GSM-R在鐵路中的應(yīng)用摘要GSM-R技術(shù)在GSM的基礎(chǔ)上增加了通信調(diào)度功能，并且在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)方面進(jìn)行了擴(kuò)展和改進(jìn)，是專門針對(duì)鐵路移動(dòng)系統(tǒng)而推出的專用系統(tǒng)，也是比GSM功能有所提升，更加成熟的技術(shù)。隨著世界鐵路行業(yè)的發(fā)展，GSM-R作為鐵路專用通信受到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。我國(guó)鐵路事業(yè)是我國(guó)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，我國(guó)正處于全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展面臨新的機(jī)遇，對(duì)鐵路的發(fā)展也提出了更高的要求，所以發(fā)展GSM-R技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)主要技術(shù)政策，初期我國(guó)建設(shè)了大秦，青藏，膠濟(jì)三條GSM-R鐵路線，表明我國(guó)在GSM-R技術(shù)上已經(jīng)取得了一定成績(jī)。本文對(duì)GSM-R系統(tǒng)進(jìn)行了分析和講解以及在具體鐵路線上的應(yīng)用情況，主要包括：GSM-R的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，GSM-R的組網(wǎng)方式，GSM-R的業(yè)務(wù)原理，GSM-R在鐵路上的業(yè)務(wù)，并且結(jié)合GSM-R技術(shù)在大秦鐵路和青藏鐵路上的應(yīng)用情況，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了講解。GSM-R技術(shù)在我國(guó)仍處于一個(gè)發(fā)展階段，隨著時(shí)間的推遲和我國(guó)的進(jìn)步以及鐵路的發(fā)展，GSM-R技術(shù)會(huì)進(jìn)一步的發(fā)展和完善。關(guān)鍵詞:GSM-R，關(guān)鍵技術(shù)，大秦鐵路，青藏鐵路目錄TOC\o"1-3"\h\u183991引言 頁(yè)共22頁(yè)1引言鐵路專用通信是整個(gè)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中非常重要的基本設(shè)施，一直被人們稱為鐵路中的“千里眼，順風(fēng)耳”。鐵路運(yùn)輸在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位不言而喻，然而鐵路專用通信的好壞直接影響到鐵路運(yùn)輸?shù)男始捌滟|(zhì)量。鐵路專用通信是為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制鐵路，保護(hù)列車的行駛安全和鐵路的運(yùn)輸效率。鐵路專用通信連接了移動(dòng)設(shè)備和固定設(shè)備，同時(shí)也是鐵路工作人員在工作中交流溝通的重要工具。鐵路通信可以由應(yīng)用性質(zhì)和傳輸信號(hào)劃分。語(yǔ)音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和圖像業(yè)務(wù)是按照傳輸信號(hào)來(lái)劃分。干線通信，局線通信，區(qū)段通信又被語(yǔ)音業(yè)務(wù)所劃分出來(lái)，站場(chǎng)通信和無(wú)線專用通信。為了全國(guó)統(tǒng)一指揮各個(gè)鐵路局，國(guó)家采用干線調(diào)度通信。局線調(diào)度通信十個(gè)個(gè)鐵路局與主要大站，區(qū)段站之間所建立的各種通信調(diào)度系統(tǒng)。區(qū)段調(diào)度是各個(gè)鐵路局為了指揮運(yùn)輸，在調(diào)度員與各鐵路局所管轄的范圍內(nèi)建立的通信調(diào)度系統(tǒng)。隨著時(shí)代的進(jìn)步和鐵路行業(yè)的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸所需的通信系統(tǒng)也在不斷的改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)告別從前狹隘的模擬通信，發(fā)展成網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化，智能化的成熟系統(tǒng)。是鐵路運(yùn)輸更加的高效率，更為可靠。2GSM-R鐵路綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)2.1GSM-R的簡(jiǎn)歷及發(fā)展歷程隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣的通信系統(tǒng)也層出不窮，從80年代推出的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)到現(xiàn)如今已經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展，而移動(dòng)通信的發(fā)展也經(jīng)歷了翻天覆地的變化。因?yàn)殍F路運(yùn)輸作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部分，對(duì)鐵路移動(dòng)通信的需要更為迫切，從無(wú)線列車調(diào)度的引用，到如今鐵路移動(dòng)通信已經(jīng)成為鐵路運(yùn)輸發(fā)展不可缺少的設(shè)施。