■ 鐘章隊

截至2010年底，我國鐵路營業(yè)里程達9.1萬km，已投入運營的高鐵8 358 km，在建高鐵規(guī)模1萬多km；到2015年，我國將基本建成發(fā)達完善的鐵路網(wǎng)，鐵路營業(yè)里程達到12萬km以上，其中高鐵1.6萬km以上，西部鐵路將達到5萬km以上。

我國鐵路技術(shù)裝備政策確定建設和發(fā)展鐵路專用移動通信系統(tǒng)（GSM-R），速度300 km/h以上的高速鐵路建設基于GSM-R的CTCS-3級列車控制系統(tǒng)。

1 我國鐵路對GSM-R系統(tǒng)的需求

鐵路的高速移動性、服務綜合性、信息傳輸?shù)奶厥庖?，以及不斷增加的營運需求等對GSM-R系統(tǒng)提出多種業(yè)務需求[1-3]?？傮w來說，這些業(yè)務需求具體包括：

（1）話音業(yè)務：點對點呼叫、語音組呼、鐵路緊急呼叫、廣播呼叫和多方通信；

（2）數(shù)據(jù)業(yè)務：電路域數(shù)據(jù)業(yè)務、分組域數(shù)據(jù)業(yè)務、短消息；

（3）智能網(wǎng)業(yè)務：功能尋址、（精確）位置尋址；

（4）補充業(yè)務：主叫號碼顯示、呼叫限制等；

（5）高級補充業(yè)務：增強型多優(yōu)先級強插與強拆、無結(jié)構(gòu)補充業(yè)務數(shù)據(jù)（USSD）、功能號顯示；

（6）支持基本業(yè)務的功能：呼叫控制、用戶識別鑒權(quán)、信令單元的保密、接入矩陣等；

（7）支持移動性操作的功能：位置登記、切換、漫游、呼叫重建；

（8）呼叫處理的附加功能：用戶與業(yè)務管理、業(yè)務的安全保密、支持雙音多頻信號（DTM F）、組呼靜音和取消靜音。

在以上業(yè)務需求的基礎上，GSM-R系統(tǒng)的主要應用包括：機車同步操作控制系統(tǒng)的信息傳輸；列車控制系統(tǒng)的信息傳輸；調(diào)度通信；無線車次號信息/CTC調(diào)度命令的傳送；列車尾部風壓信息傳送；機車綜合監(jiān)測信息傳送（弓況、工況、軸溫等）；客車運行安全監(jiān)測系統(tǒng)（TCDS）信息傳送等。

2 GSM-R技術(shù)在我國鐵路的研究發(fā)展歷程

GSM-R在我國經(jīng)過理論研究與探索、技術(shù)決策、技術(shù)實踐、標準制定等階段，目前處在網(wǎng)絡建設和運營階段。

2.1 研究與探索

1994年我國京滬高速鐵路可行性研究啟動了新一代鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)的探索，1996年開展了高速鐵路無線列車控制技術(shù)和基于無線傳輸?shù)陌踩畔⑼ǖ兰夹g(shù)研究，推動了我國鐵路向信息化和自動化融合發(fā)展。

2.2 技術(shù)決策

1990年，我國鐵路與西門子公司（現(xiàn)諾基亞-西門子公司）、國際鐵路聯(lián)盟（UIC）和歐洲鐵路部門等單位多次就GSM-R技術(shù)及發(fā)展進行深入交流與合作。鐵道部針對鐵路數(shù)字移動通信技術(shù)體制展開了廣泛論證，并于2002年確定建設和發(fā)展GSM-R技術(shù)裝備政策。2003年2月，鐵道部建立了GSM-R應用與模擬實驗室。2003年9月22日，我國信息產(chǎn)業(yè)部（現(xiàn)工業(yè)和信息化部）無線電管理局批準885～889 M Hz/930～934 M Hz為鐵路GSM-R使用頻段。

