〔Ｍ〕．北京：人民邮电出版社，１９９９． 〔４〕夏海涛，詹志强．新一代网络管理技术〔Ｍ〕．北京：北京邮电大学出 版社，２０

篇6：移动通信基站通信防雷

摘要：在现代化社会发展的过程中，移动通信行业凭借着微电子技术、通信电子技术的发展而不断发展起来，其移动通信基站也遍布于我国各个地区。

正因为分布范围广，因此极易受到外界恶劣环境的影响，尤其是在打雷的时候，移动通信基站必定会受到严重的影响，导致通信设备无法正常的工作，最终造成巨大的经济损失。

本文就移动通信基站中通信防雷措施进行全面的分析，以供参考。

篇7：铁路移动通信网

在移动通信日益发达的今天，专用移动通信网曾经面临着难以取舍的抉择，本文以市场需求为依据，以两网优势互补为根本，对发展我国数字集群移动通信系统的必要性作了陈述，提出了建议。

1 专用移动通信设备的现状

为提高管理水平、工作效率和经济效益，各部委十分重视信息网的建设和改善，基本上都建有自己的专用通信网，以卫星通信为主，微波与光纤通信为辅，主要用于管理部门间的信息传递。而从调查中了解，在我国，用于工作、生产一线的无线调度和应急移动通信设备仍以点对点的短波、超短波电台和常规对讲机为主，甚至不少信息靠人工采集传递，相当落后，远远不能适应国民经济发展和现代化管理的需要。

由于各部门初建集群系统时，主要供领导和管理干部使用，是以电话互联为主的双工通信，很少用于一线的生产调度。特别是在1992年～1994年公众蜂窝移动通信发展初期，价格昂贵，扩容不足，不少单位就用集群通信向社会提供服务，与蜂窝通信竞争，号称“二哥大”，步入误区。

2 关于专用集群移动通信网与公众蜂窝移动通信网之间的关系

本次调研的课题之一，认为公众移动通信网与专用移动通信网虽在技术性能上有所渗透，在使用上可相互补充，但不能相互代替。原因如下：

2.1 两网在通信方式、业务范围等方面均有区别(详见表1)

2.2 集群通信系统的功能更能满足指挥调度工作的需要

随着公众网不断扩容、完善，满足领导层日常工作联络是可以的，但其功能不能完全满足一线指挥调度需要。专用集群移动通信系统除具有选呼、群呼、等级优先、强拆强插等调度功能外，还具有单工、脱网直通和较强的加密功能，这是公众网所不能满足和保证的。在指挥调度中接续时间的快慢往往是事情成败、经济损失大小以及能否保障人民生命财产安全的关键，集群系统的接续时间小于300ms～500ms，而在热点地区、突发事件和抢险救灾时，公众网常出现信号阻塞，无法保证通信及时，往往贻误战机，造成损失。

2.3 两网服务对象各异，单独建网为宜

通信网的建设和使用都是采用多种通信手段、多种系统，以确保通信在任何时间、任何环境和地点都能畅通无阻，这对于信息化社会更为重要。移动通信网中公众网是面向社会面向个人的，而专用网是面向企事业单位，用于一线工作的指挥调度，尤其是用于应急事件和抢险救灾，因此必须单独建网，这并不是重复建设，而是通信手段的相互补充。

2.4 两网分设有利于各自利用分配的频率资源

频率资源不能再生和制造，只能想法充分利用。在我国公众移动通信和专用移动通信都已分配有频率使用范围，随着信息化的迅速发展，频率资源更为紧张，将专用调度与公众网共用，从频率利用上是不合理的，也是没有必要的。

2.5 两网运营方式不同。分开建网便于按需选用

公众网是经营型网，专用网多是非经营型的。各业务部门认为公众网即使具备全部调度功能，但收费高，一线的指挥调度工作使用的次数多及时间长，所需费用也是各部门无法承受的。

3 集群移动通信系统的市场需求

3.1 所调查部门的集群移动通信系统的市场需求

3.1.1 水利系统

公众网(GSM)不能满足水利指挥、调度的要求。但在汛期可以起到辅助作用。水利系统要单独建设自己的专网。平时可以与其它部门共用，汛期必须专用。水利系统无线通信设备的使用有季节性特点，主要在汛期抗洪救灾。

从总的发展上，水利专用通信骨干网中以卫星、微波为主，集群为辅。集群通信建于重要堤防，作为应急网，用于汛期的调度及平时的维护。全国重要堤防要全部覆盖。水利系统最高目标是实现汛情的图象传输。