我國(guó)鐵路現(xiàn)在所擁有的都是做基本的系統(tǒng)，我國(guó)鐵路最為普及的便是無(wú)線列調(diào)。在90年代初，我國(guó)開(kāi)始想在鐵路中使用并發(fā)展集群通信系統(tǒng)。1993年我國(guó)建立起了第一個(gè)集群通信系統(tǒng)并用于鐵路的是濟(jì)南局建成。到如今將GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)用于鐵路中。GSM-R與GSM相比較下功能方面有所加強(qiáng)并更加成熟的一種技術(shù)，因?yàn)殍F路列車具有高速移動(dòng)的特點(diǎn)，所以GSM-R也比GSM更加適應(yīng)高速環(huán)境下的使用，GSM-R無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)是專門根據(jù)鐵路對(duì)移動(dòng)通信的所有需要而問(wèn)世的系統(tǒng)。GSM-R是一種通過(guò)無(wú)線通信的方式將話音和數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。根據(jù)對(duì)鐵路運(yùn)輸及調(diào)度的實(shí)際需求和鐵路在各種環(huán)境中所需要的特點(diǎn)制定了標(biāo)準(zhǔn)。GSM-R為了實(shí)現(xiàn)了對(duì)列車運(yùn)行的自動(dòng)控制將通信和信號(hào)合二為一，GSM-R作為我國(guó)列車控制系統(tǒng)的傳輸通道，為我國(guó)鐵路信息化管理發(fā)展提供了非常重要的技術(shù)支持，也使我國(guó)鐵路行業(yè)發(fā)展更近了一步，對(duì)中國(guó)鐵路現(xiàn)代化管理也發(fā)揮了重大的作用[1]。1997年，24個(gè)國(guó)家32各組織簽署了備忘錄，在德國(guó)，法國(guó)，意大利實(shí)行了三個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，為了測(cè)試GSM-R系統(tǒng)的可靠性以及在高速環(huán)境下的適應(yīng)性和實(shí)用性，對(duì)GSM-R系統(tǒng)制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范應(yīng)用并又進(jìn)行了一系列的嚴(yán)格檢測(cè)，不言而喻，GSM-R技術(shù)最后成為鐵路專用通信，直到2008年全球一共有34個(gè)國(guó)家將其投入鐵路使用。在1999年，GSM-R網(wǎng)絡(luò)在歐洲一些國(guó)家開(kāi)始運(yùn)行了，由瑞典建成的第一個(gè)GSM-R網(wǎng)絡(luò)，隨后歐洲的十幾個(gè)國(guó)家GSM-R網(wǎng)絡(luò)也相繼投入了建設(shè)中。在我國(guó)GSM-R系統(tǒng)分為三個(gè)階段的建設(shè)，第一個(gè)便是將GSM-R技術(shù)投入到大秦線，青藏線，膠濟(jì)線的使用中，主要目的是為了將GSM-R技術(shù)和中國(guó)鐵路相融合，在進(jìn)行后續(xù)發(fā)展，是中國(guó)鐵路局又自己特有的應(yīng)用。第二階段則開(kāi)始著重建設(shè)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的核心中心節(jié)點(diǎn)，以客運(yùn)為主要。最后一個(gè)階段就是對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更進(jìn)一步的完善和發(fā)展，隨著新的鐵路線的建設(shè)以第二階段為基礎(chǔ)進(jìn)行提升改造，最終全國(guó)鐵路被GSM-R網(wǎng)絡(luò)所全部覆蓋。GSM-R是根據(jù)為鐵路的需求而誕生的技術(shù)，為鐵路的發(fā)展提供了現(xiàn)代化的手段，提高鐵路運(yùn)輸?shù)男÷泛唾|(zhì)量。它的特點(diǎn)如下所求：(1)GSM-R綜合性強(qiáng)，所有移動(dòng)語(yǔ)音通信的需求它都滿足，也滿足了所有鐵路上數(shù)據(jù)的傳輸，保證了鐵路安全數(shù)據(jù)的發(fā)布，同時(shí)確保了移動(dòng)設(shè)備和固定設(shè)備，還有工作人員之間的信息傳輸，GSM-R技術(shù)將通信和信號(hào)融為一體，最大程度的提高了線路利用率，提高了鐵路運(yùn)輸?shù)哪芰Α?2)GSM-R安全性能好，GSM-R系統(tǒng)提供了鑒權(quán)加密，確保用戶信息的合法性和無(wú)權(quán)用戶的干擾。(3)GSM-R通話質(zhì)量好，在GSM-R系統(tǒng)中用信道均衡，交織技術(shù)等提高了系統(tǒng)抗干擾能力，是新到誤碼率降低，提高了語(yǔ)音通話質(zhì)量。(4)GSM-R的經(jīng)濟(jì)性，GSM-R技術(shù)統(tǒng)一指揮各個(gè)鐵路局，將現(xiàn)有的鐵路通信融合到一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)中，減少了運(yùn)行費(fèi)用，GSM-R是建立在GSM基礎(chǔ)上的技術(shù)，GSM已經(jīng)擁有了不少的業(yè)務(wù)，所以把GSM-R實(shí)用到鐵路中時(shí)，成本會(huì)降低，運(yùn)行容易，可靠性高。