2.3 技術(shù)實踐：高原、重載、高速

2003年6月，開始建設青藏鐵路、大秦鐵路和膠濟鐵路3條GSM-R線路，研究和探索GSM-R技術(shù)在高原鐵路、重載鐵路和高速鐵路上的應用。

青藏鐵路格拉段應用多種先進技術(shù)，采用雙交換機、同站址雙基站無線覆蓋方式，GSM-R網(wǎng)絡達到可靠性、有效性、可維護性、安全性（RAM S）等技術(shù)指標要求，實現(xiàn)了基于無線通信的列車控制系統(tǒng)（ITCS）安全數(shù)據(jù)傳輸、調(diào)度通信、CTC數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務和功能。

大秦重載鐵路采用GSM-R技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡化無線機車同步操作控制，開行1萬t，1.5萬t和2萬t重載組合列車，線路年運量顯著提升。

膠濟鐵路地處我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，運輸繁忙，線路最高速度250 km/h，采用GSM-R技術(shù)實現(xiàn)高速移動條件下的調(diào)度通信、CTC數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務和功能。

GSM-R技術(shù)在高原鐵路、重載鐵路和高速鐵路的研究與探索、應用與實踐中積累了大量的科學數(shù)據(jù)，為GSM-R技術(shù)標準制定和工程建設奠定了基礎。

2.4 標準制定

2003年9月，鐵道部啟動GSM-R技術(shù)規(guī)范和標準的制定工作，并對我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡工程建設可行性進行論證，組織編制了GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡建設規(guī)劃。

2.5 網(wǎng)絡建設與運營

2007年，GSM-R系統(tǒng)進入運營階段。截至2010年12月底，我國已經(jīng)開通運營京津城際、武廣、鄭西、滬寧、滬杭等速度300 km/h以上的高速鐵路，合寧、石太、合武、甬臺溫、溫福、福廈等速度250 km/h的客運專線，這些線路均建設了GSM-R系統(tǒng)。

3 GSM-R技術(shù)裝備的研制

GSM-R技術(shù)在我國的相應標準制定已日趨完善，形成適用于鐵路系統(tǒng)的技術(shù)體系。鐵路系統(tǒng)對GSM-R網(wǎng)絡有特殊的要求。因此GSM-R在設備構(gòu)成和功能上與現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡有所不同，除GSM-R核心網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡設備外，我國在高速鐵路無線網(wǎng)絡優(yōu)化設備、重載鐵路無線通信設備等GSM-R技術(shù)設備方面均有創(chuàng)新。高速鐵路無線網(wǎng)絡優(yōu)化設備包括GPRS接口服務器（GRIS）和GPRS歸屬服務器（GROS）、GSM-R接口監(jiān)測系統(tǒng)、SIM卡及管理系統(tǒng)、場強、QoS和路測等測量設備、直放站和漏纜監(jiān)測設備等。

3.1 核心網(wǎng)設備

G S M-R系統(tǒng)的核心設備是移動交換子系統(tǒng)（SSS），主要包括移動業(yè)務交換中心（M SC）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AuC）、設備識別寄存器（EIR）、互聯(lián)功能單元（IW F）、組呼寄存器（GCR）、短消息服務中心（SMSC）和確認中心（AC）等[4]。

核心網(wǎng)設備主要功能包括：GSM-R系統(tǒng)的基本交換功能、呼叫接續(xù)功能及用戶數(shù)據(jù)管理和移動性管理，提供基本的話音呼叫業(yè)務和電路域數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。

3.2 GRIS/GROS

GRIS和GROS是高速鐵路網(wǎng)絡優(yōu)化和鐵路信息化的重要組成設備。GRIS是連接GSM-R/GPRS網(wǎng)絡與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的核心設備，實現(xiàn)車-地各種分組數(shù)據(jù)信息的高效、可靠傳輸。GROS為全路所有綜合無線通信設備（CIR）和GRIS提供查詢歸屬GRIS IP地址功能，配合GPRS接口服務器實現(xiàn)車-地各種分組數(shù)據(jù)信息的傳輸。

