浅谈GSM-R铁路数字移动通信系统测试

科技创新与应用ｌ　２０１１年１２月下半月刊　科技创新　ＧＳＭ—Ｒ技术在铁路通信系统中应用分析　刘家银　（上海铁路局上海通信段合肥高铁车间，安徽合肥２３００１１）　摘要：ＧＳＭ—Ｒ是基于ＧＳＭ蜂窝系统增加了调度通信功能和适合高速环境下使用要素而开发的数字式无线通信系统。它能将　现有的铁路通信应用融合到单一网络平台上，满足铁路通信发展需求。　关键词：ＧＳＭ—Ｒ；铁路通信；网络结构　１　ＧＳＭ－Ｒ技术概述　ＧＳＭ－Ｒ（ＧＳＭ　ｆｏｒ　Ｒａｉｌｗａｙ）中文全称为铁路综合数字移动通信系统　标准，是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统ＧＳＭ　平台、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，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。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。　２　ＧＳＭ—Ｒ网络介绍　２１网络结构与功能　—个ＧＳＭ－Ｒ移动通信网络由若干个功能实体组成。各个功能实体　所实现的功能的集合就是ＧＳＭ－Ｒ网络提供给用户的基本业务与补充　业务。ＧＳＭ－Ｒ移动通信网络结构基于ＧＳＭ移动通信网络，主要由基站　子系统（ＢＳＳ）、网络子系统（ＮｓＳ）、操作与维护子系统ｆ０ｓ　三部分组成，其　基本结构如图１所示。　

一　ｊ　ｉ　图１　ＧＳＭ—Ｒ网络基本结构　ＢＳＳ主要由基站控制器（Ｂｓｃ）、基站收发信台（Ｂ　粗成。通过无线接　口（Ｕｍ】与移动台（ＭＳ）相连，Ａ接口与ＮＳＳ相连。ＢＴＳ是网络固定部分与　无线部分之间进行通信的中继，ＭＳ通过空中接口与ＢＴＳ进行连接，是　移动通信网络的无线接人部分，是终端用户最直接感受网络质量的部　分。一个或几个ＢＴＳ连接到一个ＢＳＣ上，ＢＳＣ主要提供在其覆盖区域　内的无线电资源管理与移动性管理的功能，以及提供无线电网络的运　营与维护功能。ＢＳＳ还有可能存在编码速率适￣（ｒＲＡＵ），实现编码　速率转换。　ＮＳＳ一般由六个功能实体组成，分别是移动交换中心（ＭＳＣ）、归属位　置寄存器Ⅱ｛ＬＲ）、拜访位置寄存器　ＬＲ）、鉴权中心（ＡＵＣ）、设备识别寄存　器（ＥＩＲ１，组呼寄存器（ＧＣＲ）。ＮＳＳ主要负责端到端的呼叫、用户数据管　理、移动性管理和固定网络的连接。其中Ｍｓｃ是ＮＳＳ的核心，用于建立　业务信道和在ＭＳＣ之间或与其他网络之间交换信令消息。与ＭＳＣ相　连的是ＶＬＲ，ＶＬＲ管理在—个ＭＳＣ区内漫游移动用户信息的动态数据　库。　ＯＳＳ可分为对应ＢＳＳ的操作与维护中心ＯＭＣ－Ｒ及对应ＮＳＳ的操　作与维护中心ＯＭＣ－Ｓ。ＯＳＳ是操作人员与系统设备之间的中介，它实现　

第 1 页 共 7 页 GSM—R移动通信系统在高速铁路中的应用

我们知道在一些专属的领域，进行通讯必须使用一些专用的通讯方式，比如飞机使用的导航系统就和我们平常用的导航系统在功能，频率上都是不同的；再说到火车，其实也是一样的，列车使用的无线电通讯系统就和我们生活中的不大一样，火车使用的就是GSM-R这样的一个通讯系统。本文就是针对GSM-R做了一个基本的介绍，然后结合GSM-R的使用也谈了谈GSM-R在现在的高速铁路中的运用。