2.2GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.1GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成：移動(dòng)交換系統(tǒng)中有一個(gè)核心MSC,和五個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：AUC,EIR,GCR,HLR,VLR和短消息中心SMC[2]。MSC：是GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)核心，包含了MSC區(qū)內(nèi)所有的交換功能，越區(qū)切換，移動(dòng)性管理和對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行管理。AUC：是一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶的IMSI號(hào)首先進(jìn)行鑒權(quán)，其次對(duì)在以動(dòng)態(tài)和網(wǎng)絡(luò)間傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密。EIR：包含了一個(gè)或幾同站址雙層網(wǎng)覆蓋個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，儲(chǔ)存了和移動(dòng)臺(tái)有關(guān)的參數(shù)，保存了移動(dòng)用戶的識(shí)別號(hào)。GCR：是網(wǎng)絡(luò)新增的設(shè)備——組呼寄存器，儲(chǔ)存移動(dòng)用戶組ID。HLR：HLR是靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含了用戶的位置情況。VLR：存儲(chǔ)了所用用戶的信息是一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)。SMS-SC：負(fù)責(zé)向MSC發(fā)送短消息信息。GSM-R的無(wú)線組網(wǎng)覆蓋方式分為：(1)普通單網(wǎng)覆蓋在GSM-R系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)在于它的成本低，頻率利用率高，無(wú)線參數(shù)設(shè)置較為簡(jiǎn)單，所需站址最少。缺點(diǎn)是只要有一個(gè)BTS出現(xiàn)了故障，其他服務(wù)區(qū)都不再提供業(yè)務(wù)。(2)單層交織站址無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也稱為單網(wǎng)交織：?jiǎn)尉W(wǎng)交織的基站數(shù)目擴(kuò)大了一倍，深度冗余覆蓋的提供要使基站密集?？梢员苊鈫吸c(diǎn)故障是它最大的優(yōu)點(diǎn)所在。缺點(diǎn)是相對(duì)于普通單網(wǎng)覆蓋，它的成本略高，頻率利用率低，中等的無(wú)線參數(shù)設(shè)施復(fù)雜度，站址的需求量較大。(3)同站址雙層網(wǎng)覆蓋（同址雙網(wǎng)）：在同一個(gè)站點(diǎn)并列設(shè)置兩套分開(kāi)的基站，而且覆蓋的地理區(qū)域也一樣。它的優(yōu)點(diǎn)是可以避免單點(diǎn)單線故障，成本較低，無(wú)線參數(shù)設(shè)置比較容易。缺點(diǎn)為它的容災(zāi)能力較差，可靠性并不是很高，一旦遇到災(zāi)害，兩個(gè)站址會(huì)同時(shí)失效。圖2.2同址雙網(wǎng)圖交織站址雙層網(wǎng)覆蓋（雙網(wǎng)交織）：雙網(wǎng)交織里的冗余基站設(shè)置于兩個(gè)連續(xù)相鄰的基站之間，增加了對(duì)原基站的無(wú)線覆蓋能力。基站較為密集，基站間的重疊區(qū)增大。優(yōu)點(diǎn)是避免了單點(diǎn)故障和單線故障，隨之可靠性也增加，容災(zāi)能力加強(qiáng)，四小區(qū)復(fù)用等效于單層交織站址無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。缺點(diǎn)是它的工程成本比較高，無(wú)線參數(shù)的設(shè)置比較困難，需要的站址較多。（如圖3）圖2.3雙網(wǎng)交織圖2.3GSM-R業(yè)務(wù)GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務(wù)多樣化，它可以提供各種形式的通信在滿足不同用戶的需求。GSM-R業(yè)務(wù)根據(jù)用戶的需求來(lái)說(shuō)可以按照終端業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)服務(wù)的性質(zhì)來(lái)劃分。圖2.4GSM-R系統(tǒng)模型圖3GSM-R在鐵路上的應(yīng)用我國(guó)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼與國(guó)際號(hào)碼結(jié)構(gòu)(1)國(guó)際GSM-R網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼適用于跨境之間的GSM-R網(wǎng)絡(luò)間的呼叫，國(guó)內(nèi)GSM-R網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼和國(guó)際碼IC組成國(guó)際碼[3]。圖3.1國(guó)內(nèi)和國(guó)際GSM-R網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼結(jié)構(gòu)GSM-R在鐵路上的其他應(yīng)用(一)話音業(yè)務(wù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音電話通訊主要體現(xiàn)在SSS、BSS、OSS、FAS和IN方面?？