GRIS和GROS設備保障了2006年7月1日青藏鐵路開通及開通后4年多的正常運營，并實現(xiàn)了CTC/TCDS業(yè)務、工務晃車信息業(yè)務和地理信息系統(tǒng)業(yè)務。2008年濟南、上海GRIS實現(xiàn)互聯(lián)，成功保障京津城際鐵路正式通車。2009年1月，太原鐵路局GRIS設備實現(xiàn)軟、硬件擴容，滿足了石太高速鐵路的業(yè)務需求，實現(xiàn)了太原GRIS與北京GROS的互聯(lián)。

3.3 GSM-R接口監(jiān)測系統(tǒng)

GSM-R接口綜合監(jiān)測系統(tǒng)是一個集信令采集分析、數(shù)據(jù)采集分析、在線用戶監(jiān)視、網(wǎng)絡狀況監(jiān)視、查詢分析、中斷統(tǒng)計和日志圖表等多種功能為一體的綜合性無線網(wǎng)絡監(jiān)視分析系統(tǒng)，可應用于鐵路各類列控系統(tǒng)，包括ITCS系統(tǒng)、LOCOTROL系統(tǒng)和CTCS-3級列控系統(tǒng)。

GSM-R接口監(jiān)測系統(tǒng)由Abis接口監(jiān)測系統(tǒng)、A接口監(jiān)測系統(tǒng)、PRI接口監(jiān)測系統(tǒng)、綜合分析系統(tǒng)、位置跟蹤系統(tǒng)和時間同步系統(tǒng)組成（見圖1）。

（1）Ab is 接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個功能實體基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口。此接口支持所有向用戶提供的服務，并支持對BTS無線設備的控制和無線頻率的分配。

（2）A接口定義為網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間（MSC—TRAU之間）的通信接口[5]。此接口傳遞移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續(xù)管理等信息。

（3）PRI接口定義為CTCS-3級列控系統(tǒng)無線閉塞中心（RBC）與GSM-R系統(tǒng)之間的通信接口。此接口傳遞的信息包括列控相關(guān)的消息與數(shù)據(jù)。

GSM-R網(wǎng)絡的接口監(jiān)測系統(tǒng)可以對GSM-R網(wǎng)絡所有CTCS-3級列控系統(tǒng)用戶Ab is接口、A接口和PRI接口的信令進行實時跟蹤和記錄，可以對BSC與BTS之間2 M環(huán)的傳輸閃斷的實時監(jiān)測與記錄，可以實時顯示與記錄所有CTCS-3級列控系統(tǒng)用戶通信過程的電平值、電平質(zhì)量、TA值等參數(shù)。

應用在青藏鐵路格拉段的GSM-R網(wǎng)絡接口監(jiān)測系統(tǒng)可以在完全不影響網(wǎng)絡正常運行的情況下對網(wǎng)絡進行監(jiān)視，通過對全線ITCS用戶接口信令和數(shù)據(jù)的實時跟蹤和記錄，監(jiān)測ITCS用戶的所有通信事件，能夠獲得車載通信單元通信流程，實時監(jiān)視各個采集鏈路狀態(tài)，還可以查詢原始信令，用戶信令、切換事件、中斷事件、告警情況等，導出excel報表，從而對通信中斷等故障給出詳細的原因分析和判斷，定位網(wǎng)絡故障，有效提高網(wǎng)絡接通率、完善QoS保障體系，自動分析所有在線列車的網(wǎng)絡連接和通信狀況，對保障基于GSM-R網(wǎng)絡的ITCS列控用戶安全有效、穩(wěn)定可靠運行起著十分重要的作用。

3.4 SIM卡及管理系統(tǒng)

GSM-R SIM卡是用戶身份模塊，應用于機車綜合無線通信設備、作業(yè)手持臺、調(diào)車手持臺、通用手持臺、列車控制系統(tǒng)車載通信設備、機車同步操控系統(tǒng)車載通信設備等，可實現(xiàn)機卡分離管理。SIM卡主要的功能有：數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡注冊、鑒權(quán)加密、安全防護等，并配有相應的SIM卡管理系統(tǒng)。