3.1.2 交通系统

内河、海运、公路专用通信是现代化动态管理实现指挥调度必不可少的重要手段。内河与海洋专用通信网主要用于水上交通安全监管、水上治安及航运经济发展等。公路专用移动通信网主要用于公路工程、路政管理及公路运输等。

交通专用移动通信网有以下特点：①地域辽阔，地形复杂;②是链状通信网;③所需基站多;④用户量不大，每个基站大约30个～50个用户等。⑤要求接续时间小于500毫秒，具有漫游功能、越区切换和脱网功能。

运输管理方面是专用移动通信的一个较大的潜在市场，在交通汇集点全国建有54个枢纽港，各港口以信息服务为主，用户量大。运输管理公司将是共用专业调度网较大的用户。

3.1.3 电力系统

电力系统通信与电厂同时建设。一般通信项目的投资都挂在基建项目上。由于投资规模大，模拟集群上的时间不长，预计电力系统最近对数字专用移动通信不会有太大的需求。

从长远来看，电力调度自动化方面的需求较大。主要在各变电站电力供应情况、电力线路运行参数的集中汇总供电局调度所，据此进行控制操作。数字集群在解决数传及指挥调度方面，市场相当可观。

3.1.4 铁路系统

铁路本身的特点决定现有GSM不能满足铁路的要求。随着列车的提速，“安全正点”对指挥调度网的要求就越发迫切，集群通信系统适合铁路的要求。现铁道部门上下已统一认识，领导日常工作可用GSM手机，一线的指挥调度靠集群调度网加已有的列调网。

3.2 我国数字集群市场需求

在被调查的部门中，大部分认为建立专用集群调度系统是必要的。根据各部门的需求情况，以及数字集群移动通信系统的性能和建网特点，我们作了如下保守预测：

数字集群的潜在市场需求：800万～900万部移动台，14万～15万个信道，500亿元的`市场价值。

其中最有市场潜力是共用的经营性的(或称为商用的)集群调度通信网(国际电联称为PAMR)，这也是国际集群通信系统发展的趋势。

4 建议

4.1 明确发展集群移动通信产业的战略地位，对其发展给予高度重视

移动通信从应用方面可分为两大类：公众移动通信网和专用移动通信网，两者虽在技术性能上有所渗透，但不能相互代替。发达国家的两网均是同步发展的。

从调研情况看，我国集群通信网的建设由于90年代初曾步入使用误区(前已叙述过)，使其发展速度远远落后于公众网的发展。近两年，国民经济和社会信息化的快速发展，要求管理水平不断提高，由粗放型向集约型、现代化管理转变，因此，各部门逐步走出误区，进一步认识到调度移动通信网的重要性，要上集群通信网，这种要求必将随着国民经济的发展越发迫切。现在国家十分重视移动通信产业的发展，将其作为新的经济增长点，在产品的开发和产业化上给予大力支持，建议国家利用这一大好契机，在重视公众移动通信产业发展的同时，进一步明确专用集群移动通信网战略地位，抓好专用移动通信产业的发展。

4.2 专用移动通信产业的发展重点应放在数字集群移动通信系统设备的开发和产业化上

特别是近两年来，在中国通信工业协会的组织下，国内十几家企事业单位已经成立了数字集群移动通信联合体，不仅协助国家标准工作组在国外技术资料的消化分析上、技术体制的优选上做了大量的工作，还在产品的开发上进行了预研，有了一定基础，如国家加以扶持，一定能尽早为使用部门提供自己的设备。

4.3 抓紧数字集群技术体制的制订工作

这次调研，各部门都希望抓紧数字集群技术体制的制订，拖的时间太长会影响使用。

制订数字集群通信系统技术体制是国家技术监督局下达的国家标准任务，主办单位是广州通信研究所会同邮电传输所和国家无委办，～完成。在国家标准工作组和数字集群移动通信联合体的共同努力下，经过两年的工作，从国外七种技术体制中初选出三种：FHMA、iDEN、TETRA供侯选。技术体制的最后确定还有待于试验网的进展情况。