梢蕴峁┱Z(yǔ)音通信服務(wù)，如調(diào)度通信和鐵路運(yùn)輸指揮。目前在我國(guó)的鐵路通信已經(jīng)完成的主要業(yè)務(wù)是：1.專用通信專用通信部門為包括公共工務(wù)、電力、電務(wù)、水和電力、機(jī)務(wù)、公共安全部門。員工、流動(dòng)員工等所使用的具有規(guī)劃功能的專業(yè)通信服務(wù)通訊方式如下：(1)調(diào)度員或值班員可以透過(guò)個(gè)人電話或者團(tuán)體電話等方式，致電及傳送信息給其所屬的用戶。(2)調(diào)度員或值班員可以接收他的所屬用戶的個(gè)人電話并進(jìn)行呼叫。(3)負(fù)責(zé)駕駛的調(diào)度員或者服務(wù)人員，有時(shí)會(huì)給駕駛員或者副駕駛等使用者打電話，用功能號(hào)碼進(jìn)行呼叫。2.調(diào)度命令傳送。在調(diào)度站里的調(diào)度員給機(jī)車司機(jī)所下發(fā)的的書(shū)面命令就是列車調(diào)度的命令,對(duì)于列車的安全行駛它起著重要的保證。鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)將GPRS子系統(tǒng)配置號(hào)后,調(diào)度員可以通過(guò)GSM-R網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)同時(shí)使用FAS系統(tǒng)下的調(diào)度臺(tái)編輯調(diào)度命令然后通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)訂單模擬器傳輸調(diào)度命令傳送,我們可以在應(yīng)用服務(wù)器中統(tǒng)一配置管理和控制分組數(shù)據(jù)[4]。調(diào)度命令通過(guò)外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和GGSN接口發(fā)送到GSM-R的核心網(wǎng)絡(luò)中，然后發(fā)送到機(jī)車上要通過(guò)基站子系統(tǒng),機(jī)車讀出后,程序的控制就可以在機(jī)車上保存下來(lái)了，也可以打印為控制駕駛和事故分析的書(shū)面協(xié)議。機(jī)車也可以將命令發(fā)送到表面模擬器，與上面所使相反，通過(guò)調(diào)度臺(tái)，調(diào)度員可以從中讀到機(jī)車的命令申請(qǐng)。加快調(diào)度命令的傳輸過(guò)程要使用GSM-R子系統(tǒng)傳輸調(diào)度命令,它很好的適應(yīng)了鐵路環(huán)境中對(duì)安全性和速度要求很高的各種編程命令。3.1GSM-R在大秦線上的應(yīng)用大秦線鐵路是一條繁忙的運(yùn)輸線路運(yùn)輸路線,這區(qū)段的特點(diǎn)是有大量的隧道,而大部分鐵路都是沿著彎曲的道路前進(jìn)，在這個(gè)情況下我們就要想辦法使多條列車共同運(yùn)行。在GSM-R無(wú)線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)之后，,使多輛列車可以同時(shí)管理和維修設(shè)備,同時(shí)可以在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)地面應(yīng)用進(jìn)行操作,有效地增強(qiáng)了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃?。山區(qū)的地理環(huán)境相對(duì)于鄉(xiāng)村城市復(fù)雜,網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)遭到嚴(yán)重的紊亂,所以GSM-R無(wú)線通信系統(tǒng)大大改善了大秦鐵路的鐵路運(yùn)輸質(zhì)量。圖3.2大秦線GSMR系統(tǒng)圖3.1.1GSM-R在大秦線上的組網(wǎng)方式大秦線GSM-R使用的組網(wǎng)方式下述可見(jiàn)：（1）單網(wǎng)交織冗余覆蓋網(wǎng)絡(luò)在2004年GSM-R通信系統(tǒng)在大秦線建成并投入了使用，單網(wǎng)交織冗余覆蓋成為大秦線首個(gè)使用的組網(wǎng)方式。大秦鐵的沿線所有鐵路被一層無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋,為了不因?yàn)橐粋€(gè)基站出現(xiàn)問(wèn)題而使其它的都無(wú)法運(yùn)行，所以采用了加密基站。當(dāng)一個(gè)基站被破壞它仍然可以通過(guò)相鄰基站正常運(yùn)行,這樣大秦地區(qū)的鐵路線不會(huì)因?yàn)橐淮喂收隙煌耆茐摹D3.3單網(wǎng)交織(2)同站址無(wú)線雙層網(wǎng)絡(luò)在同一個(gè)站點(diǎn)上設(shè)置兩個(gè)分開(kāi)的基站,這樣大秦的沿線鐵路就會(huì)有兩層網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，同時(shí)這兩個(gè)基站也覆蓋了相同的地理區(qū)域，這種組網(wǎng)模式安裝方便簡(jiǎn)潔，但是如果一個(gè)失敗了那么整個(gè)鐵路線也就不能運(yùn)行了。圖3.4同站址雙層網(wǎng)(3)交織站址無(wú)線雙層網(wǎng)絡(luò)交織站址無(wú)線雙層網(wǎng)絡(luò)不在大秦、膠濟(jì)、青藏三條鐵路線上使用。