3.5 場強、QoS、路測等測試設備

3.5.1 場強測試設備

場強覆蓋是衡量蜂窩移動通信服務質(zhì)量的重要指標，GSM-R無線網(wǎng)絡場強覆蓋指標用機車車頂全向接收天線的輸入端射頻信號最小可用接收電平Prm in（d Bm）來描述。GSM-R無線網(wǎng)絡場強覆蓋測試儀器主要由測試接收機及天饋系統(tǒng)、測距單元、測試用計算機及相關(guān)測試軟件組成。該儀器應具有良好的抗振性能，并能適應測試車廂的工作環(huán)境。圖2是Grffin場強測試系統(tǒng)[6]，Griffin場強測試儀的主要功能是實現(xiàn)采集、存儲、編輯、統(tǒng)計處理場強數(shù)據(jù)。測量時可以通過連接距離傳感器采用距離觸發(fā)或時間觸發(fā)兩種觸發(fā)方式。

3.5.2 QoS測試設備

網(wǎng)絡QoS指標的高低會直接影響列車無線通信的質(zhì)量和控制系統(tǒng)的穩(wěn)定[7]。GSM-R網(wǎng)絡QoS指標的測試，主要對語音、電路數(shù)據(jù)和通用分組無線服務業(yè)務（GPRS）的指標參數(shù)進行測試。性能參數(shù)包括語音中的呼叫建立時間和呼叫建立失敗概率、電路數(shù)據(jù)中的端到端傳輸時延和GPRS業(yè)務中的吞吐量等。GSM-R網(wǎng)絡QoS測試系統(tǒng)包括測試控制部分、測試終端和機車綜合無線通信設備天線等。

3.6 直放站、漏纜監(jiān)測設備

GSM-R網(wǎng)絡中的中繼傳輸設備包括各種直放站和干線放大器。為了實現(xiàn)對網(wǎng)絡中的中繼設備進行管理，需要采用GSM-R中繼傳輸設備統(tǒng)一管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心、中繼傳輸設備及通信網(wǎng)絡組成，其功能是對GSM-R中繼傳輸設備統(tǒng)一進行遠程監(jiān)控、維護和管理。

漏泄電纜監(jiān)測系統(tǒng)（LRM S）由監(jiān)測主機（LCM）、從機（LCS）和信號接入器3部分組成。LRM S利用實時電纜損耗測量和環(huán)境參數(shù)測量等技術(shù)，對漏纜線路進行實時監(jiān)測、故障及時發(fā)現(xiàn)、信息及時上報，為鐵路無線通信系統(tǒng)可靠運行和列車運行安全提供可靠保障，為維護單位形成維護修和故障修有機結(jié)合的維護規(guī)程，提供手段上的支持，確保漏纜線路安全可靠，很好地解決LXC漏泄電纜及時檢測和事前維護問題。

3.7 重載鐵路無線通信設備

采用GSM-R技術(shù)實現(xiàn)的網(wǎng)絡化無線機車同步操作控制系統(tǒng)由運營設備和支撐設備組成，運營設備包括機車控制單元（LOCOTROL）、車載通信單元（OCU）、地面應用節(jié)點（AN）、GSM-R無線通信網(wǎng)絡、可控列尾裝置等；運營支撐設備包括LOCOTROL地面維護、OCU監(jiān)測及出入庫檢測、AN操作維護終端、GSM-R 網(wǎng)絡管理與維護、可控列尾監(jiān)測及檢測等[8]設備。

在工作期間，通過GSM-R無線網(wǎng)絡，OCU與AN建立電路數(shù)據(jù)連接，并向AN登記編組的主控機車號和自身機車號，以主控機車號作為該編組的識別號。AN為同一編組的所有機車建立一個安全數(shù)據(jù)會議，然后將主控機車OCU發(fā)來的數(shù)據(jù)透明轉(zhuǎn)發(fā)至從控機車OCU，同時將從控機車OCU發(fā)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至主控機車OCU，實現(xiàn)同步。

4 GSM-R技術(shù)創(chuàng)新

“十一五”期間，GSM-R技術(shù)創(chuàng)新遵循理論創(chuàng)新、技術(shù)裝備創(chuàng)新、工程技術(shù)創(chuàng)新、運營維護創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的循環(huán)路線（見圖3），取得了顯著成果。

