郭 群

（南寧電務段無線車間，廣西 南寧 530000）

淺談GSM-R在鐵路無線列調(diào)中的應用

郭 群

（南寧電務段無線車間，廣西 南寧 530000）

介紹目前鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)，詳細說明采用GSM-R網(wǎng)絡實現(xiàn)無線列調(diào)功能及GSM-R的常用的組網(wǎng)方式。

鐵路；無線列調(diào)；GSM-R

（一）前言

1.無線列調(diào)系統(tǒng)簡介

列車無線調(diào)度電話（簡稱無線列調(diào)）是重要的鐵路行車通信設備，號稱列車行車“三大件”之一，在保證列車正點運行、降低機車能耗、提高通過能力、通告險情、防止事故、救援搶險等各方面都具有重要的作用。無線列調(diào)系統(tǒng)負責列車的位置和運行方向，其工作成員包括行車調(diào)度員、車站值班員、機車司機、運轉(zhuǎn)車長等。無線列調(diào)系統(tǒng)的主要問題是解決“大三角”和“小三角”通信，“大三角”通信是行車調(diào)度員、車站值班員和機車司機之間的通信；“小三角”通信是指車站值班員、機車司機和運轉(zhuǎn)車長之間的通信。

目前無線列調(diào)系統(tǒng)存在的問題：

（1）技術(shù)基礎特別是制式落后。功能擴展十分困難，逐漸不適應現(xiàn)代運輸不斷出現(xiàn)的新業(yè)務，特別是綜合業(yè)務、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?；同頻干擾嚴重，影響了通信質(zhì)量和可靠性；單信道體制已經(jīng)成為投資效益低、功能簡單、不適應高速和提速的主要障礙。

（2）設備型號、種類繁多。由于在無線列調(diào)的不同發(fā)展時期，根據(jù)不同鐵路的不同需求以及當時的技術(shù)水平，無線列調(diào)系統(tǒng)所使用的設備種類、型號各有特色，尤其是我國鐵路覆蓋廣，各地區(qū)的發(fā)展水平也不盡相同。因而沿用至今的設備更是參差不齊。

（3）頻率分散，制式不一。無線列調(diào)系統(tǒng)曾使用的頻段有 150MHZ、160MHZ、413MHZ、450MHZ、460MHZ，運行列車為了完成無線列調(diào)通話，或者車站為了適應所通過列車的設備，需要配置不同頻段、多種制式的設備，這不僅造成了設備利用率低，而且操作復雜。

（4）不能組成大網(wǎng)，功能孤立，通話范圍有限?，F(xiàn)有無線列調(diào)系統(tǒng)的無線覆蓋，取決于電臺的發(fā)射功率，一般只覆蓋車站大小的范圍。此外，現(xiàn)在無線列調(diào)多采用調(diào)頻方式，同一地區(qū)內(nèi)的干擾嚴重。在現(xiàn)場考察中我們了解到，調(diào)度員、車站值班員外的話音通信背景噪聲很大，甚至淹沒了正常通話，給工作人員帶來了很大的不便。

（5）大三角通信的實現(xiàn)復雜。大三角通信是行車調(diào)度員、機車司機和車站值班員之間的通話，但現(xiàn)在的無線列調(diào)系統(tǒng)需要行車調(diào)度員先經(jīng)過選車站然后才能呼叫機車司機，這主要是受限于設備和組網(wǎng)方式的落后，而造成操作復雜。

因此，現(xiàn)代鐵路的發(fā)展需要建立更加先進的無線列調(diào)系統(tǒng)，以滿足不斷增加的行車指揮業(yè)務需求。GSM-R是在 GSM蜂窩系統(tǒng)上增加了調(diào)度通信功能和適合高速環(huán)境下使用的要素，能滿足國際鐵路聯(lián)盟提出的鐵路專用調(diào)度通信的要求。由于 GSM-R可實現(xiàn)跨國界的高速和一般列車之間的通信，能將現(xiàn)有的鐵路通信應用融合到單一網(wǎng)絡平臺中，以減少集成和運行費用，而且GSM-R是由已標準化的設備改進而成，GSM平臺上已經(jīng)提供了大量的業(yè)務，因而引入鐵路專用的功能時，只需最低限度地改動，故能保證價格低廉的實現(xiàn)、性能可靠的運行。