但是在整個(gè)系統(tǒng)中的最薄弱的地方就是GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所以為了完成整個(gè)系統(tǒng)的鏈接,提出了一個(gè)兩層網(wǎng)絡(luò)的建議,因?yàn)殍F路線具備了兩層網(wǎng)絡(luò)，所以可以互相補(bǔ)充，整個(gè)系統(tǒng)的使用效率自然而然的就得到了提升。圖3.5交織雙層網(wǎng)3.1.2GSM-R分布式基站在大秦多隧道段的網(wǎng)絡(luò)比較在2013年的4月,太原鐵路局強(qiáng)調(diào)了大秦線的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量出現(xiàn)了問(wèn)題。對(duì)大秦線上13處GSM-R基站進(jìn)行了徹底的更改,用GSM-RDBS3900的分布式基站替換掉了小型綜合基站。用HSY-zL06A作為示例[5]，下面的三種情況可以對(duì)GSM-R分布式基站的使用情況做出比較:GSM-R網(wǎng)絡(luò)提供的CSD業(yè)務(wù),使OCU和AN可以不停的對(duì)話交流,大秦線上的LOCOTROL系統(tǒng)是透明的。所以GSM-R網(wǎng)絡(luò)根據(jù)統(tǒng)計(jì)OCU被中斷的通話次數(shù)來(lái)判斷GSM-R的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，圖3.6是HSY-ZL06A小區(qū)使用情況的對(duì)比:圖3.6分布式基站性能對(duì)比和OCU通信中斷情況對(duì)比(2)話務(wù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)測(cè)量電話網(wǎng)絡(luò)性能的重要辦法新的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)之一就是,根據(jù)這個(gè)指標(biāo)我們就可以判斷出網(wǎng)絡(luò)的好壞。圖3.7是HSY-ZL06A小區(qū)測(cè)量出的對(duì)比情況:圖3.7通話測(cè)量指標(biāo)圖(3)Abis接口檢測(cè)匯報(bào)靠觀察想要知道網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好壞的重要辦法就是觀察Abis接口的檢測(cè)匯報(bào)，這個(gè)辦法可以一目了然的了解被使用小區(qū)的上下行質(zhì)量的好壞,GSM-R分布式基站在圖3.8就是在HSY-ZL06A小區(qū)中的情況顯示:圖3.8Abis接口在GSM-R系統(tǒng)前后檢測(cè)報(bào)告圖3.1.3GSM-R在大秦線上的弱場(chǎng)改變和網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化(1)初期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化在2005年8月,通訊部和電氣化辦公室和各大通信類公司對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)功能指數(shù)展開(kāi)了測(cè)試，此次測(cè)試內(nèi)容包括大秦線GSM-R通信系統(tǒng)的光纜、SDH傳輸網(wǎng)、GSM-R開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、操作及維護(hù)系統(tǒng)、終端、FAS設(shè)備和整條線路的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，測(cè)試結(jié)束后對(duì)，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析出數(shù)據(jù)，根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)并優(yōu)化它。最終，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小成為了大秦線的問(wèn)題，隨之把木林基站和羅家電改成了S22型，將翠屏山基站由改成S22站型，并且加入了K209、K363、K482、K543、K549小基站，2005年10月20日到30日，GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小的問(wèn)題得到了解決。(2)全速率環(huán)網(wǎng)改造在大秦線上因?yàn)楣饫w電纜的中斷問(wèn)題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行帶來(lái)了危機(jī)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)也會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)效應(yīng)中斷。隨即便展開(kāi)了改進(jìn)方案的實(shí)施，大秦整條線路3-5個(gè)基站使用2M連接成一個(gè)環(huán)形,首尾連接太原，回程途徑則使用了秦皇島到北京石家莊再到太原的通道。因?yàn)槎嗔藗溆猛ǖ?，所以安全性能增加，為危機(jī)解除也解決了上面所述會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。3.2GSM-R在青藏鐵路上的應(yīng)用3.2.1青藏鐵路GSM-R系統(tǒng)概況青藏鐵路的沿線自然環(huán)境條件極差，人煙稀少，建立在世界屋脊上的高原鐵路,在鐵路上高原氧氣不足，氣壓低，視野區(qū)域平均在3000米以上，格拉段(格爾木拉薩)位于海拔4500米的平均高度。