GSM-R；高速铁路；调度；无线通讯

一、前言

我们几乎都坐过火车，但是似乎都会发现，有时候我们的火车在某些路段的时候只有一条铁轨，但是从来也没有发生过撞车；我们也发现，铁路每个站都是很繁忙的，每天在铁路上运行的列车那么多，如何来保证这些列车正常的运行，可定是花费了不少的功夫的。但其实，GSM-R移动通讯系统就是能够来很好的保证列车系统正常运行，能够保证列车与调度，列车和乘客很好交流的一个先进系统，所以我们有必要对这样的一个系统有一些了解。

二、铁路GSM-R移动通信系统的概述 第 2 页 共 7 页 GSM-R就是铁路使用的专属的移动通讯系统，是一种专用的信号传输系统。主要就是把铁路的通讯系统也民用的信号区分开来，避免民用的通讯系统对于铁路运输调度的影响。GSM-R的运用有效的提高了铁路运输系统的调度能力，对于铁路运输的日常管理工作也是起到了不小的作用。到了今天GSM-R更多的是体现着一种数字化传输的功能，在铁路调度中，能够很好地跟踪列车的位置，能够很好地进行列车的管理，然后GSM-R还有呼叫的功能，可以运用到列车广播系统中；对于乘坐如今火车的人来说，GSM-R还有了旅客电话的功能，能够运用GSM-R进行无线通讯有了更多的人性化。当然还有一个功能并不能忽视，那就是在铁路系统运行的过程中发生事故，出现故障的时候GSM-R也能为搜救起到有效的作用。这一切都是靠GSM-R移动通讯技术的数字化功能来起作用的。

信息技术　２Ｏｏ７年（第３５卷）第６期　

铁路无线通信新技术ＧＳＭ—Ｒ　

介鹏，张友鹏　

（兰州交通大学电信学院，甘肃兰州７３００７０）　

摘要：本文简要介绍了ＧＳＭ－Ｒ系统的组成和功能，比较了　ＧＳＭ—Ｒ系统与ＧＳＭ系统的一些区别，阐述了ＧＳＭ—Ｒ系统在　我国铁路事业中的前景。　关键词：ＧＳＭ—Ｒ　铁路通信　网络结构　

０　引言　

ＧＳＭ—Ｒ是ＥＴＳＩ（欧洲电信标准协会）在第二代数字移动通信　

ＧＳＭ标准的基础上，经过十多年的技术条件制定、测试和认定推　出的—个针对铁路的专用数字移动通信标准，其在欧洲已取得了　巨大成功。ＧＳＭ－Ｒ系统无线接口是为高达５０ｏｋｎｌ／ｌｌ的速度设计　

的，适合于高速铁路发展的需要，且由于车站、区间和列车控制的　

一体化，满足了新一代铁路综合数字移动通信网络的需求。　ＧＳＭ—Ｒ的空中接口符合ＧＳＭ标准，是目前唯一能够向第三代移　动通信系统平滑过渡的提供专用调度通信服务的系统。发展　

ＧＳＭ－Ｒ技术适应中国铁路运输现代化服务的需要。　

１　ＧＳＭ—Ｒ系统网络结构　

ＧＳＭ－Ｒ系统一般由网络子系统（ＮＳＳ），基站子系统（ＢＳＳ）、　运行与维护子系统（ＯＭｃ）等组成。根据我国铁路行车密度高、运　

输组织复杂等特点，为了解决大量的非列控数据传输，经过反复　论证，引进了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。　

