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GSM-R系统的组成及业务功能

第一节 GSM-R系统概述

一、名词解释

GSM:全球移动通信系统

GSM-R: 全球铁路移动通信系统。GSM-R是铁路综合数字无线通信系统，通过无线通信方式实现移动话音和数据传输,是基于GSM(公网)而发展起来的一种数字传输技术体制

GPS ：全球定位系统，铁路上用于实现列车追踪控制

GPRS：通用分组无线业务

IN：智能网

二、GSM与GSM-R的关系—六大关系

GSM-R理论建立在GSM理论基础之上；

GSM-R技术建立在GSM技术基础之上；

GSM-R工业以GSM工业为基础；

GSM-R工程建设以GSM工程经验为基础；

GSM-R应用开发吸收GSM成功经验；

GSM-R的市场铁路专用，GSM公众商用。

GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，属于第二代铁路数字移动通信系统。

三、GSM与GSM-R的关系--业务模型

图3-1 GSM与GSM-R业务模型图

四、铁路通信为什么要建设GSM-R系统

1、既有铁路无线通信系统存在许多问题：

(1)功能单一、系统分散、相互间无法互通、维护成本高。

各分散系统主要有：无线列调、站场调车、客运、货运、列检、商检、车号、公务维修、公安等。功能：主要为语音业务，少量数据业务。这些系统均为自行投资建设、独立使用、分散维护，造成设备型号各异，种类繁多，相互间无法互通，维护运营成本较高。

(2)频点固定分配、信道固定使用，频率利用率低，容量有限。

铁路无线通信系统主要使用450M频段，共58对频点，固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用，各个部门间不能相互共享，造成频率资源的极大浪费。如北京、徐州、郑州枢纽等地已无频点可供申请使用。既有无线通信系统采用频点(信道)固定分配的方式，信道长期指配给某一系统(通常按专业划分)用户使用，当一个信道遇忙时，其它用户只能等待，往往造成该信道上的用户争抢或者出现阻塞，通信质量得不到保证；而信道空闲时，别的系统用户也并不能利用该信道进行通信。这无疑是对频率资源的一种浪费，也制约了用户数量的进一步发展。

(3)话音、数据业务争抢信道，传输可靠性低，数据传输能力差。

经测算，在TDCS和CTC区段，当列车运行时速超过250公里时，综合考虑调度命令、行车凭证、车次号、进路预告等数据信息传送和车机联控话音通信需求时，业务密度加大，碰撞概率很大。基于无线列调系统的数据传输速率仅达到1.2Kb/s。

(4)枢纽地区干扰严重。

枢纽站往往是多条线路的交汇处，通话的无序性，使各个机车台终端会对无线列调信道进行争抢，造成“大信号抑制小信号”的后果。目前，在枢纽车站设置多套车站电台(每条线1套)，其中部分车站台使用同频工作，这些电台在车站附近形成一个大范围内的同频干扰，降低了车站值班员的行车指挥效率。

(5)既有铁路无线通信不具备网络能力。

既有铁路移动终端对讲距离受限。铁路各个无线通信系统分散，不能联合组网，使得各系统之间用户无法进行联络。铁路无线、有线调度网基本独立，无法形成有机融合的整体。

(6)开放系统，不具保密性

无线列调系统是开放系统，并未做任何鉴权加密处理，对用户无需进行身份识别，只要无线终端用户频点和调制方式与无线列调相同，便可以加入到无线列调系统内的通信。因此，话音业务可以被接收或窃听，给行车安全带来极大的隐患。此外，公安系统对保密性的要求也很高，现有系统无法达到。

2、铁路新业务对铁路通信新的业务需求。

(1)客运专线的业务需求(对通信系统在高速情况下的安全性、可靠性、实时性、便捷程度提出了更高的要求)。话音类：调度通信、区间通信。数据类：列控信息传送、调度指挥信息传送、行车安全监控信息的传送、旅客综合服务信息的传送等

(2)机车同步控制传输(重载货运专线)的需求。

重载运输中为了实现牵引过程中多个机车头的同时加速、减速、制动，主控机车和从控机车之间需要通过GSM-R无线信道实时传递控制命令，这就是机车同步操控信息传送业务。 通过采用多机车牵引模式，实现机车间的同步操控，达到单列运量2万吨，使用3-4个机车头进行牵引。如果牵引机车操作不同步，就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象，影响运输安全，降低运输效率。为了保证操作的可靠性，利用GSM-R网络提供可靠的数据传输通道，采用无线通信的方式来实现机车间的同步操控。

图3-2 机车同步控制传输示意图

(3)车地信息化数据传输的需求。

列车与地面之间的无线通信一直是信息化发展中的最薄弱环节。随着铁路的发展，铁路信息化要求的无线数据传输内容越来越多，一方面，列车运行控制、列车安全监控、诊断以及承载货物等实时信息需要传送到地面上来，为实现列车信息实时追踪、客票发售、货运计划、货车追踪、集装箱追踪等提供基础信息，满足铁路路网移动体(机车、车辆等)实时动