劉 靖 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海通信段

隨著信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展，鐵路通信系統(tǒng)也正在不斷成熟。GSM-R技術(shù)被大量地投入到中國的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中。該技術(shù)能夠較好地滿足鐵路信息開發(fā)、調(diào)控、指揮等各項(xiàng)功能，很好的滿足鐵路管理需求，提升管理效率，使鐵路通信以及鐵路信息化建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新的階段。

1 GSM-R通信技術(shù)簡介

Global System of MobileCommunication for Railway是GSM-R系統(tǒng)的英文全稱，中文解釋就是全球鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)。其屬于綜合性的專用的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，主要就是針對(duì)鐵路的移動(dòng)通信而開發(fā)設(shè)計(jì)的。

GSM-R系統(tǒng)針對(duì)列車的控制和調(diào)度、鐵路特有的移動(dòng)通信等應(yīng)用加以設(shè)計(jì)，包括了許多的功能，如無線列調(diào)、功能尋址、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、隧道通信和位置尋址等功能，實(shí)現(xiàn)了鐵路系統(tǒng)的移動(dòng)通信，在高鐵的專用調(diào)度通信領(lǐng)域作用更為突出。

2 GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GSM-R系統(tǒng)由通用分組無限業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和設(shè)備終端等四個(gè)部分所組成。

首先是基站子系統(tǒng)，BSS通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行連接，對(duì)無線信號(hào)進(jìn)行發(fā)射與接收，同時(shí)對(duì)無線資源進(jìn)行有效管理。而BSS又由幾項(xiàng)基礎(chǔ)單元組成，分別為基站控制器、弱場(chǎng)設(shè)備、編譯碼和速率適配單元以及基站收發(fā)信機(jī)。其次是網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，它又涉及到3個(gè)子系統(tǒng)，分別是移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)和通用分組無限業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)由若干功能實(shí)體組成，完成交換業(yè)務(wù)和用戶數(shù)據(jù)的相關(guān)管理。這一系列的功能實(shí)體利用NO.7信令協(xié)議完成各種通信功能。

其次是，它是由GPRS子系統(tǒng)組成，GPRS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為兩層，核心層與無線接入層，SGSN、RADIUS、GGSN和DNS的功能實(shí)體聯(lián)合構(gòu)成GPRS的核心層；PCU、基站和終端共同構(gòu)成無線接入層。為了將成本降到最低，GPRS的無線接入層組網(wǎng)要對(duì)GSM-R提供的資源進(jìn)行高效利用，通常與GSM-R系統(tǒng)使用同頻資源。借助GSM-R系統(tǒng)的基站建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)，能夠減少GPRS系統(tǒng)基站的設(shè)置數(shù)量。

再次是運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)，OSS由用戶管理系統(tǒng)與設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。

最后是設(shè)備終端，設(shè)備終端從本質(zhì)上來說就是GSM-R網(wǎng)進(jìn)行接入的移動(dòng)臺(tái)，能夠讓用戶直接進(jìn)行使用，不需要轉(zhuǎn)換。

3 GSM-R系統(tǒng)在鐵路通信中的主要應(yīng)用

3.1 列車調(diào)度指揮

調(diào)度與司機(jī)之間通話的順暢程度，對(duì)列車運(yùn)行的秩序產(chǎn)生直接影響。GSM-R系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度和司機(jī)的無阻礙對(duì)話，為列車的順利運(yùn)行提供有力保障。GSM-R技術(shù)的合理運(yùn)用能夠讓列車各部門之間的暢通度增加，促進(jìn)列車處于安全的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 調(diào)度命令傳送

TDCS系統(tǒng)利用機(jī)車編號(hào)與相對(duì)應(yīng)的目的地，適時(shí)的發(fā)布調(diào)度命令，GSM-R系統(tǒng)借助GSM-R網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)把調(diào)度指令發(fā)送到對(duì)應(yīng)列車的無線通信設(shè)備上，處于運(yùn)行狀態(tài)的列車能夠及時(shí)的接收到準(zhǔn)確的調(diào)度指令。這類調(diào)度指令的發(fā)布系統(tǒng)是指揮中樞，具有的權(quán)威性非常高，在列車的指揮系統(tǒng)中占有重要地位，實(shí)現(xiàn)列車信號(hào)的分級(jí)管理。

3.3 機(jī)車同步控制

鐵路的列車運(yùn)行具有明顯的特殊性，要借助多臺(tái)機(jī)車進(jìn)行牽引，這就需要這些機(jī)車具有高度一致的運(yùn)行行為，鐵路指揮部門要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行同步操縱。GSM-R系統(tǒng)的運(yùn)用，讓不同機(jī)車之間的信息傳遞得到滿足，有效保證列車的安全運(yùn)行。

3.4 多優(yōu)先級(jí)搶占呼叫權(quán)

