鄧世勇

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043）

隨著鐵路建設(shè)高潮的到來，GSM-R系統(tǒng)作為鐵路專用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其大規(guī)模建設(shè)工作正在逐步展開。在編組站地區(qū)，GSM-R系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨著頻率規(guī)劃復(fù)雜、設(shè)備無使用經(jīng)驗(yàn)等難題，因此，如何在編組站地區(qū)進(jìn)行GSM-R系統(tǒng)設(shè)計(jì)，新豐鎮(zhèn)編組站GSM-R系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)無疑具有較強(qiáng)的代表性。

1 工程背景

新豐鎮(zhèn)編組站位于西安市臨潼區(qū)東部，是三級(jí)七場(chǎng)編組站，整個(gè)編組站東西長約11 km，南北寬約800 m。該地區(qū)線路復(fù)雜，編組站北接包西線，南接西康線、寧西線，隴海線橫貫東西；鄭西客運(yùn)專線位于新豐鎮(zhèn)編組站北側(cè)，兩者間距小于1 km，客運(yùn)專線在編組站北側(cè)新設(shè)新臨潼車站。其位置關(guān)系如圖1所示，其中鄭西線、包西線、新豐鎮(zhèn)編組站需建設(shè)GSM-R系統(tǒng)。

2 編組站GSM-R系統(tǒng)功能

GSM-R系統(tǒng)可作為編組站調(diào)車、商檢、車號(hào)、調(diào)車監(jiān)控等業(yè)務(wù)的無線通信平臺(tái)。在調(diào)車業(yè)務(wù)中，需實(shí)現(xiàn)調(diào)車安全數(shù)據(jù)（調(diào)車指令）、語音同時(shí)傳輸（簡(jiǎn)稱數(shù)話同傳），并且數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延不低于500 ms（此要求安全數(shù)據(jù)在電路域傳輸）；而商檢、車號(hào)、列檢等業(yè)務(wù)利用GSM-R既有組呼功能即可滿足其語音無線通信需求；調(diào)車監(jiān)控業(yè)務(wù)需永久占用一條電路域數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；另外，調(diào)車單傳輸、商檢車號(hào)確報(bào)信息傳輸需利用GPRS系統(tǒng)。

數(shù)話同傳利用3GPP的最新組呼（簡(jiǎn)稱1.5組呼）功能實(shí)現(xiàn)。1.5組呼實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。在調(diào)車區(qū)域預(yù)先建立一個(gè)調(diào)車組呼，根據(jù)用戶在調(diào)車組呼中是否傳送語音，可以分為講者和聽者。

講者有一個(gè)專有信道，該專有信道的上行為講者占用，講者通過該信道與網(wǎng)絡(luò)已建立連接，因此講者可通過該專有信道的FACCH發(fā)送數(shù)據(jù)。對(duì)聽者來說，在組呼信道的下行進(jìn)行語音監(jiān)聽，此時(shí)組呼信道的上行是空閑的，如果需要發(fā)送調(diào)車安全數(shù)據(jù)，聽者使用組呼信道上行發(fā)送調(diào)車安全數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)收到調(diào)車安全數(shù)據(jù)后，在組呼區(qū)域的所有組呼信道和講者專有信道的下行FACCH進(jìn)行廣播，這樣，講者和所有正在監(jiān)聽組呼的聽者都可以收到該調(diào)車安全數(shù)據(jù)。

新豐鎮(zhèn)編組站有12臺(tái)調(diào)機(jī)，每臺(tái)調(diào)機(jī)按永久占用2個(gè)信道進(jìn)行設(shè)計(jì)，編組站每個(gè)到發(fā)場(chǎng)室內(nèi)商檢車號(hào)員與其相應(yīng)的室外人員組成一個(gè)組并建立永久組呼信道，編組站GSM-R系統(tǒng)信道需求如表1所示。為滿足調(diào)車、商檢車號(hào)業(yè)務(wù)的通信需求，GSM-R系統(tǒng)需30個(gè)信道，加上BCCH等信道，至少需要4個(gè)載頻。

表1 新豐鎮(zhèn)編組站GSM-R移動(dòng)通信信道需求表

3 編組站GSM-R試驗(yàn)系統(tǒng)介紹

用GSM-R系統(tǒng)滿足編組站的調(diào)車、商檢車號(hào)等業(yè)務(wù)的無線通信需求在路內(nèi)尚屬首次，需要對(duì)此進(jìn)行工程試驗(yàn)驗(yàn)證，為此先期在新豐鎮(zhèn)編組站實(shí)施了GSM-R系統(tǒng)試驗(yàn)工程。

試驗(yàn)工程主要考慮在全編組站能有較好的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋與較大的話務(wù)容納能力，因此，在新豐鎮(zhèn)編組站下行到達(dá)、下行出發(fā)場(chǎng)分別架設(shè)1處O3基站（天線掛高為30 m）。

在試驗(yàn)工程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了編組站GSM-R系統(tǒng)功能試驗(yàn)驗(yàn)證，得出：GSM-R系統(tǒng)采用1.5信道組呼技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)站場(chǎng)調(diào)車通信業(yè)務(wù)的話音和調(diào)車指令信息傳送；采用GSM-R系統(tǒng)的GPRS通信方式，可以實(shí)現(xiàn)車號(hào)、商檢作業(yè)計(jì)劃下達(dá)和信息傳送；在GSM-R系統(tǒng)采用電路域方案，可以滿足調(diào)車作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)車地間監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送的需要。