冷凍土壤，高山感冒，因?yàn)榈靥幒０屋^高之地所以缺氧導(dǎo)致生態(tài)極其的脆弱。高原鐵路的建設(shè)中最大的阻礙就是這三大難題，這種環(huán)境下鐵路線路通信系統(tǒng)的建設(shè)自然而然也出現(xiàn)了問(wèn)題?？紤]到青藏鐵路的特定外部環(huán)境,有必要構(gòu)建連續(xù)有形的無(wú)線機(jī)車信號(hào)[6]。高速鐵路和客運(yùn)線路的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)不僅僅需要統(tǒng)一，穩(wěn)定，安全，快速存取的移動(dòng)通信系統(tǒng),同時(shí)還需要透明、雙向以及大容量的地面汽車信息通道。以歐洲的成功經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在2000年我國(guó)鐵道部決定將GSM-R系統(tǒng)打造成鐵路無(wú)線通信發(fā)展的未來(lái)道路。數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)以GSM-R系統(tǒng)為基礎(chǔ)，根據(jù)鐵路在高速環(huán)境下運(yùn)輸運(yùn)行的因素，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整并增加了通訊功能。它可以在鐵路通訊特定的程序化方面滿足國(guó)際鐵道部的要求,并且可以實(shí)現(xiàn)在兩國(guó)的一般高速列車與列車之間進(jìn)行通信。以GSM為基礎(chǔ)設(shè)施和語(yǔ)音通話業(yè)務(wù)之上提出的綜合專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R,是為了統(tǒng)一的單一的鐵路通信應(yīng)用程序以及多種信息平臺(tái)而特別設(shè)計(jì)的,在這個(gè)信息平臺(tái)上各個(gè)部門的用戶可以研究各種鐵路所需應(yīng)用。以前的GSM-R無(wú)線子系統(tǒng)是為了沿著橢圓形跑道，在其中間保留基本的GSM結(jié)構(gòu)，并沿著軌道設(shè)置的指向型天線,增加了儲(chǔ)存組合呼叫（GCR）的“register”。(1)青藏鐵路GSM-R方案GSM-R通信系統(tǒng)不是一個(gè)本質(zhì)上有限制的容量系統(tǒng)，而是一個(gè)有限的覆蓋系統(tǒng)。所以根據(jù)情況來(lái)說(shuō)，這與一般在城市中使用的GSM系統(tǒng)有所不同，GSM-R系統(tǒng)不僅可以用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還可以用于數(shù)據(jù)信號(hào)和信息控制等方面。十分嚴(yán)格的要求GSM-R的網(wǎng)絡(luò)要具備有效可靠性、完美覆蓋、信號(hào)質(zhì)量高、高檔的監(jiān)控和遙控手段。這主要是為了保證鐵路在運(yùn)輸中的安全和質(zhì)量。有線傳輸：傳輸系統(tǒng)以3層網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì),第一個(gè)水平是干線和本地傳輸網(wǎng)絡(luò),第二個(gè)水平是本地網(wǎng)絡(luò)和第三級(jí)接入網(wǎng)絡(luò)。第一層:設(shè)置遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)SDH-622（1+1）有兩芯光纖建設(shè);第二層:本地SDH-622（1+0）由兩芯光纖建設(shè),第三層開(kāi)設(shè)交叉路可存取的鏈條接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)SDH-55(1-0)設(shè)置,保證BSC于BTS之間傳輸通道的可信度。圖3.9傳輸組網(wǎng)示意圖青藏線使用頻率：青藏鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)測(cè)試區(qū)上下行分別有4MH帶寬,使用的頻率如下表:表1青藏線頻率上行信道885~889MHz下行信號(hào)930~934MHz青藏鐵路由32個(gè)BTS構(gòu)成了A網(wǎng)絡(luò)和B網(wǎng)絡(luò)，雙層共站址網(wǎng)絡(luò)被覆蓋。在青藏鐵路的示范上段使用了5個(gè)區(qū)域的頻段復(fù)用。然而在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)中的部分波段會(huì)出現(xiàn)變更或者采用邊緣點(diǎn)的辦法以此來(lái)減少對(duì)E網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程的干擾,所以有部分的網(wǎng)絡(luò)不適用于這個(gè)規(guī)律[7]。從原則上來(lái)說(shuō)，在青藏鐵路上,1006到1010的頻率為A網(wǎng)BCCH頻點(diǎn),1012到1016作為A網(wǎng)TCH頻點(diǎn),1000到1004稱之為B網(wǎng)頻段,BCCH與TCH以及1017到·1018之間的間隔頻率，叫做網(wǎng)絡(luò)B,1005的間隔頻率則作為緊急頻率。3.2.2青藏鐵路GSM-R系統(tǒng)的干擾問(wèn)題由于青藏鐵路特有的惡劣環(huán)境，所以如何使整套系統(tǒng)安全的運(yùn)行這將是未來(lái)的重大問(wèn)題。根據(jù)當(dāng)前的情況,青藏鐵路上的大部分A基站的頻率是一致的，都是按照無(wú)頻組配置：1006/1012,1008/1014,1010/1016,1007/1013,10001015,基站頻率的B層劃分的B的頻率按照1000,1002,1004,1001,1003等五頻組配置。