鐵路通訊網(wǎng)絡(luò)既要有控制列車自動(dòng)的作用，又要有緊急進(jìn)行呼叫的系統(tǒng)，如果無線電信道有擁堵的現(xiàn)象出現(xiàn)，就需要將新的高優(yōu)先權(quán)通訊的連接及時(shí)進(jìn)行建立，將低優(yōu)先權(quán)的呼叫進(jìn)行中斷，使鐵路通訊系統(tǒng)的有效和實(shí)時(shí)性得以保障。

3.5 多種旅客服務(wù)功能

GSM-R技術(shù)應(yīng)用在鐵路通信系統(tǒng)中，旅客的查詢、買票等過程變得更加便捷，GSM-R技術(shù)能夠提供高效的售票途徑，讓旅客能夠查詢到列車的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。應(yīng)用GSM-R技術(shù)，還能夠進(jìn)行貨運(yùn)跟蹤的服務(wù)，利用定位貨車，對(duì)運(yùn)輸貨物精確的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)了解及掌握。除此之外，GSM-R技術(shù)的應(yīng)用還能夠根據(jù)列車實(shí)際情況，對(duì)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行合理調(diào)整。

4 GSM-R技術(shù)在鐵路通信應(yīng)用中存在問題及對(duì)策

GSM-R系統(tǒng)雖然可以涵蓋目前中國鐵路各無線通信系統(tǒng)的功能，避免重復(fù)投資、獨(dú)立維護(hù)、互相干擾等弊端，具有綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行中，仍然存在某些技術(shù)難點(diǎn)需要深入研究與探討。

4.1 系統(tǒng)安全性還需要進(jìn)一步完善

GSM-R系統(tǒng)是以交換機(jī)為核心，以基站為接入點(diǎn)完成通信功能的。由于我國不同地區(qū)既有線路的環(huán)境條件，南方的水災(zāi)、西部的泥石流、青藏的地震斷裂等都會(huì)引發(fā)交換中心和基站之間的傳輸鏈路中斷，則該基站設(shè)計(jì)的覆蓋區(qū)內(nèi)沒有電磁波的覆蓋，通信完成陷入癱瘓狀態(tài)，給運(yùn)輸生產(chǎn)帶來混亂。

4.2 不同廠家設(shè)備之間互連互通問題尚需解決

既然已經(jīng)考慮GSM-R作為鐵路通信的發(fā)展方向，為保證GSM-R更好地服務(wù)于中國鐵路，應(yīng)加快解決GSM-R系統(tǒng)的開放性和不同廠家設(shè)備之間的互連互通問題，促進(jìn)設(shè)備供貨市場(chǎng)形成良好的競爭局面，保護(hù)工程投資，降低風(fēng)險(xiǎn)。

這就要求GSM-R設(shè)備的生產(chǎn)廠商加強(qiáng)互聯(lián)互通，做好不同設(shè)備廠商之間的協(xié)調(diào)溝通，通過建立起通用性的標(biāo)準(zhǔn)和體系，構(gòu)建通用的接口和網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)GSM-R技術(shù)的開放性。充分利用全程化網(wǎng)絡(luò)解決方案，按照現(xiàn)有多目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，以總體效益為目標(biāo)完成鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

4.3 GSM-R技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用還需注意信息數(shù)據(jù)的安全問題

在信息化越來越發(fā)達(dá)的今天，良好的通信網(wǎng)絡(luò)需要強(qiáng)力的信息安全防護(hù)。在GSM-R技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用中需要做好信息安全平臺(tái)的建設(shè)，從信息傳輸、互聯(lián)通信環(huán)節(jié)入手，做好信息數(shù)據(jù)的加密防護(hù)，保障通信安全。鐵路通信專用網(wǎng)絡(luò)和共用網(wǎng)絡(luò)及GSM-R技術(shù)所帶來的無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)之間的信息通信都需要加強(qiáng)防護(hù)。在完成基于GSM-R技術(shù)的信息平臺(tái)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，才能完成鐵路通信的一體化建設(shè)，保障鐵路信息系統(tǒng)中所傳輸?shù)母黜?xiàng)數(shù)據(jù)能夠有效傳達(dá)和發(fā)送。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口流動(dòng)的頻率增加，城市與城市之間的貿(mào)易往來愈加頻繁，我國鐵路的利用率會(huì)不斷提高。我國鐵路事業(yè)處于蓬勃發(fā)展的階段，這就需要技術(shù)水平較高的通信系統(tǒng)為鐵路的發(fā)展保駕護(hù)航。GSM-R技術(shù)是針對(duì)鐵路運(yùn)行管理而開發(fā)的重點(diǎn)技術(shù)，能夠?yàn)殍F路的安全、高效運(yùn)行起到強(qiáng)有力的促進(jìn)作用。鐵路部門在通信工作中應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用GSM-R技術(shù)，不斷完善鐵路網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)，為我國鐵路事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，推動(dòng)鐵路行業(yè)的發(fā)展。