篇8：铁路移动通信网

1 GSM-R概述

1.1 介绍

早在1992年欧洲铁路通信标准机构 (EIRENE) 就开始了将公共GSM平台用于铁路通信方面的研究, 以寻找一种能满足未来铁路通信需求的、先进的数字无线通信系统, 取代当时各种落后的、不同制式的模拟无线通信系统。1993年, 国际铁路联盟 (UIC) 与欧洲电信标准组织 (ETSI) 协商, 提出了欧洲各国铁路下一代移动通信网以GSM Phase 2+为标准的GSM-R技术, 这一提议在1995年经UIC评估被最终确认。之后, UIC展开了一系列的标准制订和测试工作。首先, UIC建立了标准化组织EIRENE (欧洲铁路综合移动通信网络) , 制定了一系列的铁路需求规范, 涉及范围包括业务功能、调度台车载台需求、电磁环境等各项指标。同时, 密切与ETSI (欧洲电信联盟) 合作, 最终将其所提出的一系列调度业务需求标准纳入到GSM Phase 2+规范中。

GSM-R是在GSM蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素组成, 能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求。由于GSM-R可实现跨越国界的高速和一般列车之间的通信;能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中, 以减少集成和运行费用;而且由于GSM-R是由已标准化的设备改进而成, GSM平台上已经提供了大量的业务, 因而引入铁路专用的功能时只需最低限度地改动, 故能保证价格低廉、性能可靠地实现和运行;在GSM Phase 2+中添加了ASCI (增强的语音呼叫业务) 。

GSM-R能灵活地提供专网中所需的语音调度服务如VBS、VGCS和eMLPP, 因此GSM-R是面向未来的技术, 它将从广阔的GSM公网市场和GSM技术的不断演进中获益, 具有巨大的发展空间, GSM-R在欧洲取得巨大的成功, 目前超过30个铁路公司已承诺在其国际路网中使用该技术。截至2003年6月底, 有德国、瑞典、瑞士、意大利、西班牙、英国、比利时、荷兰、芬兰等国家签订了全国铁路商用化合同, 在2005年至2008年完成全国网络的建设。

铁路综合数字移动通信系统 (GSM-R) 是在现行技术比较成熟的GSM蜂窝系统的基础上, 根据铁路的特点, 增加了调度通信系统。能将铁路现有的各类通信融合到统一的网络平台上来, 并且各类通信系统间 (电务、工务、车务、电力、施工等) 可以相互通信, 相互谐调, 可减少通信系统的集成和运行费用, 并能提供高速载体与地面的通信业务。满足高速铁路发展对通信的需要。是无线列调的更新换代产品, 能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、站场无线等移动语音通信的需求, 满足DMIS无线车号、列车尾部风压、机车状态信息、红外轴温监测、线路桥隧监护、铁路供电状态监视、道口防护等移动和固定无线数据传输的需求。满足铁路的安全信息的发布和预告警系统的需求, 确保铁路的畅通、沿线施工、养护人员、车辆、机械的安全。

1.2 GSM-R与传统无线列调比较

1.2.1 传统无线列调的不足

技术基础特别是制式落后, 设备型号、种类繁多, 频率分散, 制式不一, 不能组成大网, 功能孤立, 通话范围有限, 大三角通信的实现复杂。

1.2.2 GSM-R无线列调的优势

GSM-R是数字系统, 可以利用纠错、检错及话音编码等手段提高话音质量, 抗干扰能力强, 可以利用加密机制使系统保密性更好, 可靠性更高。

实现无线和有线结合的方式, 既充分体现了GSM-R的优势, 又充分利用了现有的有线通信资源, 节省投资。

采用蜂窝机制, 可以有效的利用无线频点和通信电缆资源, 扩大覆盖范围, 提高系统容量;GSM-R具有ISDN特性, 可以支持多种应用, 便于扩展无线列调功能;各种先进技术如功能寻址, 基于位置的寻址, 优先级的使用, 使无线列调功能更加强大。

因为只有一种系统, 对于运营者来说维护成本更低, 而且在不同的铁路网之间具有互操作性;可以采用灵活设置完成双工和半双工通信, 实现大三角和小三角通信更容易。

除了可以用于无线列调, GSM-R还可以为铁路部门提供一个完善的移动通信平台, 为通信信号一体化构造一个统一的通信网络, 降低铁路部门在通信上的投资;同时, 在这个平台上的各种应用还可以提高网络的利用率, 提高投资回报率。

