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GSM-R鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)在武廣高鐵通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)論文
摘要： 本文介紹了GSM-R系統(tǒng)在武廣高速鐵路通信系統(tǒng)中的作用及其功能,展望了GSM-R系統(tǒng)在我國高速鐵路通信中的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：GSM—R通信系統(tǒng);武廣高鐵
GSM-R系統(tǒng)在武廣高鐵的應(yīng)用,為我國高速鐵路實(shí)現(xiàn)鐵路信息化建設(shè)跨越式發(fā)展做出了一個(gè)成功的典范。采用所謂“天網(wǎng)”的GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)行高速動(dòng)車組準(zhǔn)確定位和控制。武廣高速鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用突出了安全、完整、統(tǒng)一、靈活、可靠、可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。GSM-R系統(tǒng)為鐵路沿線人員(包括鐵路工作人員、旅客、其他用戶)提供了語音和數(shù)據(jù)通信技術(shù)服務(wù),為基于GSM-R的CTCS-3(列車運(yùn)行控制系統(tǒng))級(jí)列控提供了通信平臺(tái)。
一、應(yīng)用于武廣高鐵GSM-R通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
GSM-R（Globle System of Mobile foRRailway）專門針對鐵路移動(dòng)通信的需求而推出的專用通信系統(tǒng)，由國際鐵路聯(lián)盟（UIC）和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并被許多歐洲國家采納。它基于GSM并在其功能上有所超越，是成熟的通過無線通信方式實(shí)現(xiàn)移動(dòng)話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術(shù)體制。
�。ㄒ唬╄F路GSM-R相對公網(wǎng)GSM有著特殊的需求
用戶級(jí)別不同（語音呼叫，包括：組呼、群呼、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆）。功能尋址（調(diào)度）�；谖恢玫膶ぶ罚C(jī)車呼叫前方車站、后方車站）。高速列車運(yùn)行情況下的移動(dòng)通信。大量特殊的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求（列控、車次號(hào)等）。
�。ǘ┪鋸V高速鐵路GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)采用單層交織冗余覆蓋
在列控系統(tǒng)中,無線閉塞中心(RBC)與車載設(shè)備無線連接中斷,主要是由于GSM-R的無線網(wǎng)絡(luò)連接失效,即車載ATP（列控車載系統(tǒng)）與BTS(基站)的連接中斷,可能是ATP或BTS發(fā)生了故障,其中BTS故障的影響可能性大,因?yàn)樗墓收蠒?huì)造成整個(gè)BTS無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的無線連接中斷,導(dǎo)致ATP無線連接超時(shí)由CTCS-3級(jí)轉(zhuǎn)入CTCS-2級(jí)控車，影響該區(qū)段內(nèi)的所有列車運(yùn)行。武廣高鐵對無線連接失效采取的技術(shù)方案是采用單層交織冗余覆蓋，鐵路沿線由一層無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋，但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)加密基站，使得兩相鄰基站的場強(qiáng)相互覆蓋到對方站址，這樣可保證在非連續(xù)基站故障的情況下，GSM-R網(wǎng)絡(luò)仍能夠正常工作。而且采用不同路由的奇偶數(shù)基站保護(hù)“環(huán)型”結(jié)構(gòu)，在這種無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，基站單點(diǎn)故障時(shí)不會(huì)出現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)，只有連續(xù)基站故障或BSC（基站控制器）故障時(shí)才會(huì)影響無線覆蓋，因而系統(tǒng)可靠性很高；同時(shí)由于基站加密，覆蓋電平較高，抗干擾能力也較強(qiáng)。保證了動(dòng)車350km/h運(yùn)行速度車-地之間雙向數(shù)據(jù)傳輸安全。
�。ㄈ〤TCS-3級(jí)高速運(yùn)行情況下的移動(dòng)通信
使CRH3（中國鐵路高速）型動(dòng)車組在武廣高速鐵路上以350km/h的速度安全運(yùn)行�；诔休dCTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R系統(tǒng)確保行車安全。今天武廣高鐵采用GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了CRH3型動(dòng)車運(yùn)行時(shí)速394公里的世界記錄。
二、在武廣高鐵GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)的功能及其應(yīng)用
我國GSM-R鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)由：網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行和維護(hù)操作支持子系統(tǒng)（OSS）三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。
（一）GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見下圖
�。ǘ〨PRS在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的重要作用
GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）高效、低成本、資源配置靈活，特別適用于間斷、突發(fā)性、頻繁、數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。將GPRS分組交換模式引入到GSM-R網(wǎng)絡(luò)中,GSM-R在數(shù)據(jù)傳輸上產(chǎn)生了由電路交換到分組交換的質(zhì)的飛躍,數(shù)據(jù)傳輸速率從原來的9.6kb/s提高到最大傳輸速率171.2kb/s(理論上)。GPRS方式的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，可以為鐵路運(yùn)輸行車指揮提供數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，包括列車控制系統(tǒng)信息傳輸、機(jī)車同步控制信息傳輸、調(diào)度命令傳輸、調(diào)車無線機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸、無線車次號(hào)傳輸、進(jìn)站停穩(wěn)信息及接車進(jìn)路信息的傳輸?shù)葦?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。在高鐵CTCS-3級(jí)模式下，車載設(shè)備通過GSM-R無線通信GPRS子系統(tǒng)向RBC發(fā)送司機(jī)選擇輸入和確認(rèn)的數(shù)據(jù)（如車次號(hào)），列車固有性質(zhì)數(shù)據(jù)（列車類型、列車最大允許速度、牽引類型等），車載設(shè)備在RBC的注冊、注銷信息，定期向RBC報(bào)告列車位置、列車速度、列車狀態(tài)（正常時(shí)）和車載設(shè)備故障類型（非正常時(shí)）信息，列車限制性信息以及文本信息等。
三、中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃
鐵道部按國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》在全國建設(shè)三個(gè)移動(dòng)匯接交換中心(TMSC)，分別設(shè)在北京、武漢、西安。采用鐵路專用900MHz工作頻段，885－889MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收），930－934MHz（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）。共4MHz頻率帶寬。在全國18個(gè)鐵路局所在地以及拉薩設(shè)置共計(jì)19個(gè)MSC（移動(dòng)交換中心）,GSM-R核心網(wǎng)絡(luò)采用二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。建立全國鐵路統(tǒng)一的GSM-R移動(dòng)通信平臺(tái),在鐵路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)全國漫游,加快高速鐵路信息化建設(shè),實(shí)現(xiàn)高速鐵路跨越式發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]鐘章隊(duì),李旭,蔣文怡.鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng).中國鐵道出版社,2003.
[2]中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃.北京交通大學(xué)講稿,2004.
[3]CTCS3-300T列控車載系統(tǒng).中國鐵路通信信號(hào)集團(tuán)公司客運(yùn)專線培訓(xùn)教材，2008
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