安麗婧

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300142）

1 長大干線合資鐵路GSM-R系統(tǒng)設(shè)計背景

某長大干線合資鐵路跨越7個省，與多條國鐵干支線設(shè)有聯(lián)絡(luò)線，與多條鐵路交叉或并線。根據(jù)鐵路無線通信的特點，本線與國鐵無線通信制式統(tǒng)一才能保證跨線列車無線通信業(yè)務(wù)的正常使用。目前，國鐵主要使用無線列調(diào)和GSM-R兩種制式的無線通信系統(tǒng)。根據(jù)《關(guān)于調(diào)整鐵路專用無線通信業(yè)務(wù)和頻率有關(guān)工作的通知》（鐵總運函〔2014〕31號），由于國家對450 MHz無線列調(diào)頻率使用調(diào)整，新建、改建鐵路不再安排450 MHz無線列調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，全面采用GSM-R系統(tǒng)，故本線只能使用GSM-R系統(tǒng)。

2 GSM-R系統(tǒng)概況

GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)作為鐵路數(shù)字移動通信平臺，不但提供鐵路運輸指揮話音通信業(yè)務(wù)，包括列車、貨運、牽引變電等調(diào)度通信，以及站場、應(yīng)急、施工養(yǎng)護、道口等專用通信；還為鐵路運輸指揮提供數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，包括調(diào)度命令、無線車次號和列尾信息等。根據(jù)《關(guān)于調(diào)整鐵路專用無線通信業(yè)務(wù)和頻率有關(guān)工作的通知》（鐵總運函[2014]31號），新建、改建鐵路無線通信系統(tǒng)全面采用GSM-R系統(tǒng)。

GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)由核心網(wǎng)、無線子系統(tǒng)、無線終端和運行維護與支撐子系統(tǒng)等組成。GSM-R核心網(wǎng)包括移動交換子系統(tǒng)設(shè)備、移動智能網(wǎng)子系統(tǒng)設(shè)備和通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)核心設(shè)備等。

中國鐵路總公司GSM-R核心網(wǎng)計劃建設(shè)19個核心網(wǎng)節(jié)點，設(shè)置地點為18個鐵路局所在地及拉薩。在北京、武漢2個節(jié)點分別設(shè)置1套全路共享基礎(chǔ)設(shè)備，包括HLR、智能網(wǎng)、SMSC、GPRS（DNS、Radius）、信令轉(zhuǎn)接點（STP）、GROS等，2個節(jié)點之間設(shè)備采用異地冗余方式進行組網(wǎng)，面向全路提供服務(wù)。

中國鐵路總公司GSM-R網(wǎng)絡(luò)劃分為3個話務(wù)匯接區(qū)，在北京、武漢、西安設(shè)置移動匯接交換中心（TMSC），負責轉(zhuǎn)接各GSM-R核心網(wǎng)節(jié)點之間的長途話務(wù)，各路局核心網(wǎng)節(jié)點與一個TMSC相連作為主用路由，與另一個TMSC相連作為備用路由，相鄰路局的核心網(wǎng)節(jié)點設(shè)置直達路由，鐵路總公司GSM-R移動交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

3 長大干線合資鐵路GSM-R核心網(wǎng)建設(shè)方案

3.1 建設(shè)原則

GSM-R核心網(wǎng)除交換子系統(tǒng)、GPRS子系統(tǒng)、網(wǎng)管子系統(tǒng)、接口監(jiān)測系統(tǒng)外，還有HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等設(shè)備。根據(jù)中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，各路局設(shè)交換子系統(tǒng)、GPRS子系統(tǒng)、網(wǎng)管子系統(tǒng)、接口監(jiān)測系統(tǒng)外，HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等設(shè)備僅在北京和武漢設(shè)置。如果在長大干線合資鐵路的設(shè)計過程中新設(shè) HLR、SCP、STP、GROS和 SMSC等 共 用 設(shè)備，需要做大量的數(shù)據(jù)，會從基礎(chǔ)上改變中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。

因此，本方案長大干線合資鐵路原則上應(yīng)利用鐵路總公司在北京和武漢設(shè)置的HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等設(shè)備。

3.2 新建GSM-R核心網(wǎng)方案

本方案新設(shè)GSM-R交換中心，包含交換子系統(tǒng)、GPRS子系統(tǒng)、網(wǎng)管子系統(tǒng)、接口監(jiān)測系統(tǒng)和測試基站等設(shè)備，利用鐵路總公司在北京和武漢設(shè)置的HLR、SCP、STP、GROS和SMSC等設(shè)備。

假設(shè)本項目分別屬于A、B、C、D、E、F、G 7個鐵路局管轄地域，全線新建4個維護機構(gòu)。根據(jù)長大干線合資鐵路與其他既有線設(shè)置聯(lián)絡(luò)線及交叉、并線情況，本方案新設(shè)的GSM-R核心網(wǎng)需要與A、B、C、D、E、F、G鐵路局GSM-R核心網(wǎng)節(jié)點通過2個2 M鏈路直連。如圖2所示。

根據(jù)長大干線合資鐵路維護機構(gòu)設(shè)置情況，相應(yīng)新設(shè)4套BSC/PCU/OMC-R和TRAU。

本方案車地間電路域業(yè)務(wù)流程為：列車終端→基站→BSC→MSC→FAS主系統(tǒng)→FAS車站分系統(tǒng)。

本方案車地間分組域業(yè)務(wù)流程為：列車終端→基站→PCU→SGSN→GGSN→GRIS→調(diào)度所CTC。

本方案主要工程內(nèi)容如表1所示。

表1 長大干線合資鐵路新設(shè)核心網(wǎng)主要工程內(nèi)容Tab.1 Main projects of new core network for a long joint investment railway