1.2.3 GSM-R的技术规范和标准

GSM-R是在公网GSM标准基础上, 通过增加铁路调度通信功能和高速环境组成要素而建立起来的技术体系。GSM-R技术标准与规范, 包括现有的GSM相关标准以及为满足铁路需求而制定的应用标准, 是GSM—R领域内所有技术标准、规范的集合。根据我国铁路和业务实际应用情况, 目前我国GSM-R技术规范体系包含综合类、系统类、工程类、设备类、应用业务类、设备测试类、接口技术要求及测试类共计7大类, 40项。该体系总体上与欧洲FRS和SRS相对应, 40项规范中除了根据我国实际情况制定了系统类和应用业务类, 其余各项技术规范基本上与欧洲规范的各个章节相对应, 并根据我国实际情况做出了相应的规定。

2 GSM-R系统结构

GSM-R系统一般由交换子系统 (MSC) 、网络子系统 (NSS) 、基站子系统 (BSS) 、运行与维护子系统 (OMC) 、GPRS子系统、智能网子系统和网管子系统、光纤直放站设备以及终端设备等组成。

GSM-R陆地移动网络是由一个管理者或专门的机构组织建立并执行操作的, 它的目的是为铁路提供陆地移动通信的各种业务。GSM-R陆地网络可以看作是某个固定网络的扩展, 如ISDN;或者是一个采用统一编号方案的MSC的集合。MSC作为陆地移动网络和固定网络的接入单元。作为铁路专用的网络, GSM-R可以有限地、有条件地与地面的公众或专用网络进行互连。

一个GSM-R陆地移动系统由若干个功能实体组成, 这些功能实体所实现的功能的集合就是网络能够提供给用户的所有基本业务和补充业务, 以及对于用户数据和移动性的操作和管理。GSM-R陆地移动网络由3个子系统组成, 其基本结构如图1所示。

2.1 GSM-R系统的主要业务功能

GSM-R除支持所有的GSM电信业务和承载业务外, 为了满足铁路指挥调度的需求, 增加了集群通信功能, 在GSM标准中定义为高级语音呼叫项目即ASCI (Advanced Speech Call Item) 功能。它包括3种业务, 优先级业务eMLPP (Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption) 、语音组呼业务 (Voice Group Call Service) 和语音广播业务VBS (Voice Broadcast Service) 。除了包含这3种业务外, 为了实现铁路运营应用, GSM-R还包含另外一些铁路所特有的功能, 即功能寻址, 基于位置的寻址等。GSM-R系统功能模型如图2所示。

2.1.1 增强多优先级与强拆业务

GSM-R还具有增强多优先级与强拆功能, 规定了在呼叫建立或越区切换时呼叫接续的不同优先级, 以及资源不足时的资源抢占能力。这种业务为满足铁路对于某些类型通信的高性能要求, 保证高等级呼叫或紧急呼叫快速可靠地建立, 提供了一种强制能力, 符合无线列车调度通信的特点。

2.1.2 语音组呼业务

为适应专用移动通信网的要求, 在GSM-R中引入了组呼业务, 允许一种由多方参加 (GSM-R移动台或固定电话) , 一人讲话、多方聆听的语音通信方式, 工作于半双工模式下。语音组呼业务突破了GSM网络点对点通信的局限性, 能够以简捷的方式建立组呼叫, 实现调度指挥、紧急通信等特定功能, 尤其适用于铁路的行车指挥调度部门, 用以完成点对多点的组呼业务和群呼业务。

2.1.3 语音广播呼叫业务

允许—个业务用户, 将话音或其他用话音编码传输的信号发送到某一个预先定义的地理区域内的所有用户或者用户组。同语音组呼业务一样, 语音广播呼叫也提供了点对多点呼叫的能力, 适用于铁路的行车调度。

3 GSM-R在客运专线调度通信中的应用

3.1 工程方案

设计方案采用双层网络结构、共站址双基站重叠覆盖方式。两层基站之间采用主备用方式, 网络应确保移动台优先选择主用层。当主用层发生故障时, 网络应能够使移动台切换、小区选择和重选到备用层。GSM-R工程方案如图3所示。

3.2 调度通信系统构成

系统主要由交换机、各类用户终端及维护终端构成。 用户终端按用途分调度台、车站值班台、专用调度台、调度分机、专用分机、站场分机等类型。系统构成及接口定义如图4所示。

图4中:

Fa接口:ISDN基群速率接口 (30B+D) , DSS1信令。

Fb接口:ISDN基群速率接口 (30B+D) , DSS1信令;

