張羽白

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100073）

既有線改造GSM-R系統(tǒng)資源配置方案研究

張羽白

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100073）

根據(jù)工信部要求，國家將停止對(duì)450～470 MHz頻段在無線列調(diào)系統(tǒng)的支配，全線將使用GSM-R系統(tǒng)替換450 MHz無線列調(diào)通信系統(tǒng)，7萬多km的既有線路450 MHz無線系統(tǒng)面臨更新改造問題。因此，提出一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)可靠同時(shí)又切實(shí)可行的GSM-R系統(tǒng)資源冗余配置方案非常關(guān)鍵。結(jié)合鐵路工程實(shí)例，探討鐵路冗余資源配置方案的研究，希望對(duì)未來既有線改造方案有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

既有線改造；GSM-R系統(tǒng)；資源配置；450 MHz無線列調(diào)

1 概述

目前我國采用450 MHz無線通信系統(tǒng)的線路約7萬多km，無線列調(diào)通信系統(tǒng)自二十世紀(jì)60年代用于鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)指揮，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的運(yùn)用和發(fā)展，已難以跟上現(xiàn)有鐵路運(yùn)輸信息化的發(fā)展。

自2003年以來， GSM-R系統(tǒng)已形成了較為完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，包括綜合、系統(tǒng)、工程、設(shè)備、應(yīng)用業(yè)務(wù)、設(shè)備測(cè)試、接口及測(cè)試、運(yùn)營維護(hù)等8大類，指導(dǎo)工程建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)工作，為GSM-R發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件。

根據(jù)工信部無［2013］157號(hào)文要求，國家將停止對(duì)450～470 MHz頻段的支配，全線將使用GSM-R系統(tǒng)替換450 MHz無線列調(diào)通信系統(tǒng)，7萬多km的既有線路450 MHz無線系統(tǒng)面臨更新改造問題，需要大量資金投入，建設(shè)周期長。2014年中國鐵路總公司組織相關(guān)單位研究并完成《既有普速鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)改造GSM-R系統(tǒng)方案優(yōu)化指導(dǎo)意見》（鐵總運(yùn)函［2014］31號(hào)）。為逐步推進(jìn)全線GSM-R工程改造工作，開展既有線現(xiàn)有資源配置運(yùn)用相關(guān)研究十分必要。本文以呼和浩特鐵路局包惠線工程為例，研究既有線改造中GSM-R系統(tǒng)通信資源冗余配置方案。

2 包惠線GSM-R系統(tǒng)資源配置方案

2.1 線路概況

包惠線既有無線列調(diào)系統(tǒng)為2009年投入使用，既有450 MHz無線列調(diào)系統(tǒng)采用B1制式，全線共計(jì)27套車站電臺(tái)、27套調(diào)度命令轉(zhuǎn)接器、22套光纖直放站近端機(jī)、48套光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)，在打拉亥—哈業(yè)、白彥花—公廟子區(qū)間仍在使用首尾臺(tái)的方式解決區(qū)間弱場(chǎng)覆蓋，區(qū)間沒有平交道口。

目前，無線列調(diào)設(shè)備故障率逐年升高，技術(shù)較為落后，部分區(qū)間仍在使用點(diǎn)頻、窄帶的首尾中繼電臺(tái)，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令、車次號(hào)傳送等功能，極大的影響行車效率，存在較大安全隱患。因此，既有無線列調(diào)系統(tǒng)亟待改造為GSM-R系統(tǒng)，保證鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需要。

2.2 GSM-R系統(tǒng)

GSM-R系統(tǒng)包括核心網(wǎng)、無線、網(wǎng)管等系統(tǒng)。

1）核心網(wǎng)

西雅圖通過收集并分析從市區(qū)建筑物管理系統(tǒng)中得來的眾多數(shù)據(jù)集，通過預(yù)測(cè)分析，找出哪里可以減少能源使用，或者根本不需要使用能源。項(xiàng)目的目標(biāo)是將該地區(qū)的電力消耗減少25%。

呼和局現(xiàn)有1套核心網(wǎng)設(shè)備，在張?zhí)畦F路工程中設(shè)置，采用華為公司設(shè)備，包括MSC/VLR/ SSP/GCR、SGSN、GGSN、GRIS以及網(wǎng)管設(shè)備等。2012年建成，并與全路GSM-R核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

MSC基于R4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，容量為17 000用戶；SSP設(shè)備1套，與MSC合設(shè)。MSC剩余端口251個(gè)。SGSN（Gb）剩余端口10個(gè)，SGSN（Gr）剩余端口4個(gè)，SGSN（Gn）剩余端口6個(gè)。

GPRS設(shè)備1套（SGSN、GGSN設(shè)備），用戶容量為2 550用戶， GPRS接口服務(wù)器（GRIS）1套（含主、備用）。

移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)網(wǎng)管1套，包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)操作維護(hù)中心（OMC-S）、通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)操作維護(hù)中心（OMC-D）等設(shè)備。

既有線改造時(shí)，只考慮涉及到本線接入所引起的核心網(wǎng)設(shè)備擴(kuò)容。

2）無線子系統(tǒng)