從理論上講,青藏鐵路的GSM-R系統(tǒng)實(shí)際上只使用了19個(gè)波段中的15個(gè),頻率利用率不僅不高,而且在頻率規(guī)劃中的同一頻率和相鄰頻率的距離相對(duì)較近,頻率也相對(duì)接近，很容易引起相同頻率和相鄰頻率的干擾。另外,由于地址相同，網(wǎng)絡(luò)B使用等距頻率共享(即A網(wǎng)TCH與網(wǎng)絡(luò)B頻率差為6,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)B的頻率差也為6[8]。在直放站領(lǐng)域,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)B運(yùn)用了相同的電纜和天線,因此既有可能發(fā)生模塊間的干擾。從實(shí)際分析的角度來(lái)看在2007年3月至2007年10月的青藏鐵路的機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，從A接口和AbisPRI接口的監(jiān)控系統(tǒng)收集與分析數(shù)據(jù),觀察到系統(tǒng)中存在許多干擾問(wèn)題,甚至嚴(yán)重的區(qū)段都造成了通信中斷。分析和解決敢于問(wèn)題對(duì)于確保青藏鐵路GSM-R鐵路通信系統(tǒng)的正常和高質(zhì)量的運(yùn)行尤為重要。3.2.3青藏鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用(1)GSM-R調(diào)度通信GSM-R系統(tǒng)不僅可以提供選呼、組呼和廣播呼叫，同時(shí)也具有調(diào)度功能和多優(yōu)先級(jí)強(qiáng)插強(qiáng)拆功能。為了確保通過(guò)使用車次號(hào)、呼叫機(jī)車號(hào)以及解決基于位置的服務(wù)可以使用智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使調(diào)度員和駕駛員之間的雙向通信和雙工可以很輕松的實(shí)現(xiàn)[9]。而且也可以調(diào)制傳統(tǒng)的數(shù)字通信和“兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)合二為一的”無(wú)線通道。圖3.10調(diào)度通信組網(wǎng)圖(2)GSM-R的專用移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)在鐵路方面成功運(yùn)行GSM-R數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的重要方法的其中一條就是解決鐵路編程應(yīng)用問(wèn)題。鐵路規(guī)劃它反映了生產(chǎn)操作運(yùn)輸安全的高度復(fù)雜性和規(guī)律性以及特征，是個(gè)廣泛的系統(tǒng)。運(yùn)輸人員主要包括鐵路，處理服務(wù)，電力服務(wù)，公共工程服務(wù)，公共安全，圍護(hù)和救援服務(wù)等。鐵路各個(gè)企業(yè)之間的獨(dú)立性和相互關(guān)系都體驗(yàn)在這些工作人員的身上。GSM-R系統(tǒng)中提供的呼叫系統(tǒng)、多個(gè)語(yǔ)音呼叫、GSM-R系統(tǒng)語(yǔ)音通話滿足鐵路所需求的彼此獨(dú)立并且相互依賴。3.2.4青藏鐵路車站或區(qū)間的配置青藏線沿路基站類型：鐵路沿線的覆蓋主要是考慮到放置在火車機(jī)車無(wú)線信號(hào)、列車無(wú)線電臺(tái)、壓力調(diào)節(jié)風(fēng)速、廣播電臺(tái)，火車后面的GSM-R移動(dòng)終端等鐵路沿線的無(wú)線訪問(wèn)方法。因?yàn)殍F路沿線的交通量小,但對(duì)速度的要求很高，沿鐵路方向是個(gè)橢圓形。TRX批準(zhǔn)全剩余模式(1+1)或(2+2)。這種類型的基站不僅可以滿足線型覆蓋,還可以減少交付數(shù)量,這對(duì)鐵路來(lái)說(shuō)非常方便。根據(jù)EIRENE24規(guī)范的要求,GSMR覆蓋效果應(yīng)該達(dá)到95%(98dBm)，根據(jù)該規(guī)范,經(jīng)過(guò)技術(shù)計(jì)算,青藏線基站平均空間（900Mhz）為6公里。3.2.5GSM-R無(wú)線列車調(diào)度實(shí)現(xiàn)的方案(一)無(wú)線列調(diào)實(shí)現(xiàn)的基本功能1.調(diào)度員分別于司機(jī)聯(lián)系并調(diào)出車號(hào);2.行車調(diào)度員應(yīng)該向有關(guān)發(fā)運(yùn)部門的所有司機(jī)發(fā)出完整的電話和通告;3.司機(jī)可以打電話給車站的工作人員和車站管轄范圍內(nèi)的所有人，在特殊的緊急情況下，司機(jī)可以優(yōu)先和司機(jī)進(jìn)行交談；4.驅(qū)動(dòng)程序可以從當(dāng)前的調(diào)度部分調(diào)用調(diào)度程序；5.在駕駛員呼叫行車調(diào)度員時(shí),調(diào)度站的設(shè)備必須保證能夠儲(chǔ)存機(jī)車的輸入;6.司機(jī)與相鄰司機(jī)之間的進(jìn)行群組通話的通信;7.附近車站的工作人員之間可以進(jìn)行電話交談;8.系統(tǒng)必須能夠響應(yīng)車站值班員、輔助值班人員、司機(jī)、移動(dòng)駕駛員之間的呼叫;9.調(diào)度中心，車站，和機(jī)車車站都有記錄功能和記錄接口；10.控制指令發(fā)送給駕駛員，并且顯示在機(jī)車平臺(tái)上；11.