摘 要 近年来，随着我国铁路运输业的快速发展，推动了与之相关技术领域的进步和完善，各种先进技术在铁路中的应用，为铁路安全运营提供了有效保障。GSM-R无线通信网是专门为铁路运营而设计的通信网络，它的应用进一步提高了铁路运输的安全性和稳定性。基于此点，本文首先分析了GSM-R无线通信网的组成及优势，并在此基础上对GSM-R无线通信网冗余覆盖方案及网络优化进行研究。
关键词 铁路；GSM-R；网络优化
中图分类号：U285 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0056-01
1 GSM-R无线通信网的组成及优势分析
1.1 GSM-R无线通信网涵义
GSM-R的中文全称为铁路移动通信系统，是一种以公共无线通信系统GSM为平台，专门满足铁路运营所开发设计的数字化无线通信系统。GSM-R可将铁路列车的自动控制信息传输与调度通信纳入到无线通信平台，有利于实现铁路通信信号一体化管理。GSM-R作为列车自动控制系统和信号系统的传输平台，能够满足列车运行时速不超过500千米的无线通信要求，同时具备较强的安全性能。
1.2 GSM-R无线通信网的组成
GSM-R无线通信网主要由基站、交换机、无线通信设备、手机等设施设备组成。交换机是GSM-R的核心部分，不论是主CPU处理器还是功能模块中的CPU处理器都是双备份配置，增加了系统硬件结构的可靠性；基站能够沿铁路线覆盖，即使在自然环境恶劣、无人值班的条件下也能正常运行；适用于GSM-R网络的手机与普通手机类似，只不过在语音通话功能的基础上增加了专用的调度通信功能，可以实现图像和数据信息的无线传输。
1.3 GSM-R无线通信网的应用优势
1）实现对列车运行的全程监控。GSM-R系统结合GPS卫星定位系统、机车车载计算机能够实现对列车控制信息的实时传送，利用卫星定位、电子地图等先进技术实时监控列车的运行位置和状态，以确保列车运行安全。同时，GSM-R系统作为铁路专用的调度通信系统，能够满足调度通信安全性、封闭性、实时性的要求。
2）提高通信系统的可靠性。由于GSM-R系统采用的是小区规划和独特算法，从而使其避免了高速所引起的信号失真问题。此外，GSM-R系统采取了双备份模式，使得两套信号控制系统可以重叠、交错运行，即使一套系统出现故障，另一套系统也会保持通信正常。
2 GSM-R无线通信网冗余覆盖方案及网络优化研究
2.1 GSM-R无线子系统冗余覆盖
由于高铁的GSM-R需要为列车控制系统提供相应的电路数据信息，所以系统的可靠性至关重要，而无线部分则是整个系统可靠性的关键。为此，可以通过引入冗余来提高系统的可用度。从防止设备发生单点故障的角度上讲，在对GSM-R无线网进行设计时应当充分考虑以下情况：其一，若是有源通信设备因故障瘫痪，则会导致GSM-R系统服务中断，所以应当充分考虑故障发生后的备用手段，并且还应在最短的时间内使其恢复正常运行。由于沿线上存在很多维护不方便的设备，如基站、电源设备等等，故此可设计为自动恢复到备用工作方式；其二，对于漏缆等无源设备，应当在设计中完善对其的监测，当这些设备出现性能劣化时，应当自动告警，这样便于及时维修；其三，机房、铁塔等基础设施一旦损坏，将会直接造成GSM-R系统的服务中断。为此，在选择站址时，应当尽可能避开容易发生自燃灾害的区域，同时还应预留一定的余量，防雷接地系统必须可靠，并加强对基础设施的监测维护。
由于GSM-R无线子系统是系统当中最为薄弱的环节，针对上述情况，可采用以下3种冗余覆盖方式。
1）单层交织。该方式具体是指相邻的两个基站场强相互覆盖至相邻基站的所在地。从本质上讲，这种方式相当于给基站加密，可以在正常通信时有效提高切换门限电平，从而确保当某个基站出现故障时，GSM-R网络仍然可以正常工作。
2）同站址双层覆盖。具体是指在同一个站址内设置两台完全独立的基站，并分别接入不同的基站控制器。设置时可以让双层一同承担所有的业务，也可以设置成一套主用，另一套备用，通信过程则可锁定在一层网络中执行，当某一个基站控制器出现故障时，这种方式也能确保GSM-R网络正常工作。
3）双层交织。具体是指设置两套独立交织的无线网络，并且无线子系统也完全独立，两层网络可以共同承担所有的业务，也可由其中一层承担所有的业务，这样可以确保某个基站出现故障时，GSM-R网络仍能正常工作。
从技术经济性的角度讲，上述3种冗余覆盖方式各具优缺点，实际工程中，可以按照列车控制方式、线路自然状态、列车时速以及对业务安全性的需求等方面进行综合考虑，进而选出最合适的方案。
2.2 GSM-R无线网络优化
优化GSM-R无线网的最终目的是为了确保通信系统的整体运营质量，具体优化过程如下。
1）监测调查。该环节主要是对优化对象进行监测，具体内容如下：确定监测目标和监测范围、对网络性能报表进行调查、确定优化目标；利用计数器测出观测周期及统计报表。
2）数据采集与分析。具体包括以下数据：网元管理系统统计数据、GSM-R接口数据、干扰信息、DT数据等等。数据分析可从以下几个方面着手：干扰源、掉话率、无线接通率、切换失败率。
3）制定优化方案。GSM-R系统需要进行优化调整的内容如下：提高交换机的处理性能、增大容量、对信道数进行优化调整、对基站和天线位置进行变更、对参数和频率进行优化设置等等。需要注意的是，在优化过程中，应当结合实际情况随时对优化方案进行适当调整，以此来确保能够达到最佳的优化效果。
3 结论
总而言之，在铁路运营中，GSM-R无线通信网的应用大幅度提高了列车的安全性，有效避免了各类问题的发生。在未来一段时期，应当不断对GSM-R无线通信网各方面性能进行完善，使其作用得以最大程度地发挥，为铁路安全运营提供可靠保障。
参考文献
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