下面介紹采用GSM-R網(wǎng)絡實現(xiàn)無線列調(diào)功能。

（二）采用GSM-R網(wǎng)絡實現(xiàn)無線列調(diào)功能

1.GSM-R滿足無線列調(diào)需求的功能和業(yè)務

GSM-R除支持所有的GSM電信業(yè)務和承載業(yè)務外，為了滿足鐵路指揮調(diào)度的需求，增加了集群通信功能，在 GSM標準中定義為高級語音呼叫項目，即 ASCI（Advanced speech call item）功能。它包括三種業(yè)務，優(yōu)先級業(yè)務eMLPP(enhanced Multi-Level Precedence and Preemption)、語音組呼業(yè)務(Voice Group Call Service)和語音廣播業(yè)務VBS（Voice Broadcast Service）。除了包括這三種業(yè)務外，為了實現(xiàn)鐵路運營應用，GSM-R還包括另外一些鐵路所特有的功能，即功能尋址，基于位置的尋址等。

（1）優(yōu)先級業(yè)務

eMLPP業(yè)務規(guī)定了在呼叫建立或越區(qū)切換時呼叫接續(xù)的不同優(yōu)先級，以及資源不足時的資源搶占能力。該業(yè)務包含兩個方面：優(yōu)先級和資源搶占。優(yōu)先級是指在呼叫建立時給該呼叫指配一個優(yōu)先級別，該呼叫以此級別參與網(wǎng)絡資源的競爭與調(diào)配；資源搶占是指當網(wǎng)絡沒有空閑資源可用時，具有較高優(yōu)先級的呼叫將搶占正在被較低優(yōu)先級呼叫占用的信道資源，還可以表現(xiàn)為被叫用戶斷開正在進行的低優(yōu)先級呼叫而接聽高優(yōu)先級的呼入呼出。這種業(yè)務提供了一種強制能力，符合無線列調(diào)通信的調(diào)度特點。

（2）語音組呼業(yè)務（VGCS）

這種業(yè)務允許一種由多方參加（GSM-R移動臺或固網(wǎng)電話）、一人講話、多方聆聽的語音的通信方式，工作于半雙工模式下。參與同一個VGCS通信的移動用戶可以分布在多個蜂窩小區(qū)內(nèi)，用一個組功能碼（組ID）來呼叫所有該組成員。一個特定的VGCS通信由組功能碼（簡稱組ID）和組呼區(qū)域唯一確定。組ID與組呼區(qū)域的結(jié)合稱做組呼參考，即組呼參考唯一的確定一個VGCS通信。組ID標識該組的功能，即由哪些身份的成員參加；組呼區(qū)域是指VGCS通信所覆蓋的地理范圍，以無線蜂窩小區(qū)為基本單位。呼叫建立之后，講話人可以改變，組內(nèi)成員一般是收聽組呼，一旦VGCS發(fā)起人停止講話，系統(tǒng)示意其釋放上行信道，所有的組內(nèi)成員都被通知，如果其他人想成為下一個講話人，可使用 PTT功能來申請上行信道。VGCS業(yè)務突破了GSM網(wǎng)絡點對點通信的局限性，能夠以簡捷的方式建立組呼叫，實現(xiàn)調(diào)度指揮、緊急通知等特定功能，尤其適用于鐵路的行車指揮調(diào)度部門。

（3）語音廣播呼叫（VBS）

允許一個業(yè)務用戶，將話音或者其他用話音編碼傳輸?shù)男盘柊l(fā)送到某一個預先定義的地理區(qū)域內(nèi)的所有用戶或者用戶組。顯然，它工作于單工模式下。VBS中的講話者沒有像VGCS中的角色轉(zhuǎn)換，就是說，講話者（發(fā)起者）只能講，聽話者（接收者）只能聽，因而可以看作是VGCS的最簡單形式。它也是用組功能（組ID）來呼叫所有該組成員。同語音組呼業(yè)務一樣，語音廣播呼叫也提供了點對多點呼叫的能力，適于鐵路的行車調(diào)度。

（4）功能尋址（Functional Addressing ,FA）

功能尋址是指用戶可以由它們當時所擔當?shù)墓δ芙巧?，而不是它們所使用的終端設備的號碼來尋址。在同一時刻，至少可以為一個用戶分配若干功能地址，但只能將一個功能地址分配給一個用戶。用戶可以向網(wǎng)絡注冊和注銷功能地址。舉個例子來說，可以給每列正在運行的列車的運轉(zhuǎn)車長分配一個功能號，結(jié)構(gòu)為車次號+車長功能代碼（如03）。于是，26次列車運轉(zhuǎn)車長的功能號為2603。當26次列車從起點站出發(fā)時，運轉(zhuǎn)車長必須向網(wǎng)絡注冊該功能號，網(wǎng)絡負責將該功能號與他當時所使用的電臺的真實號碼對應起來。當車站值班員要呼叫 T26次列車的運轉(zhuǎn)車長時，他不必知道該車長姓甚名誰，也不必知道該車長使用的電臺的號碼，他只要向網(wǎng)絡請求“我要呼叫2603”，網(wǎng)絡查詢其數(shù)據(jù)庫，將2603對應到一個真實的電話號碼，并建立該呼叫。這種功能簡化了呼叫的操作，能夠提高鐵路工作人員的工作效率。

