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GSM-R鐵路移動通信系統在武廣高鐵通信網絡中的應論文
摘要： 本文介紹了GSM-R系統在武廣高速鐵路通信系統中的作用及其功能,展望了GSM-R系統在我國高速鐵路通信中的發展前景。
關鍵詞：GSM—R通信系統;武廣高鐵
GSM-R系統在武廣高鐵的應用,為我國高速鐵路實現鐵路信息化建設跨越式發展做出了一個成功的典范。采用所謂“天網”的GSM-R通信網絡，實行高速動車組準確定位和控制。武廣高速鐵路通信網絡的應用突出了安全、完整、統一、靈活、可靠、可擴展性的特點。GSM-R系統為鐵路沿線人員(包括鐵路工作人員、旅客、其他用戶)提供了語音和數據通信技術服務,為基于GSM-R的CTCS-3(列車運行控制系統)級列控提供了通信平臺。
一、應用于武廣高鐵GSM-R通信系統的特點
GSM-R（Globle System of Mobile foRRailway）專門針對鐵路移動通信的需求而推出的專用通信系統，由國際鐵路聯盟（UIC）和歐洲電信標準化組織制定技術標準，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現移動話音和數據傳輸的一種技術體制。
（一）鐵路GSM-R相對公網GSM有著特殊的需求
用戶級別不同（語音呼叫，包括：組呼、群呼、增強多優先級與強拆）。功能尋址（調度）。基于位置的尋址（機車呼叫前方車站、后方車站）。高速列車運行情況下的移動通信。大量特殊的數據業務需求（列控、車次號等）。
（二）武廣高速鐵路GSM-R無線網絡采用單層交織冗余覆蓋
在列控系統中,無線閉塞中心(RBC)與車載設備無線連接中斷,主要是由于GSM-R的無線網絡連接失效,即車載ATP（列控車載系統）與BTS(基站)的連接中斷,可能是ATP或BTS發生了故障,其中BTS故障的影響可能性大,因為它的故障會造成整個BTS無線網絡覆蓋區域內的無線連接中斷,導致ATP無線連接超時由CTCS-3級轉入CTCS-2級控車，影響該區段內的所有列車運行。武廣高鐵對無線連接失效采取的技術方案是采用單層交織冗余覆蓋，鐵路沿線由一層無線網絡進行覆蓋，但在系統設計時加密基站，使得兩相鄰基站的場強相互覆蓋到對方站址，這樣可保證在非連續基站故障的情況下，GSM-R網絡仍能夠正常工作。而且采用不同路由的奇偶數基站保護“環型”結構，在這種無線網絡結構下，基站單點故障時不會出現無線網絡覆蓋盲區，只有連續基站故障或BSC（基站控制器）故障時才會影響無線覆蓋，因而系統可靠性很高；同時由于基站加密，覆蓋電平較高，抗干擾能力也較強。保證了動車350km/h運行速度車-地之間雙向數據傳輸安全。
（三）CTCS-3級高速運行情況下的移動通信
使CRH3（中國鐵路高速）型動車組在武廣高速鐵路上以350km/h的速度安全運行。基于承載CTCS-3業務的GSM-R系統確保行車安全。今天武廣高鐵采用GSM-R通信網絡創造了CRH3型動車運行時速394公里的世界記錄。
二、在武廣高鐵GSM-R通信網絡的功能及其應用
我國GSM-R鐵路數字移動通信系統由：網絡交換子系統（NSS）、基站子系統（BSS）、運行和維護操作支持子系統（OSS）三個子系統構成。
（一）GSM-R系統網絡結構見下圖
（二）GPRS在GSM-R網絡中的重要作用
GPRS（通用分組無線業務）高效、低成本、資源配置靈活，特別適用于間斷、突發性、頻繁、數據量小的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。將GPRS分組交換模式引入到GSM-R網絡中,GSM-R在數據傳輸上產生了由電路交換到分組交換的質的飛躍,數據傳輸速率從原來的9.6kb/s提高到最大傳輸速率171.2kb/s(理論上)。GPRS方式的數據傳輸鏈路，可以為鐵路運輸行車指揮提供數據通信業務，包括列車控制系統信息傳輸、機車同步控制信息傳輸、調度命令傳輸、調車無線機車信號和監控信息傳輸、無線車次號傳輸、進站停穩信息及接車進路信息的傳輸等數據通信業務。在高鐵CTCS-3級模式下，車載設備通過GSM-R無線通信GPRS子系統向RBC發送司機選擇輸入和確認的數據（如車次號），列車固有性質數據（列車類型、列車最大允許速度、牽引類型等），車載設備在RBC的注冊、注銷信息，定期向RBC報告列車位置、列車速度、列車狀態（正常時）和車載設備故障類型（非正常時）信息，列車限制性信息以及文本信息等。
三、中國鐵路GSM-R網絡的規劃
鐵道部按國家《中長期鐵路網規劃》在全國建設三個移動匯接交換中心(TMSC)，分別設在北京、武漢、西安。采用鐵路專用900MHz工作頻段，885－889MHz（移動臺發，基站收），930－934MHz（基站發，移動臺收）。共4MHz頻率帶寬。在全國18個鐵路局所在地以及拉薩設置共計19個MSC（移動交換中心）,GSM-R核心網絡采用二級網絡結構。建立全國鐵路統一的GSM-R移動通信平臺,在鐵路內部實現全國漫游,加快高速鐵路信息化建設,實現高速鐵路跨越式發展。
參考文獻：
[1]鐘章隊,李旭,蔣文怡.鐵路綜合數字移動通信系統.中國鐵道出版社,2003.
[2]中國鐵路GSM-R網絡的規劃.北京交通大學講稿,2004.
[3]CTCS3-300T列控車載系統.中國鐵路通信信號集團公司客運專線培訓教材，2008
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