3.3 按省界利用鐵路總公司既有路局核心網(wǎng)方案

由于暫無局界位置，新建鐵路一般按省界確定為局界。為避免本局地理范圍內(nèi)的基站接入其他路局的核心網(wǎng)，影響既有線GSM-R網(wǎng)絡(luò)改造及新建鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，按省界新設(shè)7套BSC/PCU/OMC-R和TRAU，分別接入沿線鐵路局既有GSM-R核 心 網(wǎng)， 即 A、B、C、D、E、F、G共 7個鐵路局GSM-R核心網(wǎng)，并對各鐵路局既有核心網(wǎng)MSC、SGSN、接口監(jiān)測系統(tǒng)等設(shè)備必要的擴容。

為滿足本方案調(diào)度命令發(fā)送和車次號校核等分組域業(yè)務(wù)的需求，本方案在長大干線合資鐵路固定設(shè)備管理中心新設(shè)GGSN、GRIS和SIM卡二級管理中心等設(shè)備；新設(shè)接口監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中心，對無線網(wǎng)絡(luò)A接口、Abis接口、Gb接口和PRI接口進行監(jiān)測。本方案在長大干線合資鐵路維護機構(gòu)相應(yīng)設(shè)置OMC-R復(fù)示終端。

本方案長大干線合資鐵路固定設(shè)備管理中心設(shè)置在C鐵路局，F(xiàn)AS主系統(tǒng)與C路局MSC直連。設(shè)備連接方式如圖3所示。

本方案車地間電路域業(yè)務(wù)流程為：列車終端→基站→BSC→相應(yīng)路局的MSC→FAS主系統(tǒng)→FAS車站分系統(tǒng)。

為保證車地間鏈路的可靠性與實時性，本方案需要將A、B、C、D、E、F、G各鐵路局MSC分別與鐵總TMSC之間直連。

本方案車地間分組域業(yè)務(wù)流程為：列車終端→基站→PCU→相應(yīng)路局的SGSN→GGSN →GRIS→調(diào)度所CTC。

本方案主要工程內(nèi)容如表2所示。

3.4 按維護機構(gòu)位置利用鐵路總公司的4個路局核心網(wǎng)方案

本方案按4個維護機構(gòu)設(shè)置BSC/PCU/OMC-R和TRAU，并相應(yīng)接入維護機構(gòu)所在A、B、C、D各路局的GSM-R核心網(wǎng)，并對核心網(wǎng)MSC、SGSN、接口監(jiān)測系統(tǒng)等設(shè)備必要的擴容。

表2 長大干線合資鐵路按省界利用既有路局核心網(wǎng)主要工程數(shù)量表Tab.2 Quantity sheet of main projects when using the existing core networks of Railway Administrations according to provinces

為滿足本方案調(diào)度命令發(fā)送和車次號校核等分組域業(yè)務(wù)的需求，本方案在長大干線合資鐵路固定設(shè)備管理中心新設(shè)GGSN、GRIS和SIM卡二級管理中心等設(shè)備；新設(shè)接口監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中心，對無線網(wǎng)絡(luò)A接口、Abis接口、Gb接口和PRI接口進行監(jiān)測。本方案在長大干線合資鐵路4個維護機構(gòu)相應(yīng)設(shè)置OMC-R復(fù)示終端。

本方案長大干線合資鐵路固定設(shè)備管理中心設(shè)置在C鐵路局，F(xiàn)AS主系統(tǒng)與C路局MSC直連。設(shè)備連接方式如圖4所示。

本方案車地間電路域業(yè)務(wù)流程為：列車終端→基站→BSC→相應(yīng)路局的MSC→FAS主系統(tǒng)→FAS車站分系統(tǒng)。

本方案車地間分組域業(yè)務(wù)流程為：列車終端→基站→PCU→相應(yīng)路局的SGSN→GGSN →GRIS→調(diào)度所CTC。

本方案主要工程數(shù)量如表3所示。

表3 長大干線合資鐵路按維修段設(shè)置利用4個路局核心網(wǎng)主要工程數(shù)量表Tab.3 Quantity sheet of main projects when using the core networks of 4 Railway Administrations according to maintenance deports

4 方案比較

根據(jù)以上分析，從投資、規(guī)劃、業(yè)務(wù)實現(xiàn)、建設(shè)和維護的便利性，以及對鐵路交叉并線區(qū)域GSM-R系統(tǒng)建設(shè)的影響等方面比較如表4所示。

通過表4可以看出，在新建GSM-R核心網(wǎng)時，GSM-R核心網(wǎng)不符合鐵總GSM-R核心節(jié)點網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，而且存在樞紐、聯(lián)絡(luò)線與既有鐵路并線、交叉區(qū)域無線規(guī)劃困難等問題。而在利用既有GSM-R核心網(wǎng)建設(shè)鐵路無線通信系統(tǒng)時，按照維維護機構(gòu)管轄范圍對應(yīng)設(shè)置BSC設(shè)備雖然投資較低，但存在部分樞紐、聯(lián)絡(luò)線與既有鐵路并線、交叉區(qū)域無線規(guī)劃困難問題，對今后相關(guān)線路建設(shè)GSM-R影響較大。

為減少后期鐵路GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等困難，保證中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的整體性和統(tǒng)一性，為與長大干線合資鐵路并線的既有線或新建線充分預(yù)留GSM-R網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)條件，建議采用“按省界利用7個路局核心網(wǎng)”方案。

表4 長大干線合資鐵路GSM-R核心網(wǎng)建設(shè)方案對比表Tab.4 Comparison among the schemes of setting GSM-R core networks according to different setting principles