由于編組站2處O3試驗(yàn)基站在鄭西客運(yùn)專線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋較強(qiáng)，如圖3所示，新豐鎮(zhèn)樞紐地區(qū)需要結(jié)合鄭西客運(yùn)專線進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。

4 編組站GSM-R系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

編組站GSM-R系統(tǒng)組成與一般GSM-R系統(tǒng)組成是一致的，本文主要介紹BSS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩個(gè)難點(diǎn)：頻率規(guī)劃與場(chǎng)強(qiáng)覆蓋設(shè)計(jì)。這是兩個(gè)互相影響的設(shè)計(jì)問題：頻率規(guī)劃好了，場(chǎng)強(qiáng)覆蓋就沒有問題，場(chǎng)強(qiáng)覆蓋好了，也可以解決頻率規(guī)劃問題。

新豐鎮(zhèn)編組站場(chǎng)強(qiáng)覆蓋最小可用接收電平：地面手持臺(tái)接收天線處達(dá)到-92 dBm（滿足95%時(shí)間地點(diǎn)覆蓋概率）；鄭西客專場(chǎng)強(qiáng)覆蓋最小可用接收電平：機(jī)車車頂天線處達(dá)到-92 dBm（滿足95%時(shí)間地點(diǎn)覆蓋概率），另外在上下行鏈路平衡設(shè)計(jì)中，還需要考慮12.3 dB設(shè)計(jì)裕度及3 dB冗余覆蓋裕度。

新豐鎮(zhèn)編組站GSM-R系統(tǒng)的同頻C/I≥12 dB，鄰頻C/I≥-6 dB；鄭西客運(yùn)專線GSM-R系統(tǒng)正常工作時(shí)同頻C/I＞25 dB，鄰頻C/I＞7 dB，降級(jí)工作時(shí)同頻C/I＞15 dB，鄰頻C/I＞-3 dB。

4.1 采用頻率規(guī)劃降低干擾

為了減小鄭西客運(yùn)專線和新豐鎮(zhèn)編組站之間的頻率干擾，采用如下規(guī)劃方式：將沒有鄰頻干擾的頻點(diǎn)分配給離編組站近的客運(yùn)專線基站，有鄰頻干擾的頻點(diǎn)分配給離編組站遠(yuǎn)的客運(yùn)專線基站。

由于客運(yùn)專線頻率規(guī)劃已確定，編組站只能在客運(yùn)專線基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)考慮編組站話務(wù)容量的問題，提出如圖4所示的頻率規(guī)劃方案：編組站架設(shè)1處O4基站，但不用基站天線進(jìn)行覆蓋，全編組站利用多處直放站進(jìn)行微蜂窩覆蓋。

在上述頻率規(guī)劃基礎(chǔ)上控制場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，基本可以滿足該地區(qū)的GSM-R設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但需要使用隔離頻點(diǎn)。

4.2 控制場(chǎng)強(qiáng)覆蓋降低干擾

為滿足前述標(biāo)準(zhǔn)要求，可以利用直放站加定制的前后比很高的定向天線，將編組站1個(gè)O4的覆蓋盡量固定在編組站范圍內(nèi)，則編組站對(duì)鄭西客專的場(chǎng)強(qiáng)干擾可降到較低水平，如此編組站BTS可以利用鄭西客專的相鄰頻點(diǎn)，從而就可以解決頻率規(guī)劃的問題。

采用此種方案前期需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳盡的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試以確定直放站具體數(shù)量與位置，并且后期需要做大量的優(yōu)化工作。

5 其他問題

新豐鎮(zhèn)地區(qū)GSM-R系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在較大的難點(diǎn)，上述方案僅僅從設(shè)計(jì)上解決了問題。但編組站與客專GSM-R接入同一個(gè)MSC，怎樣保證編組站移動(dòng)臺(tái)開機(jī)不接入客專所設(shè)BTS，客專列控移動(dòng)臺(tái)在新豐鎮(zhèn)地區(qū)不接入編組站所設(shè)BTS，則需要在設(shè)備上解決。

如此，則暫時(shí)解決了新豐鎮(zhèn)樞紐地區(qū)GSM-R系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難題，但隨著包西線、寧西線GSM-R系統(tǒng)建設(shè)，隴海線GSM-R系統(tǒng)改造，新豐鎮(zhèn)樞紐地區(qū)GSM-R系統(tǒng)在現(xiàn)有4M帶寬下越來越難設(shè)計(jì)，其他樞紐地區(qū)也會(huì)出現(xiàn)類似的難題，目前能看到的出路就是向國家無委申請(qǐng)更多的GSM-R頻點(diǎn)。

[1]張秀寧．GSM-R網(wǎng)絡(luò)無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)在編組場(chǎng)的應(yīng)用研究[D]．北京：北京交通大學(xué)，2009．

[2]索海艷．GSM-R編組站的互聯(lián)互通及無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[D]．北京：北京交通大學(xué)，2008.