呼和局管內(nèi)主要有3個(gè)樞紐：呼和浩特、包頭和集寧。目前已建設(shè)4個(gè)BSC，其中呼和浩特設(shè)置3個(gè)，包頭設(shè)置1個(gè)。如表1所示。

表1 呼和局BSC設(shè)置概況

包惠線GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)采用普通單網(wǎng)覆蓋方案，通過覆蓋預(yù)測(cè)計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，分別采用新設(shè)宏基站或分布式基站方式解決區(qū)間覆蓋問題。

無線覆蓋指標(biāo)要求如表2所示。

表2 無線覆蓋指標(biāo)要求

繁忙車站基站話務(wù)量預(yù)測(cè)如表3 所示。

表3 忙時(shí)話務(wù)量預(yù)測(cè)

一般車站基站話務(wù)量預(yù)測(cè)如表4所示。

區(qū)間基站話務(wù)量預(yù)測(cè)如表5所示。

綜上所述，區(qū)間基站類型應(yīng)為O1或O2，一般車站應(yīng)為O2，繁忙車站可根據(jù)業(yè)務(wù)量設(shè)置為O2或O3。

本工程在包頭西通信工區(qū)新設(shè)BSC/PCU及TRAU一套，用于管理包惠線新設(shè)BTS和分布式基站。

原則上車站設(shè)置基站，可充分利用既有機(jī)房、外電以及鐵塔等資源。

無線覆蓋可采用分布式基站或宏基站+光纖直放站兩種方式對(duì)區(qū)間弱場(chǎng)進(jìn)行覆蓋，以烏海西—烏海區(qū)間為例，按照新設(shè)分布式基站方式，在烏海西新設(shè)BBU帶3個(gè)RRU可對(duì)13 km彎道、路塹區(qū)段進(jìn)行拉遠(yuǎn)覆蓋，按照新設(shè)直放站遠(yuǎn)端機(jī)的方式，通過新設(shè)一個(gè)宏基站信源，一個(gè)直放站近端機(jī)帶9個(gè)直放站遠(yuǎn)端機(jī)可對(duì)區(qū)間13 km范圍拉遠(yuǎn)覆蓋，會(huì)增加區(qū)間設(shè)備點(diǎn)數(shù)量。

表4 話務(wù)量預(yù)測(cè)

表5 區(qū)間基站話務(wù)量預(yù)測(cè)

綜合考慮技術(shù)（克服多徑干擾的能力、覆蓋距離、底噪累加、可靠性）及工程投資等因素，建議優(yōu)先采用分布式基站覆蓋方式，如圖1所示。

圖1 分布式基站覆蓋示意圖

BSC與BTS之間采用環(huán)形組網(wǎng)方式，按3～5個(gè)基站組成一個(gè)2 Mbit/s傳輸環(huán)接入BSC，分布式基站與宏基站分別組環(huán)。

若新設(shè)的基站設(shè)備與既有普速鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)基站為同廠家設(shè)備，可以利用既有設(shè)備網(wǎng)管。若不是同廠家設(shè)備，則考慮在鐵路局所在地（呼和浩特）GSM-R中心機(jī)房新設(shè)OMC-R網(wǎng)管服務(wù)器1套，在包頭西車間、臨河車間、烏海車間設(shè)置OMC-R網(wǎng)管終端，共計(jì)3套。

本工程為包頭西、烏海、臨河庫檢點(diǎn)配置機(jī)車出入庫檢測(cè)設(shè)備，并獨(dú)立設(shè)置庫檢專用基站。

3 小結(jié)

本文利用包惠線既有無線列調(diào)系統(tǒng)改造GSM-R系統(tǒng)工程為例，重點(diǎn)對(duì)改造工程中GSM-R系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)合路局現(xiàn)有GSM-R系統(tǒng)資源對(duì)核心網(wǎng)及無線子系統(tǒng)的資源配置方案進(jìn)行了描述，旨在提出一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)可靠又切實(shí)可行的GSM-R系統(tǒng)資源冗余配置方案，希望為后續(xù)改造工程提供參考。

［1］鐵建設(shè)［2007］92號(hào) 鐵路GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］.

［2］工信部無［2013］157號(hào) 工業(yè)和信息化部關(guān)于無線電臺(tái)站規(guī)范化管理若干問題的通知［S］.

［3］鐵總運(yùn)函［2014］31號(hào) 既有普速鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)改建GSM-R系統(tǒng)方案優(yōu)化指導(dǎo)意見［S］.

According to the requirements of Ministry of Industry and Information Technology of the People's Republic of China， the GSM-R system will be used instead of the 450MHz wireless train dispatching system because 450-470MHz band will be forbidden to use for wireless train dispatching systems for Chinese railways. So over 70，000km of existing lines with 450MHz wireless systems will be reconstructed. It is very necessary to present a GSM-R system resources redundant confi guration scheme being relatively economical， reliable and feasible. This paper takes actual railway projects as examples to discusses railway resources allocation schemes， hopefully providing some reference and guidance for the future reconstruction of existing lines.

reconstruction of existing lines； GSM-R system； resource allocation scheme

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.06.013

2015-06-30）

中國鐵路總公司重點(diǎn)課題項(xiàng)目（2014X005-G）