GSM-R系统在我国铁路上的应用场合和实现的功能

铁道信号远程控制课程设计GSM-R系统在我国铁路上的应用场合和实现的功能
姓名：苟凯
学号：20098609
班级：09信号1班
指导教师：黄高勇
日期：2012年6月10日
GSM-R系统在我国铁路上的应用场合和实现的功能
摘要：本文围绕GSM-R技术的具体原理和在目前已经及即将投入运营的高速铁路GSM-R系统的具体应用展开讨论，同时充分说明了我国铁路通信技术未来发展的方向，希望对全面实现铁路通信信息化建设有所帮助。

关键词:铁路通信GSM-R 信息化网络建设业务功能
1 引言
铁路是我国国民经济的大动脉，铁路的运输能力直接影响着我国国民经济的发展。

进入21世纪，随着铁路跨越式的发展，铁路通信系统也迎来了划时代的转变，近年来随着运输量的日益增长，使得列车重量加大，列车编组加长。

GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移动无线通信系统GSM平台之上，专门为满足铁路应用而开发的数字式移动无线通信技术。

在铁路通信中，它能够提供定制的附加功能，如优先级和强插功能、话音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址和安全数据通信等，是一种经济高效的综合数字移动通信系统。

铁路无线全球通信系统GSM-R的建设和使用，表明中国铁路正不断吸取国外铁路的先进经验和成果，努力提升自身的经济技术结构和规模水平，加快发展步伐，争取在较短时间内运输能力满足国民经济和社会发展的需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。

2 正文
2.1 铁路通信的发展过程和现状
新中国成立初期，铁路长途通信一直采用的是以架空明线和电缆为传输媒质的载波通信设备，电话交换大量发展步进制自动交换机及人工长途台，在专用通信方面，全路调度、各站、养路等通信系统改造为铁路支流脉冲选叫方式。

进入70年代，随着国外铁路开始应用光纤技术,我国铁路光缆、数字通信也随之进入研究阶段，进入80年代中后期,数字光纤通信已经在多条线上试用成功；90年代数字光纤通信已经在铁路通信中被广泛使用，这一时期除光缆建设迅速发展以外，其他数字通信建设也得到了相应的发展。

在交换方面大量采用程控交换设备，90年代末全路长途交换网基本形成，在数据交换方面根据铁路运输管理信息系统(TMIS)、客票预定和发售信息系统及铁路其他信息业务的需要，建设了
铁路第一个分组交换数据网，在专用通信方面由于光数字分插设备的应用，区段通信电缆数大幅度增加，中间站通信条件大为提高。

调度等共线电话也推广采用了程控共线设备。

随着我国铁路信息化建设的不断发展，铁路数据信息业务量的多样化和高速率，使得GSM-R系统在国内有着广阔的发展空间，GSM-R技术也正是顺应时代的发展，利用其固有的GSM-R网络特性，为铁路信息化和自动化发展奠定良好的基础，利用通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接,确保列车平稳高速、安全地运行。

2.2 GSM-R系统的介绍
GSM-R(GSM for Railway) 中文全称为铁路移动通信系统标准，GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，基于GSM系统技术平台，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统，并将铁路移动通信所具有的特色（群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能）加进去，构成GSMR用于铁路的全球移动通信系统的解决方案。

从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。

GSM-R能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。

GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台，正在试验中的ETCS 欧洲列车控制系统(也称FZB)和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统(FFB)，都是将GSM-R作为传输平台。

2.3 GSM－R系统组成
GSM-R 系统由六个子系统组成：交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、终端子系统及移动智能网子系统（IN），并通过交换子系统（SSS）中的网关移动交换中心（GMSC）实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通，通过通用分组无线业务系统（GPRS）中的网关GPRS业务支持节点（GGSN）实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。

GSM－R系统框图如下图，A接口往右是NSS系统，它包括有移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR），组呼寄存器（GCR）, 操作维护中心(OMC),A接口往左Um接口是BSS系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。

Um接口往左是移动台部分（MS），其中包括移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。

2.4 GSM-R工作频率
GSM-R系统可以在876～960MHz整个频率范围内工作，但CEPT(欧洲邮政与电信会议 )为欧洲国家的铁路通信系统指定了一个专用频带，也即UIC(国际铁路联盟)的GSM-R频带：移动站到基站(上行链路)为876～880MHz，基站到移动站(下行链路 )为921～925MHz。

GSM-R选择工作在900MHz频带有如下的理由：适合500km/h高速移动体的通信 (最大多普勒频移为415Hz)；抗电气化铁道电火花干扰(电火花的频率多集中在400～800MHz)；典型覆盖距离约为5～10公里，对高速列车来说这是保证系统容量和服务质量的最小范围；更适于隧道内通信(相对450MHz和1800MHz频带)。

2.5 GSM-R技术在我国铁路通信中的应用
1青藏铁路：我国在青藏铁路通信中采用了专用的GSM-R系统，解决了冻土地带信号传输问题，减少了维护工作量；创造性的采用双交换机、同站址双基站
无线覆盖方式，使GSM-R网络达到了可靠性、有效性、可维护性、安全性等技术指标要求。

2大秦重载铁路：大秦线是重载运输专线，山区多、隧道多、曲线多。

铁道部针对大秦线的技术难点，组织多方力量集中攻关，在GSM-R网络电路交换业务的基础上，自主研发了机车同步操控地面应用节点、车载通信单元和管理维护设备，为实现多种编程方式2万吨重载组合列车同步操控提供了可靠的网络条件；同时采用同站址双基站和基站交织两种无线覆盖方式混合组网，满足了不同地理环境的网络可靠性需求；在机车同步操控系统通信平台的基础上进行系统功能升级，自主研发了可控列尾主机和控制盒，从而节省了机车使用数量，提高了经济效益。

3胶济线提速工程：胶济线地处我国经济发达地区，是客货混运线路，运输非常繁忙，电磁环境复杂。

围绕200KM/H干线铁路建设和发展的需要，铁道部组织多家单位积极开展GSM-R应用创新，协调移动运营商进行GSM电磁环境清理，克服了外界干扰，优化了GSM-R无线基站分布，创造了在繁忙干线运营GSM-R
的新经验。

4合宁客运专线：进入2008年，我国铁路GSM-R通信系统进入全面建设和使用阶段，安徽省内合宁高速客运专线铁路建设完工并投入运营，合宁客运专线全长166公里，其中客车运行期间为合肥站至南京站，同时组织部分跨线客车，货车运行期间为合肥东站至南京东站，因此合宁线GSM-R网络覆盖合肥、合肥东至南京、南京东站。

合宁GSM-R系统设置基站子系统的基站控制器、编码器和速率适配单元、PCU设备，根据场强覆盖的需要在铁路沿线设置基站设备和弱区覆盖设备，动车组和机车配备机车综合通信设备，相关移动，工作人员配置手持终端。

3 结论
铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具。

介于GSM-R技术在铁路通信网中的应用现状及其未来的发展趋势，铁路通信网应该抓住当今通信技术的发展潮流和市场的需要，在保证铁路通信要求的前提下，既要符合中国铁路技术政策和有关行业的技术政策要求，也要密切结合我国实际需求，合理利用资源，做到技术先进、经济合理、安全适用、现实可行，从而参与同其他电信部
门的竞争，为出行的旅客以及网络覆盖区域的用户提供高质量、方便、快捷、多元化的电信服务，进一步推动全国既有铁路通信系统的改造,全面加快铁路跨越式发展,实现运输生产力的大幅度提升，到2020年基本实现中国铁路现代化，为国民经济的稳步增长打下坚实的基础。

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