GSM-R技术在铁路通信中的应用研究

刘 靖 中国铁路上海局集团有限公司上海通信段

随着信息通信技术的不断发展，铁路通信系统也正在不断成熟。GSM-R技术被大量地投入到中国的铁路运输网络系统之中。该技术能够较好地满足铁路信息开发、调控、指挥等各项功能，很好的满足铁路管理需求，提升管理效率，使铁路通信以及铁路信息化建设进入一个新的阶段。

1 GSM-R通信技术简介

Global System of MobileCommunication for Railway是GSM-R系统的英文全称，中文解释就是全球铁路移动通信系统。其属于综合性的专用的数字移动通信系统，主要就是针对铁路的移动通信而开发设计的。

GSM-R系统针对列车的控制和调度、铁路特有的移动通信等应用加以设计，包括了许多的功能，如无线列调、功能寻址、编组调车通信、应急通信、隧道通信和位置寻址等功能，实现了铁路系统的移动通信，在高铁的专用调度通信领域作用更为突出。

2 GSM-R系统结构

GSM-R系统由通用分组无限业务子系统、基站子系统（BSS）、运行和业务支撑子系统（OSS/BSS）和设备终端等四个部分所组成。

首先是基站子系统，BSS通过无线接口与移动台进行连接，对无线信号进行发射与接收，同时对无线资源进行有效管理。而BSS又由几项基础单元组成，分别为基站控制器、弱场设备、编译码和速率适配单元以及基站收发信机。其次是网络子系统，它又涉及到3个子系统，分别是移动智能网子系统、网络交换子系统和通用分组无限业务子系统。网络交换子系统由若干功能实体组成，完成交换业务和用户数据的相关管理。这一系列的功能实体利用NO.7信令协议完成各种通信功能。

其次是，它是由GPRS子系统组成，GPRS子系统结构分为两层，核心层与无线接入层，SGSN、RADIUS、GGSN和DNS的功能实体联合构成GPRS的核心层；PCU、基站和终端共同构成无线接入层。为了将成本降到最低，GPRS的无线接入层组网要对GSM-R提供的资源进行高效利用，通常与GSM-R系统使用同频资源。借助GSM-R系统的基站建设无线网络，能够减少GPRS系统基站的设置数量。

再次是运行和业务支撑子系统，OSS由用户管理系统与设备维护系统构成。

最后是设备终端，设备终端从本质上来说就是GSM-R网进行接入的移动台，能够让用户直接进行使用，不需要转换。

3 GSM-R系统在铁路通信中的主要应用

3.1 列车调度指挥

调度与司机之间通话的顺畅程度，对列车运行的秩序产生直接影响。GSM-R系统能够实现调度和司机的无阻碍对话，为列车的顺利运行提供有力保障。GSM-R技术的合理运用能够让列车各部门之间的畅通度增加，促进列车处于安全的运行状态。

3.2 调度命令传送

TDCS系统利用机车编号与相对应的目的地，适时的发布调度命令，GSM-R系统借助GSM-R网络数据把调度指令发送到对应列车的无线通信设备上，处于运行状态的列车能够及时的接收到准确的调度指令。这类调度指令的发布系统是指挥中枢，具有的权威性非常高，在列车的指挥系统中占有重要地位，实现列车信号的分级管理。

3.3 机车同步控制

铁路的列车运行具有明显的特殊性，要借助多台机车进行牵引，这就需要这些机车具有高度一致的运行行为，铁路指挥部门要对这些数据进行同步操纵。GSM-R系统的运用，让不同机车之间的信息传递得到满足，有效保证列车的安全运行。

3.4 多优先级抢占呼叫权

铁路通讯网络既要有控制列车自动的作用，又要有紧急进行呼叫的系统，如果无线电信道有拥堵的现象出现，就需要将新的高优先权通讯的连接及时进行建立，将低优先权的呼叫进行中断，使铁路通讯系统的有效和实时性得以保障。

3.5 多种旅客服务功能

GSM-R技术应用在铁路通信系统中，旅客的查询、买票等过程变得更加便捷，GSM-R技术能够提供高效的售票途径，让旅客能够查询到列车的实时运行状态。应用GSM-R技术，还能够进行货运跟踪的服务，利用定位货车，对运输货物精确的位置进行实时了解及掌握。除此之外，GSM-R技术的应用还能够根据列车实际情况，对场强进行合理调整。

4 GSM-R技术在铁路通信应用中存在问题及对策

GSM-R系统虽然可以涵盖目前中国铁路各无线通信系统的功能，避免重复投资、独立维护、互相干扰等弊端，具有综合经济效益优势。但在实际的系统运行中，仍然存在某些技术难点需要深入研究与探讨。

4.1 系统安全性还需要进一步完善

GSM-R系统是以交换机为核心，以基站为接入点完成通信功能的。由于我国不同地区既有线路的环境条件，南方的水灾、西部的泥石流、青藏的地震断裂等都会引发交换中心和基站之间的传输链路中断，则该基站设计的覆盖区内没有电磁波的覆盖，通信完成陷入瘫痪状态，给运输生产带来混乱。

4.2 不同厂家设备之间互连互通问题尚需解决

既然已经考虑GSM-R作为铁路通信的发展方向，为保证GSM-R更好地服务于中国铁路，应加快解决GSM-R系统的开放性和不同厂家设备之间的互连互通问题，促进设备供货市场形成良好的竞争局面，保护工程投资，降低风险。

这就要求GSM-R设备的生产厂商加强互联互通，做好不同设备厂商之间的协调沟通，通过建立起通用性的标准和体系，构建通用的接口和网络增强GSM-R技术的开放性。充分利用全程化网络解决方案，按照现有多目标网络实现网络的规划和建设，以总体效益为目标完成铁路通信网络的建设，实现网络的长远健康发展。

4.3 GSM-R技术的发展应用还需注意信息数据的安全问题

在信息化越来越发达的今天，良好的通信网络需要强力的信息安全防护。在GSM-R技术的发展应用中需要做好信息安全平台的建设，从信息传输、互联通信环节入手，做好信息数据的加密防护，保障通信安全。铁路通信专用网络和共用网络及GSM-R技术所带来的无线网络和有线网络之间的信息通信都需要加强防护。在完成基于GSM-R技术的信息平台优化的基础上，才能完成铁路通信的一体化建设，保障铁路信息系统中所传输的各项数据能够有效传达和发送。

5 结束语

综上所述，随着社会经济的发展，人口流动的频率增加，城市与城市之间的贸易往来愈加频繁，我国铁路的利用率会不断提高。我国铁路事业处于蓬勃发展的阶段，这就需要技术水平较高的通信系统为铁路的发展保驾护航。GSM-R技术是针对铁路运行管理而开发的重点技术，能够为铁路的安全、高效运行起到强有力的促进作用。铁路部门在通信工作中应当积极应用GSM-R技术，不断完善铁路网络的相关技术，为我国铁路事业的进一步发展打下坚实的技术基础，推动铁路行业的发展。