4.1 重載鐵路GSM-R技術(shù)創(chuàng)新

面臨山區(qū)鐵路通信可靠性、長大下坡道周期循環(huán)制動、長大列車縱向沖動等三大技術(shù)難題，經(jīng)過兩年半的工程建設，采用GSM-R技術(shù)，自主開發(fā)地面應用節(jié)點、機車通信單元等成套傳輸設備，實現(xiàn)了網(wǎng)絡化無線機車同步操控系統(tǒng)，2006年3月18日，在大秦線成功開通運行2萬t重載組合列車。大秦線從年設計運量1億t迅速提升，2006年大秦線年運量達到2.5億t，2007年達到3.0億t，2008年達到3.4億t，2011年預計達到4.5億t以上，經(jīng)濟效益十分明顯。

4.2 高原鐵路GSM-R技術(shù)創(chuàng)新

2007年7月1日，面臨多年凍土、高寒缺氧、生態(tài)脆弱三大世界性難題，經(jīng)過三年半的試驗段科學試驗和工程建設，在青藏鐵路格拉段應用GSM-R技術(shù)實現(xiàn)了ITCS系統(tǒng)，建成了世界上線路最長、海拔最高的青藏高原鐵路，它是我國第一條基于無線通信實現(xiàn)列車運行控制系統(tǒng)的線路，也是第一條應用GSM-R技術(shù)，自主研發(fā)GRIS，實現(xiàn)調(diào)度命令、列車停穩(wěn)信息、列車進路預告信息、無線車次號信息等CTC數(shù)據(jù)傳輸，為后續(xù)新線建設和我國鐵路GSM-R技術(shù)規(guī)范的制定積累了豐富的經(jīng)驗。

4.3 高速鐵路GSM-R技術(shù)創(chuàng)新

GSM-R系統(tǒng)的Qo S指標完全滿足350 km/h條件下CTCS-3級列控系統(tǒng)信息傳輸需求。2009年12月26日、2010年2月6日，武廣、鄭西高速鐵路開通運營，最高運營速度350 km/h，最小追蹤間隔3 m in。這兩條高速鐵路的GSM-R 系統(tǒng)無線網(wǎng)絡優(yōu)化采用接口監(jiān)測系統(tǒng)、場強測試儀、QoS測試儀等先進工具，實現(xiàn)了調(diào)度通信、CTC數(shù)據(jù)和CTCS-3級列控系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢脴I(yè)務。

4.4 GSM-R網(wǎng)絡互聯(lián)互通

2006年8月21日，“GSM-R相關(guān)技術(shù)研究——GSM-R網(wǎng)絡工程互聯(lián)互通功能性測試”項目正式啟動，在北京、廣州、西安聯(lián)網(wǎng)進行測試，目標是根據(jù)互聯(lián)互通測試大綱和3GPP，ETSI，UIC等相關(guān)規(guī)范和要求，驗證本地節(jié)點之間、本地節(jié)點與無線網(wǎng)絡之間C/D/G，A，E，Gr，Gb，Gn，L接口的互聯(lián)互通，解決GSM-R現(xiàn)場組網(wǎng)和高速鐵路建設的急需。

2007年12月29日，GSM-R網(wǎng)絡互聯(lián)互通測試按計劃完成第一階段室內(nèi)靜態(tài)測試工作及試驗，共提交951項測試用例，被測試網(wǎng)絡設備成功通過了互聯(lián)互通測試，制定了8項GSM-R接口技術(shù)條件和測試規(guī)范，基本解決了GSM-R網(wǎng)絡互聯(lián)互通的技術(shù)障礙。

2009年11月30日，GSM-R互聯(lián)互通測試在第一階段靜態(tài)測試的基礎上，根據(jù)北京、武漢、濟南、西安、太原、成都等GSM-R網(wǎng)絡建設需要，利用現(xiàn)場網(wǎng)絡按計劃完成第二階段動態(tài)測試工作及試驗，促進了GSM-R目標網(wǎng)建設的順利進行。

2009年12月，建成GSM-R核心匯接網(wǎng)，實現(xiàn)了互聯(lián)互通，在北京、武漢、西安三地投入使用。

5 GSM-R技術(shù)的演進

GSM-R作為第二代無線通信技術(shù)，其信息傳輸速率、頻譜效率等受到自身的限制，無法滿足未來高速鐵路無線通信系統(tǒng)的總體需求，因此，GM S-R技術(shù)需要向下一代鐵路無線通信技術(shù)演進。