或基群速率E1, 铁路调度专用信令。

Va接口:选用RS-232、X.25、以太网、USB接口等。

Ua接口:ISDN基本速率接口 (2B+D) , DSS1信令。

Ub接口:选用Z接口、共分接口、磁石接口、音频2/4线接口、选号接口、64kbits/s同向接口。

FAS根据设置地点和规模分为调度所型和站段型。调度所型FAS设置在铁道部和铁路局调度机械室;站段型FAS设置在各种编组站、区段站、大型客运站或客运枢纽、中小型车站和各种段级机关所在地通信机械室等用户集中的地点。

3.3 组网方式

FAS网络应按铁道部、铁路局和站段三级结构组网。如图4所示。

铁道部调度所FAS至各铁路局调度所FAS间应采用星状结构, 并应有迂回路由。相邻铁路局调度所FAS之间应设直达路由。铁路局调度所FAS至站段FAS间采用环型结构或星型结构。

铁路局调度所FAS至站段FAS之间的网络采用环型结构时, 应按以下要求组网。相邻调度区段2M中继环宜在分界站站段FAS相切, 即分界站站段FAS也接入相邻调度区段的2M中继环, 相邻调度区段各种调度台、车站值班台对分界站用户终端的呼叫在该2M中继环内进行。

相邻调度区段2M中继环在分界站站段FAS不具备相切条件时, 相邻调度区段各种调度台、车站值班台对分界站用户终端的呼叫通过铁路局调度所FAS转接。

根据调度区的大小每个调度区可分段组多个2M数字环, 两个相邻2M数字环的相邻车站站段FAS间宜设置直达路由。

铁路局调度所FAS至站段FAS之间的网络采用星型结构时, 应按以下要求组网。两个相邻车站站段FAS宜设置直达路由。

根据调度区的大小每个调度区可选择地理位置相对重要的站段FAS作为汇接FAS, 汇接其余站段FAS后接入铁路局调度所FAS。铁道部、铁路局调度所FAS应就近接入GSM-R系统的MSC, 站段FAS应通过铁路局调度所FAS汇接后接入GSM-R系统的MSC。每个铁路局宜设置一个调度所FAS, 其容量应按接入该铁路局所有站段FAS配置。当一个铁路局有多个调度所FAS时, 宜分别与GSM-R系统的MSC互联;与铁道部调度所FAS互联则只允许其中一个作为汇接FAS接入, 其余调度所FAS通过汇接FAS转接后接入铁道部调度所FAS。

4 GSM-R技术发展方向

4.1 加快建成核心网

GSM-R是一个基于交换技术的通信网络, 与分散设置、直接对讲无线通信有很大区别。GSM-R网络的交换机、智能网等许多设备, 不仅仅属于某一段专用, 而是许多线路、甚至全网共用。因此, 必须统筹合理安排核心网交换机的建设, 统一规划, 分层次、分阶段进行, 进一步优化系统资源配置, 降低工程总体造价。

4.2 管好用好无线电频率资源

GSM-R频率带宽目前只有4MHz, 相对于铁路需求而言, 无线频率资源是非常紧张的。我们必须合理规划, 严格高效地利用有限的频率资源, 以保证GSM-R系统不受到干扰, 保证通信的高安全性。无线电管理包括两个面:GSM-R系统内部无线电规划管理和GSM-R系统外部无线电干扰的监测和处理。而GSM-R系统外部干扰中最为突出的问题是与中国移动按地域复用频率资源的边界场强协调及干扰协调工作。

5 结束语

我国铁路GSM-R应用前景良好, 青藏铁路的建成及通车说明我国在吸收消化国外应用GSM-R的成功经验后, 已经形成了符合我国铁路实际需要的网络标准, 并且为GSM-R在我国的进一步发展奠定了坚实的基础。为了保证GSM-R在我国健康、顺利发展, 目前, 急需建立健全相关标准体系, 严格执行并不断完善标准规范, 从而为GSM-R发展、建设提供有利支撑条件。

摘要：随着铁路现代化的全面推进及铁路建设新一轮高潮的到来, 客运专线、城际铁路、高速铁路将是未来铁路建设的发展方向, 铁路无线通信系统是作为铁路运输生产指挥调度系统的传输通道, 为保障铁路运输安全和运输效率起到了越来越重要的作用。铁路综合数字移动通信系统 (GSM-R) 将以高效、灵活、经济、实用和可扩展等特性来满足铁路无线通信的要求及未来发展方向。

关键词：客运专线,GSM-R,应用

参考文献

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