介绍了铁路GSM-R系统的结构，分析研究了GSM-R业务在我国铁路应用。
关键词：GSM-R；铁路；通信技术
中图分类号：TN91文献标识码：A
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。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。
1GSM-R系统概述
GSM-R是一个比较完善的、综合业务的铁路数字移动通信平台。GSM-R可以囊括目前各种无线通信系统业务，包括无线列调、平面调车以及各部门各工种的对讲机通信系统，提供列车调度、编组场调车、区间维修、工程施工、应急抢险以及普通话音（即公务通信）等需要的移动通信功能；可以取代传统的电缆加通话柱的区间通信方式，能够给铁路运输指挥带来更多的好处、提供更多的先进功能，满足铁路运输生产各种基本要求；另外由于其组网方式和系统功能，完全具备了目前的有线调度通信系统功能；特别是GSM-R还满足了列车高速运行速度下的传输列控信息的任务。
GSM-R系统一般由交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、终端子系统及移动智能网子系统（IN）等组成。根据中国铁路行车密度高、运输组织复杂等特点，为了解决大量的非列控数据传输，采用通用分组无线业务子系统（GPRS），与既有有线调度通信系统相结合，实现了有线与无线调度的两网有机结合。
1.1 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）。
1.2 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。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）。
1.3 GSM-R系统结构与覆盖
GSM-R可以构成既含有面状覆盖又含有链状覆盖的网络，既可用于地区性的覆盖也可用于全国性的覆盖。面状覆盖采用多小区 （或多扇区）蜂窝结构，每个基站（BTS）覆盖一个小区（cell），当然也可以采用重叠覆盖小区结构。
1.4 GSM-R关键技术
工作频段的分配、时分多址（TDMA）技术、时分多址帧结构、空间分集、时间色散和均衡、基站与移动台间的时间调整、 话音编码、信道编码、交织技术、跳频技术、保密措施等。
我国GSM-R除了具备GSM-R现有的功能特性，还应有无线列调功能、按近连续式机车信号传输、区间移动人员通信，以及根据我国的铁路的地理位置进行合理的GSM-R系统区间的场强覆盖。
2 GSM-R技术在铁路通信中的应用
2.1调度通信功能调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。
2.2 车次号传输与列车停稳信息传送
车次号传送是铁路实现运输生产调度指挥现代化的重要一环，即要实现调度中心对移动体位置管理，首先要实现调度中心对列车的车次号自动跟踪。基于GSM-R电路交换技术（或GPRS技术）的数据采集传输应用系统，可实现GSM-R车次号传输与列车停稳信息的数据传输，保证铁路运输管理和行车安全性。
2.3调度命令传送功能铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。
2.4列车尾部装置信息传送功能将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。
2.5调车机车信号和监控信息系统传输功能提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。
2.6 列车控制数据传输功能采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。2.7区间移动公务通信在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。
2.8应急指挥通信话音和数据业务
应急通信系统是当发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，建立语音、图像、数据通信系统。
2.9 旅客业务：利用GSM-R数据通信业务，每列旅客列车都能与地面中心维持一条实时双向数据传输通道，所有与旅客相关的移动信息服务数据（车-地和地-车）都可以通过这条通道进行传输，为旅客提供优质服务，增加旅客的舒适性。如购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。
结语
铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具。GSM-R作为我国专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，更具有适应铁路运输特点的优势，必将在铁路运输生产中发挥越来越重要的作用。可以预见在不久的将来，必将建成覆盖全路各线的GSM-R网络。
参考文献
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