5.1 未來鐵路無線通信技術(shù)的總體需求

我國最新頒布的中長期鐵路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃旨在進一步擴大路網(wǎng)規(guī)模，完善布局結(jié)構(gòu)，提高運輸質(zhì)量。體現(xiàn)了原規(guī)劃快速擴充運輸能力、迅速提高裝備水平的要求，將發(fā)展高速鐵路，提高貨運線路的重載運輸能力，積極發(fā)展西部鐵路建設。因此為適應高速鐵路、重載鐵路、西部鐵路的進一步發(fā)展，需要建立面向新型列車控制系統(tǒng)和鐵路安全保障的“下一代專用寬帶無線移動通信系統(tǒng)”；為適應數(shù)字鐵路、智慧鐵路、物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展，需要發(fā)展無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)、射頻識別（RFID）、云計算、無線通信；為適應高速鐵路網(wǎng)絡、綜合交通網(wǎng)絡等運營要求，需要發(fā)展高速鐵路旅客移動信息服務系統(tǒng)。

隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶對無線通信服務的需求無處不在。我國高速列車長途跨越1 000～3 000 km距離，京滬高速鐵路、京廣港高速鐵路、滬昆高速鐵路、北京（上海、廣州）—烏魯木齊橫跨多個鐵路局。隨著高速鐵路網(wǎng)的形成，滿足鐵路旅客移動信息服務，是高速鐵路網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的需要。

2009年6月，IBM公司在北京成立全球鐵路創(chuàng)新中心，提出“智慧鐵路”發(fā)展策略，其目標是打造安全、高效、綠色、智能的鐵路，利用智能信息管理解決運力緊張、運能浪費、運轉(zhuǎn)低效和運營不安全等問題。智慧鐵路是利用更透徹的感知和度量、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能化三大特點，實現(xiàn)智能信息的網(wǎng)絡化，進而在整個鐵路系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部以及合作伙伴之間實現(xiàn)信息的互聯(lián)和共享，將鐵路基礎設施與互聯(lián)網(wǎng)連接，形成鐵路物聯(lián)網(wǎng)。

未來的通信網(wǎng)絡是一個普遍基于IP的網(wǎng)絡，包括網(wǎng)絡控制、傳輸網(wǎng)絡、信令網(wǎng)絡、交換網(wǎng)絡，移動性管理及應用都會基于IP技術(shù)來提供。高速鐵路無線通信系統(tǒng)也必將普遍使用IP技術(shù)進行轉(zhuǎn)變。旅客移動信息服務、智慧鐵路及通信網(wǎng)絡IP化需求這三股力量正在驅(qū)動著GSM-R系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。

5.2 未來向LTE-R的演進

所有信息產(chǎn)品都有自己的生命周期，現(xiàn)有GSM-R系統(tǒng)還有10～15年產(chǎn)品生命周期，在此之后設備升級、維護和運營等成本將極大增加。在未來3GPP將不會充分支持及維護以GSM Phase2+技術(shù)標準為基礎的GSM-R相關(guān)的產(chǎn)品。高速鐵路飛速發(fā)展，旅客對移動信息服務的需求巨大，智慧鐵路的發(fā)展及通信網(wǎng)絡IP化在驅(qū)動著GSM-R系統(tǒng)向下一代鐵路無線通信系統(tǒng)演進。