（5）基于位置的尋址 LDA（Location Dependent Addressing）

是指網(wǎng)絡將移動用戶發(fā)起的用于特定功能的呼叫，路由到一個與該用戶當前所處位置相關(guān)的目的地址，正確的調(diào)度員或車站值班員由主叫移動用戶當時所處的位置來確定。如無線列調(diào)中的“大三角”通信，移動臺要呼叫的調(diào)度員取決于移動用戶當前所處的位置。以南寧調(diào)度所為例，當列車運行到寧局調(diào)度所管轄車站范圍內(nèi)的時候，司機需要呼叫南寧站調(diào)度員時，他并不需要知道調(diào)度員的的電話號碼，只需要呼叫代表調(diào)度員身份的短號碼如1200向網(wǎng)絡發(fā)起呼叫請求。網(wǎng)絡識別該短號碼，并將其路由到南寧調(diào)度所的調(diào)度員。這種功能用于移動用戶呼叫特定的固定用戶（調(diào)度員和車站值班員）。

2.組網(wǎng)方式

在 GSM-R規(guī)范中，對調(diào)度臺和機車臺的實現(xiàn)進行了詳細規(guī)定，而車站臺是中國鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)中特有的部分，因此，在 GSM-R網(wǎng)絡上實現(xiàn)中國鐵路無線列調(diào)需要增加一個車站臺，完成語音和數(shù)據(jù)通信，同所轄區(qū)域內(nèi)列車、調(diào)度員通信。

利用 GSM-R無線列調(diào)組網(wǎng)，既可以完全利用無線方式，也可以同有線方式結(jié)合起來，共同完成調(diào)度通信任務。事實上，在鐵路上的有線通信已經(jīng)比較完善，因此完全可以利用現(xiàn)在的有線資源，構(gòu)成GSM-R+FAS，即固定用戶接入交換機的無線/有線混合網(wǎng)絡。

鐵路沿線采用無線覆蓋，機車上采用無線終端，車站臺和調(diào)度臺都是有線終端。采用有線/無線組網(wǎng)方式如圖1所示。

圖1 無線列調(diào)無線/有線方式組網(wǎng)圖

其中，車站臺和調(diào)度臺通過FAS連接到GSM-R移動交換（MSC）上，從而實現(xiàn)有線和無線用戶的通信。

（三）結(jié)語

相對于現(xiàn)有的模擬無線列調(diào)方式、GSM-R無線列調(diào)系統(tǒng)有著無可比擬的優(yōu)勢：

1.GSM-R是數(shù)字系統(tǒng)，可以利用糾錯、檢錯及話音編碼等手段提高話音質(zhì)量，抗干擾能力強，可以利用加密機制使系統(tǒng)保密性更好，可靠性更高。

2.方案中無線和有線結(jié)合的方式，既充分體現(xiàn)了 GSM-R的優(yōu)勢，又充分利用了現(xiàn)有的有線通信資源，節(jié)省投資。

3.采用蜂窩機制，可以有效的利用無線頻點和通信電纜資源，擴大覆蓋范圍，提高系統(tǒng)容量；GSM-R具有ISDN特性，可以支持多種應用，便于擴展無線列強功能；各種先進技術(shù)如功能尋址，基于位置的尋址，優(yōu)先級的使用使無線列調(diào)功能更加強大。

4.因為只有一種系統(tǒng)，對于運營者來說維護成本更低，而且在不同的鐵路網(wǎng)之間具有互操作性。

5.可以采用靈活設置完成雙工和半雙工通信，實現(xiàn)大三角和小三角通信更容易。

6.除了可以用無線列調(diào)，GSM-R還可以為鐵路部門提供一個完善的移動通信平臺，為通信信號一體化構(gòu)造一個統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡，降低鐵路部門在通信上的投資；同時，在這個平臺上的各種應用還可以提高網(wǎng)絡的利用率，提高投資回報率。

[1]鐵道部.TB/3052-2002,列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)制式及主要技術(shù)條件[S].北京:中國鐵道出版社,2002(5).

[2]鐵路 GSM-R 數(shù)字移動通信系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

U285.21+1

A

1008-1151(2011)04-0028-02

2011-01-25

郭群（1978－），女，廣東梅州人，南寧鐵路局南寧電務段無線車間助理工程師，研究方向為鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)改造。