報(bào)告被發(fā)送并且顯示在控制版面上,而非話音信息則與控制和機(jī)車設(shè)備分開(kāi)打印；12.在控制站設(shè)備和機(jī)車站之間存在雙向傳輸功能可以傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、短數(shù)據(jù)或消息數(shù)據(jù);13.無(wú)線調(diào)節(jié)系統(tǒng)管理器具有集中的遠(yuǎn)程控制和儲(chǔ)存系統(tǒng)，可以處理電臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，它可以被GSM-R網(wǎng)絡(luò)管理中心檢測(cè)到并且可以從網(wǎng)絡(luò)管理中心讀取信息；14.自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能和遠(yuǎn)程診斷功能；15.調(diào)度站的設(shè)備必須在點(diǎn)火的鐵路網(wǎng)中具有手動(dòng)轉(zhuǎn)移功能；16.場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍應(yīng)該使用其能夠執(zhí)行所有無(wú)線鏈功能。（二）GSM-R采用無(wú)線列調(diào)的功能方案GSM-R適用于鐵路的特殊業(yè)務(wù)（列車調(diào)度中的應(yīng)用）因?yàn)殍F路運(yùn)輸需要的特殊需求，所以GSM-R系統(tǒng)進(jìn)行了改變[10]，以下便是在鐵路中所使用的特殊業(yè)務(wù)：

(1)增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)拆業(yè)務(wù)：eMLPP業(yè)務(wù)包括資源的優(yōu)先次序和資源搶占這兩個(gè)方面。優(yōu)先級(jí)是在電話建立的同時(shí)給予這個(gè)呼叫一個(gè)優(yōu)先等級(jí)，并根據(jù)電話建立的日期和類型參與競(jìng)爭(zhēng)和網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)配。在網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有可以使用的資源的情況下，優(yōu)先級(jí)別較高的調(diào)用將占用優(yōu)先級(jí)別較低的調(diào)用所占用的資源鏈條，它也可以表示為具有高優(yōu)先級(jí)別的輸入調(diào)用，由正在進(jìn)行的低優(yōu)先等級(jí)的調(diào)用的用戶斷開(kāi)連接，這就是資源搶占。eMLPP業(yè)務(wù)的活動(dòng)主要由三個(gè)部分組成，分別是：優(yōu)先級(jí)、呼叫建立時(shí)間和資源的保質(zhì)力。調(diào)用的優(yōu)先等級(jí)和設(shè)置時(shí)間類型決定了資源的優(yōu)先級(jí)能力。(2)

語(yǔ)音組呼業(yè)務(wù)(VGCS)概念：群組呼叫服務(wù)使用公共下行鏈路的廣播功能，在沒(méi)有用戶數(shù)量受限制的情況下，允許在同一單元內(nèi)大量的用戶在同一個(gè)商業(yè)頻道上監(jiān)聽(tīng)群組呼叫。在空中接口和信號(hào)連接中的資源可以大量節(jié)省資源通道，從而提高頻率利用率。(3)

語(yǔ)音廣播呼叫(VBS)

①VBS提供單向點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)語(yǔ)音呼叫鏈路。②VBS與VGCS在業(yè)務(wù)的定義，信號(hào)如何通過(guò)和終端需求，呼叫控制等方面有很大的相同之處。兩種業(yè)務(wù)之間最大的不同之處在于：VBS的專業(yè)用戶不能從一個(gè)演講者那里得到一個(gè)演講者，換種說(shuō)法就是，VBS不能改變角色。所以VBS呼叫的投訴這必須是說(shuō)話者，也就是VBS呼叫期間只能有一個(gè)人說(shuō)話。(4)功能尋址(FA)功能尋址的意思是不用他們當(dāng)時(shí)所使用的終端設(shè)備的數(shù)量來(lái)尋址，而是通過(guò)它們當(dāng)時(shí)所扮演的功能角色。至少有幾個(gè)功能地址可以在同一時(shí)間分配給一個(gè)用戶，但只有一個(gè)功能地址可以被分配給一個(gè)用戶，用戶可以注冊(cè)并離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。

（5）基于位置的尋址(LDA)①移動(dòng)用戶對(duì)特定功能的呼叫路由到該用戶當(dāng)前位置有關(guān)的目的標(biāo)地址，這就是基于位置的尋址。例如，當(dāng)一名列車司機(jī)在運(yùn)行列車的過(guò)程中不得不給前調(diào)度員打電話時(shí)，但是他不知道調(diào)度員的電話號(hào)碼，但是他可以使用一個(gè)縮寫(xiě)號(hào)碼來(lái)?yè)艽螂娫?，比如l200。該網(wǎng)絡(luò)確定了這一數(shù)字的縮寫(xiě)和通往合適的收件人的路線。②GSM-R使用特定于單元格的路徑進(jìn)行位置的尋址。使用兩個(gè)參數(shù)用于確定特定的位置的地址，被調(diào)用方的地址的代碼縮寫(xiě)，地層識(shí)別代碼。③執(zhí)行這一功能的主要問(wèn)題是在車站和車站的管轄范圍，小區(qū)ID的分配等，因此，GSM-R網(wǎng)絡(luò)的中央中心很快就會(huì)正確地向他們的目的地提供一個(gè)地址。(三)青藏鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線列調(diào)的方案青藏鐵路中的格拉段雖然是一條新建鐵路段，但是它的調(diào)度