GSM_R集成式铁路通信系统

分类号:B J82

通信产业报/2001年/02月/28日/第020版/

集群通信专辑

G S M—R集成式铁路通信系统

G S M-R系统旨在以一个单一平台替代目前所有的与铁路有关的通信与控制系统。其第一步是一种用于列车控制员与列车司机通信的通用列车无线电系统。另外,所有其它独立和并行的无线电系统,如平面调车通信、隧道无线电系统以及供维护与修理工使用的无线电系统都可集成入G S M-R之中,从而形成一个功能完备的单一系统。未来为实现通用铁路通信系统要采取的措施还将包括通过G S M-R传输而实现自动化铁路控制应用(A T C)。由于无线电接口是为高达500k m/h的速度而设计的,因而即使对于高速列车来说这也将是有可能的。

G S M-R的专有特性

G S M-R以成熟的G S M平台为基础。除所有G S M特性以外,它还提供了以下新的、G S M-R专有的特性。

功能寻位:列车身份是以列车编号确定的。任何人如果想与某列车联络可拨打该列车编号。如果想找到该列车上的负责某一职能的人(例如列车司机、列车长等),则可以在拨号时加上一个两位数的子地址(例如列车司机为01),这样就可以不用知道电话号码就可找到负责一项职能的人。这种方式的优点在于不用知道当前列车司机(及列车上其它职能的负责人)的电话号码就可方便地找到该列车,而且列车正行驶在哪个国家对此也无关紧要。

基于位置的寻址:一列从布达佩斯开往维也纳的列车需要经过多个控制区。列车司机与控制站间的联系是通过一个短代码建立的。G S M-R系统可自动将该呼叫转接到列车当前所处的控制区的控制者那里。这样做的好处在于不需要列车司机将列车所经过的地点与控制者编号逐一对应,在操作维护控制下可自动对联络进行修改。

语音广播服务(V B S):V B S可用来在指定区域内广播消息(一个讲话方对多个接听方)或发布紧急呼叫。G S M-R语音广播的主要优点在于在每个无线电小区内,接听方的数量不受限制,而且每个语音广播仅需一个信道。区域的定义和选择可动态设定,从而给予铁路部门极大的灵活性。

通常,列车无线电系统、紧急通信和平面调车通信要求使用V G C S。移动或固定电话用户通过拨打一个组群I D号或组群参考号可与在某特定区域内的组群之间建立呼叫。该组群内所有成员均可通过同一信道进行接听。该组群内的一个成员如果想通话,可通过按键通话发出请求。请求只要发出就可建立一个上行连接。通话者的通话请求是以先请求者在先的原则进行优先权排序并提供服务的。

增强的多级优先与预占(e M L P P):铁路紧急呼叫或自动列车控制等许多通信应用

都要求无论在网络处于何种负载状况下均能迅速建立呼叫。如果在一个无线电小区发生拥塞(所有无线电频率和通信信道均被占用),e M L P P可立即切断低优先权的呼叫而优先建立高优先权的呼叫。

自动列车控制:自动列车控制将根据E R T M S/E T C S而实现。E T C S是一种调谐模块A T P/A T C系统,使用G S M-R作为传输系统。标准的G S M承载业务(B S

2x)将用来从固定A T C计算机向移动A T C计算机传输数据。列车所处的实际位置通过b a l i s e系统进行定位并通过G S M-R传输。作为2级E T C S,它将替代现有的列车信号和控制系统。通常,路轨与车载应用间需要交换诸如速度、列车状况和路轨数据等信息。列车的位置、速度、车箱数量及其它车载信息将传输至无线闭塞中心。无线闭塞中心网将处于不同区域的列车的通信数据进行比较,并将相关的速度状况信息传输给各列车。该应用使铁路可通过移动闭塞结构运营其列车。这将缩短列车闭塞区间距离,从而代化路轨的使用,减少晚点。

