摘 要文中主要综合分析国内外铁路移动通信发展的状况，以及GSM-R在欧洲国家使用的实例，结合我国内铁路具体的特点和要求，研究了GSM-R车载综合通信平台在铁路应用需求和项目实际意义、市场背景，提出总体设计方案。
关键词GSM-R；车载；综合通信平台
中图分类号TN92文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0175-01
GSM-R技术是基于公共GSM技术开发的。快速发展的公共GSM系统技术必将带动GSM-R的快速发展。如何根据我国铁路的实际情况，融合世界先进通信与网络技术，快速而又高效地建设与形成我国铁路通信网络，对于加快铁路信息化建设步伐，促进铁路现代化发展，提高铁路的竞争能力，更好地为社会提供运输服务都具有非常重要的意义。
1GSM-R在中国铁路应用基础
1）GSM-R网络概述。GSM-R系统保留了GSM的基本结构，同时还需要一个存储组呼属性的寄存器来实现网络功能——组呼寄存器（GCR）。GCR实际上相当于一个数据库，存储有关语音组呼的信息。它被视为一个新的网络节点，可以放在直接与MSC相连的PABX中，也可以放在MSC中，或者作为HLR的组成部分。在空中接口方面，GSM-R在GSM的基础上增加了通知信道NCH，用来传送包含组呼信息和组呼信道信息。NCH的位置在BCCH的系统消息中广播。
2）GSM-R业务模型。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，它基于GSM的基础设施及其提供的语音调度业务（ASCI），其中包含增强的多优先级预占和强拆（eMLPP）、语音组呼（VGCS）和语音广播（VBS），并提供铁路特有的调度业务，包括：功能寻址、功能号表示、入矩阵和基于位置的寻址；并以此作为信息化平台，使铁路部门用户可以在此信息平台上开发各种铁路应用。①GSM业务。GSM业务包括电信终端业务、电信承载业务和补充业务。②语音调度业务（ASCI）。eMLPP：对各种铁路业务预先定义成7个业务等级A、B、0、1、2、3和4级，并将设置存放在HLR中。当网络出现无空闲业务信道状态时，高优先级呼叫可立即打断低优先级呼叫。③铁路基本业务。功能寻址：功能寻址是GSM-R的特征，它允许通过功能号来呼叫用户，而不是通常情况下的按照用户使用的终端设备来进行寻址。功能寻址是通过编制功能号实现的。这个特性保证了用户功能号码与其用来应答的物理终端之间的独立性。接入矩阵：接入矩阵定义哪些签约用户在网络中与其他签约用户联系。基于位置的寻址：是指将移动用户发起的用于预定功能的呼叫，路由到一个与该用户当前所处位置相关的目的地址。④铁路应用业务。通过研究和分析了我国铁路通信要求之后，给出能使得铁路通信系统投入经济运行并已经实现的应用。其中部分应用解释如下：区间移动通信：代替区间通话柱，满足紧急救援、应急抢险通信指挥的需要，灵活方便。同时实现区间作业人员的移动通信。尾部风压检测：尾部风压状态由车尾装置移动设备获取，通过GSM-R网络传输数据信息，机车司机随时可以查询、反馈车尾工作状态。
2GSM-R车载平台的通信方式及通信过程
通信方式：点对点电路连接。
通信过程：
1）建立电路连接的链路。当机车综合平台接收到操作显示终端或调机分机发送的进入调车监控模式命令时，机车综合平台利用分配给调车监控的短码进行基于位置的呼叫，GSM-R网接收到短码呼叫后将路由指向对应的调车监控应用节点，在调车监控地面设备与调机分机间建立一条电路连接的链路。调车监控应用节点应能根据调机分机的功能号码（机车号）建立调机分机与接入端口之间的关联。
2）调车监控地面设备向调机分机传送数据（重要）。当调车监控应用节点接收到调车监控地面设备的数据时则根据信息内容中的机车号选择对应的端口链路将数据转发，机车综合平台接收到数据后按照目的端口码转发给调机分机。
3）调机分机向调车监控地面设备传送数据（重要）。当机车综合平台接收到调机分机传送给调车监控地面设备的数据时，将数据通过链路发送到调车监控应用节点，调车监控应用节点再将数据转发给调车监控地面设备，并保证数据转发时不发生冲突和丢失。
4）退出调车监控模式（重要）。当机车综合平台接收到操作显示终端或调机分机发送的退出调车监控模式时，机车综合平台则释放电路连接的链路。
3GSM-R车载综合通信平台系统总体方案
系统设计原则：①通信系统和信号系统分离，故障倒向安全原则（铁道部对上道使用的设备特别要求）；②高可靠性—采用成熟的工业控制总线技术，关键部件冗余备份；③高性能－采用高性能工业控制计算机；④模块化、易扩展；⑤兼容性－兼容原有无线通信系统；⑥易维护、在线实时故障诊断。
1）车载综合通信平台逻辑系统方案。基于GSM-R的车载综合通信系统功能要求，工作环境极为恶劣特殊性，采用3U CPCI工业控制总线及通用数据通信卡组成控制中心，GSM-R和GSM/GPRS模块也采用3U板卡结构，以保证系统的高可靠和高性能。基于GSM-R系统采用一台工业控制计算机作为主机，前后司机室采用智能图形终端通过浏览器方式实现操作显示屏MMI。天线共用模块也是列车控制系统、机车同步系统共用一副天线，其他系统共用一副天线。
2）硬件系统设计配置。①设备电源开关设置，前后司机室各设一个。②信号设备无线数据传输通道和其操作界面MMI硬件统一开发。液晶显示终端采用智能终端，与主机之间的采用串口或以太网通信，实现界面设计和无线通信模块的控制分离设计。GSM-R模块的数量，无线列调语音通信占用一块；列尾风压传输采用GSM/GPRS一块，周期性占用；DMIS、调度命令传送不是实时业务，可以插空使用GSM-R或GSM/GPRS模块；所以通信部分使用GSM-R和GSM/GPRS模块各一块就足够。③智能终端的选择。要求能适应机车上恶劣的工作环境，能够在-20～55℃环境下工作，采用触摸液晶显示屏，这样结构紧凑，安装使用方便。
3）硬件系统组成。车载综合平台既要求采用GSM-R模块完成无线列调通信功能，又要求能兼容原450MHz无线列调；而且要求能承担列尾、DMIS、调度命令、平面调车通用数据传输，除450MHz电台模块为无线列调系统独有外，其中心控制计算机、天馈系统部分与列尾、DMIS、调度命令、平面调车等通用数据传输系统共用，而且互相可以作为故障弱化时的备用部件。列尾风压传输系统要求完成列车完整性检查，若采用实时传风压信息的办法，这只是在逻辑上完成列车完整性检查。最好的办法是在车头和车尾安装GPS，能够实时计算车头和车尾的距离，显示列车运行轨迹，从而真正完成列车完整性检查检查功能。
4）各功能模块连接方式。转接板主要完成串行通信扩展卡和数字
I/O卡与GSM-R模块和450MHz电台的接口，同时通过A/D采集卡，监视各GSM-R模块的工作温度，他们都采用工业控制接插件，以保证高可靠性。同时为了互相可以作为故障弱化时的备用部件，所有的连接是对等的。
参考文献
[1]孙孺石编著.GSM数字移动通信工程.人民邮电大学出版社,1996,10.
[2]杜城,等.GPS在机车综合无线通信设备上的应用.GSM-R移动通信学术研讨会论文集,铁道科学研究院,2005,10:102～104.