未來高速鐵路應用將使用寬帶和多媒體業(yè)務及新的附加業(yè)務，如導航業(yè)務 、遠程急救、視頻監(jiān)控等。其還將支持新型列車控制和多媒體調(diào)度通信、安全監(jiān)控、提供旅客移動信息服務等。GSM-R應當遵循GSM的趨勢演進，引入新的無線通信技術(shù)，提高頻譜利用率、網(wǎng)絡容量和所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時提高實時性，如正交頻分復用技術(shù)（OFDM）、多輸入輸出天線技術(shù)（M IMO）、自組織網(wǎng)絡、認知無線電、協(xié)作中繼、協(xié)同傳輸?shù)?。鑒于3G技術(shù)使用的頻點太高，不能滿足鐵路部門希望經(jīng)濟、實惠地實現(xiàn)網(wǎng)絡在廣泛地域內(nèi)的覆蓋目標，而且在語音業(yè)務上3G技術(shù)與2G技術(shù)并沒有本質(zhì)區(qū)別等諸多因素，UIC明確表示3G技術(shù)不適用于鐵路。因此，未來GSM-R不會過渡到3G，而是直接過渡到“準4G”的LTE-R技術(shù)。UIC認為，已安裝的GSM-R系統(tǒng)可以強化其應用，同時鐵路部門也應大膽創(chuàng)新，向LTE-R演進是GSM-R發(fā)展的必然趨勢。LTE能夠提供簡單、高效、低時延、低造價的網(wǎng)絡，同時可以提供安全的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務。另外，LTE基于全IP的網(wǎng)絡架構(gòu)，允許電信運營商和鐵路運營商共同開發(fā)統(tǒng)一的車-地通信系統(tǒng)，并重用已部署的站點和設備，節(jié)省投資成本。未來5～10年內(nèi)GSM-R系統(tǒng)將與LTE-R系統(tǒng)并存，GSM-R網(wǎng)絡仍然承擔著安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ?，而LTE-R系統(tǒng)將承擔非安全數(shù)據(jù)業(yè)務。再利用大約10年時間，大力發(fā)展LTE-R系統(tǒng)，由兩種系統(tǒng)共存的過渡狀態(tài)向LTE-R系統(tǒng)演進。這樣核心網(wǎng)絡將向去EPS技術(shù)演進，無線網(wǎng)絡設備將采用軟件無線電技術(shù)以適應多模通信的需求。無線一鍵通（POC）功能將代替VGCS/VBS，話音業(yè)務的服務質(zhì)量將進一步提升；安全數(shù)據(jù)業(yè)務將采用分組交換方式。

6 結(jié)束語

我國GSM-R技術(shù)從無到有，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，在我國鐵路廣泛推廣應用，并結(jié)合我國鐵路運輸需要進行了應用創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)裝備研制。通過回顧GSM-R技術(shù)在我國鐵路的發(fā)展歷程，描述GSM-R技術(shù)在我國高速、重載和高原鐵路的創(chuàng)新與應用，重點介紹高速鐵路無線網(wǎng)絡優(yōu)化設備、重載鐵路無線通信設備，圍繞未來鐵路建設和發(fā)展需要，結(jié)合無線通信技術(shù)發(fā)展方向，提出未來我國鐵路無線通信技術(shù)演進路線。

[1] 鐘章隊，李旭，蔣文怡，等. 鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）[M]. 北京：中國鐵道出版社，2003

[2] 鐘章隊，艾渤，劉秋妍，等. 鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）應用基礎理論[M]. 北京：清華大學出版社，北京交通大學出版社，2009

[3] Ka s te ll K，B u g S，N a za ro v A，Ja k o b y R.Im provm ents in Railw ay Comm unication via GSMR[C]. P ro c e e d in g o f Ve h ic u la r Te c h n o lo g y Conference(VTC 2006-Spring)，2006(6)：3026-3030

[4] GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)總體技術(shù)要求（報批稿）[S]

[5] 丁建文，楊焱，鐘章隊. 淺析鐵路GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)互通及測試[J]. 移動通信，2007，31(9)：52-55

[6] Hong W ei，Zhangdui Zhong，Ke Guan，Bo Ai. Path Loss M ode ls in Viaduct and Plain Scenarios o f the High-speed Railw ay[C]. Proceeding of ChinaCOM，2010

[7] Lu Jinghui，Zhu Gang，Ai Bo. Rad io Propagation M easu rem en ts and M ode ling in Railw ay Viaduc t Area[C]. Proceeding of W iCOM，2010：1-5

[8] 耿志修，鐘章隊. 網(wǎng)絡化無線機車同步操作控制的研究與應用[J]. 鐵道學報，2008，30(2)：103-107