铁路维护:通过使用G S M-R移动系统,与铁路维护人员的联络将变得十分容易。作为一种替代方案,新的铁路与隧道电话将以G S M-R为基础。根据维护人员的地点和职能可很快找到他们的确切位置。

列车编号与诊断:如果发生故障或者列车上安装了维护诊断程宁,数据将通过G S M-

R传输到下一个维修中心。由于维修站能够及时获得信息并为维修做好相关准备,因而机车和列车的维修时间被大大缩短。

平面调度通信:编组成员通常都是临时性的,其成员也变化很大。V G C S将允许在不修改具体成员的设备或频率的情况下对编组呼叫的组成进行动态修改。

时刻表信息:连续位置确定──根据每个小区或b a l i s e信息──将使到达时间估算更为准确和自动化。后续连接将通过数据服务被送往相关列车,从而确保乘客能够获得最佳服务和最新信息。

售票:售票机的在线式更新以及电子出纳功能将通过G S M-R数据服务而实现。带有G S M-R接口的新型售票机可应需要安装在任何地方。后期处理和维护工作量将减少至最低。现金流动将增加,信用卡的使用也将尽量减少。

G S M-R技术的进一步发展

在G S M-R中引入I N:为满足E I R E N E提出的要求,有两种解决方案可供选择:基于H L R和基于I N的解决方案。两种方案均可实现E I R E N E规范的基本特性。为获得更高的投资回报,又有许多供G S M-R客户使用的极具吸引力的特性被开发出来,例如U S S D强制注册、验证期限、组群注销等。实践证明,多语言发布支持、针对给定错误的错误处理器或者通过发布或文本消息向用户发出的建议等对用户很有帮助。借助外部列车定位系统还能使用更准确的列车位置信息。所有这些增强功能都只有在使用I N时才能实现。

除上述G S M-R所专有的服务以外,I N还包括了许多增值服务,例如预售卡服务(

P P C)、免费电话(F P H)、优惠费率(P R M)、通用访问号码(U A N)、电子投票(V O T)以及虚拟专网(V P N)等高性能应用和通用个人电信(U P T)和虚拟卡呼

叫(V C C)等一系列移动服务。

通用分组无线电服务(G P R S):当今的G S M网是为语音通信而优化的。G S M最初的规划重点是语音,通过联网设备以线路交换(点对点)或包交换提供短消息服务(S M S)和数据传输。无线电信道本身一直没有变化,从而将数据传输速率限制在9.6K b/ s,或者通过引入高速线路交换数据(H S C S D)而达到84K b/s、数据通信用户的典型固定带宽限制也保留下来。

使用G P R S,一种新的传输模式被引入G S M(和G S M-R)。其面向数据包的结构允许移动用户为仅占用数百b i t/s的小型应用和占用数百k b i t/s的大型应用对带宽(和无线电信道)进行灵活分配。B T S接收到的数据速率和信号被传输到基于异步传输模式(A T M)等高速技术的X.25或I P网络中。G P R S不需要建立实时的端到端连接,最适用于应付所有类型的铁路数据传输。它将节省G S M-R频率,从而扩大已运营的G S M-R网络的容量。

因此,G P R S可将铁路内部网与G S M-R连接起来,从而将移动网络向铁路因特网技术(I T)应用开放。

面向G S M发展的增强型数据速率(E D G E):通过E D G E,E T S I制定了一种新的调制模式,以8-P S K调制取代了GM S K调制,使数据通率达到28.8或32K b/s。

这使得仅通过两条通信信道的结合便能使增强线路交换数据传输(E C S D)的峰值速率达到64K b/s。就增强型G P R S(E G P R S)而言,每条通信信道速率可能达到22.8至69.2K b/s,而总计数据速率则可能达384K b/s。

对于没有3G许可证的营运商来说,这显然使E D G E成为3G的替代方案。而且,对于那些打算只在人口密度大的地区部署3G(岛式解决方案),而在其网络的其它地区使用E D G E的运营商来说,E D G E也是3G的一种补充,从而为多媒体解决方案提供了广泛的覆盖面积。