LTE—R与GSM—R对比介绍

邓世勇

【摘要】 本文从系统架构、性能指标、系统应用、工程设计等方面对LTE-R与GSM-R进行对比阐述，为铁路LTE-R的建设提供一些建议。

【关键词】 LTE-R GSM-R 对比

目前中国的铁路移动通信系统有三种制式，第一是列车调度无线通信系统（简称无线列调），第二是GSM-R数字移动通信系统，第三是LTE-R宽带数字移动通信系统。

一、标准

GSM-R系统基于GSM标准设计，在引入中国前欧洲已完成标准编制，并已开始商用。LTE标准分为频分双工（Frequency Division Duplexing，FDD，简称FD-LTD）和时分双工（Time Division Duplexing，TDD，简称TD-LTE）两种，其中FD-LTE主要是WCDMA系统的演进方向，而TD-LTE是TD-SCDMA系统的演进方向。目前两种LTE制式均已在全球建设商用网络，推出商用服务。基于LTE的LTE-R标准尚未正式建立。UIC正在研究基于GSM-R分组域承载列控信息的标准与技术，作为从GSM-R标准至LTE-R标准的一个过渡。国内朔黄铁路发展公司的LTE-R系统在2012年完成功能业务试验后，正在建设中，尚未开通，具体标准亦未出台。由于我国在LTE-R系统试验、使用方面已领先，在标准制定方面可以有所优先选择权，对推动我国LTE-R系统产业发展亦将有所帮助。

二、架构

GSM-R系统分为四个主要部分，分别是交换中心、基站控制器、基站、终端，其承载语音、实时安全性数据（如列控信息、重载列车的机车同步操控）均在电路域，分组域承载非实时数据（如调度命令、车次号等）。

LTE-R系统分为三个主要部分，分别是交换中心、基站、终端，其承载的语音、实时安全性数据、非实时数据等均在分组域，因为LTE系统全是基于分组域进行架构的。为实现安全性数据、语音等的实时传输，主要靠各种Qos策略来保证。

三、性能

3.1 传输延时

由于LTE系统与GSM系统相比，减少了一部分（基站控制器），因此理论上其系统的语音、数据传输时延将更小。

3.2 吞吐量

GSM-R系统无论是电路域、分组域传输数据，其吞吐量均小，因为GSM系统本身即为一个窄带系统。

LTE-R系统基于LTE系统进行架构，LTE系统设计即以为终端提供高带宽为目的，故LTE-R系统亦能为终端提供较高的吞吐量。

3.3 其他

作为针对铁路的蜂窝移动通信系统，尚有终端连接建立时延、连接建立失败率、越区切换成功率、丢包率等性能指标对系统应用有较大影响，LTE-R系统在此类性能指标上的表现有待于具体工程实际测试结果来证实。

四、系统应用

GSM-R系统本身是窄带系统，其能承载的铁路业务主要有调度语音、列控信息、调度命令、车次号、列尾信息等对网络带宽要求不高的业务。

LTE-R系统除能承载上述业务之外，亦可以传输视频监控、电视会议等对网络带宽要求较高的业务。

五、工程设计

5.1 电平值与容量

GSM-R系统设计时，其覆盖的最低电平值与系统容量本身没有关系，可以分开设计。最低电平值为固定值，只要达到该值，即能满足各种铁路业务所需要求。

LTE-R系统由于LTE本身制式的关系，其覆盖的最低电平值与系统容量是正相关的，即工程建设完成后覆盖电平值越高，其能提供的网络带宽越大。

因此LTE-R工程设计中需先理清该铁路线所需承载的铁路业务，计算出所需的网络带宽容量，并应考虑好预留的网络带宽容量，然后根据该系统带宽容量得出工程所需的覆盖电平值，再进行上下行链路平衡计算，得出允许的链路损耗，再通过相关无线传播模型计算对应高度的天线的覆盖距离，从而确定基站位置、间距等关键因素。

5.2 频率规划

GSM-R系统在国内仅有4M带宽，在铁路枢纽地区的频率规划已经成为各设计单位较难解决的设计难题。

LTE-R系统所有基站可以采用同频设置，所有频率管理由设备本身实现，枢纽地区设计时主要考虑需纳入该系统承载的主要铁路业务即可。

六、结束语

随着国家对频谱利用率要求越来越高，其对频谱的规划也在不断调整，收回GSM系统频谱也会提到议事日程，建设LTE系统是未来的趋势，本文就GSM-R系统与LTE-R系统进行了一些对比，为LTE-R的工程设计提供了一些思路。

参 考 文 献

[1] Michael Klocker. GSM-R Technology Evolution of UIC Telecommunication System. BeiJing：Nokia Solutions and Networks，2013endprint