ＧＳＭ—Ｒ网络结构如图１所示。　

图１　ＧＳＭ—Ｒ网络结构　（１）图１中ＢＳＳ（基站子系统）是ＧＳＭ—Ｒ系统中最基本的组　成部分。它由基站控制器（ＢｓＣ）和基站收发信机（ＢＴＳ）两种基本　

设备组成。ＢＳＣ用来管理Ｂ　与ＭＳＣ之间的信息流，且每一个　ＢＳＣ都要控制若干基站收发信机。ＢＴＳ则主要负责与覆盖区域内　

的移动台（ＭＳ）进行通信，并对空中接口进行管理。　

（２）图ｌ中ＮＳＳ（网络子系统）建立在移动交换中　ｂ（ｍｓｃ）基　础上，通过接口与基站子系统相接。ＭＳＣ由访问位置寄存器　

２００７年５月　第４３卷第５期　铁道通信信号　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＩＧＮＡＬＬＩＮＧ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　Ｍａｙ．２ＯＯ７　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．５　

青藏铁路ＧＳＭ．Ｒ无线网络场强覆盖测试探讨　

郭跃林　

摘要：从工程角度探讨青藏铁路ＧＳＭ—Ｒ网络场强覆盖测试的重要性和必要性，着重从数据采集　方法、采样间隔与同时采集的频点数之间的关系，以及数据处理方法等方面进行了阐述。　关键词：铁路综合数字移动通信系统，场强覆盖，数据采集，采样间隔　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ＧＳＭ～Ｒ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　ｔｅｓｔ　ｉｎ　Ｑｉｎｇｈａｉ—Ｔｉｂｅｔ　Ｒａｉｌｗａｙ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｉｔ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ｄａｔａ　ａｃ—　ｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｖａｌ　ａｎｄ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｏ　ｂｅ　ｔｅｓｔ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ｄａｔａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＳＭ－Ｒ，Ｆｉｅｌｄ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｃｏｖｅｒａｇｅ，Ｔｅｓｔ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，Ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｖａｌ　举世瞩目的青藏铁路已于２００６年７月１日正　式开通运营。青藏铁路无线通信采用ＧＳＭ－Ｒ数字　移动通信系统，信号系统采用基于ＧＳＭ－Ｒ的　ＩＴＣＳ列车控制系统。ＧＳＭ—Ｒ系统在青藏线上用于　调度指挥、沿线维护语音通信，并在全路首次实现　了基于ＧＳＭ－Ｒ的虚拟闭塞列车控制数据传输。良　好的通信服务质量直接关系到铁路运输安全和效　率，无线覆盖是ＧＳＭ—Ｒ提供良好服务质量的基　础，而场强测试是检验无线网络覆盖情况和进行评　估的主要手段，是通信网建设和运营维护中的一项　重要内容。　ｌ　概述　青藏线自然条件恶劣，全线海拔高度２８００～　５Ｏ７２ｍ，经过海拔４０００ｍ以上地段９６０ｋｍ，沿线　地质复杂，连续多年冻土地段５５０ｋｍ占全线长度　的一半，气候多变，空气稀薄，温差变化范围大，　风速高，这些自然条件对ＧＳＭ—Ｒ无线网络设备的　正常工作是一个非常严峻的挑战。因此，在设备投　入运营后，必须定期对沿线的场强覆盖情况进行测　试，及时发现弱场和过覆盖区，保证基于ＧＳＭ—Ｒ　的列车控制系统可靠运行。　场强测试贯穿于网络建设和维护的各个阶段。　规划阶段，场强测试可以调查沿线的电波传播特　性，校正传播模型；优化阶段，场强测试可以对已　＊青藏铁路公司电务部　工程师，８１０００７西宁　收稿日期：２００７—０３—３０　３Ｏ一　建成的网络进行评估和优化；验收阶段，场强测试　可以验证网络覆盖是否满足规范和设计要求；运营　阶段，定期对网络场强覆盖进行测试，并与验收时　的覆盖曲线进行综合对比，发现不同之处，查找原　因，解决由于长时间运行天线俯仰角、倾角改变或　周围建筑物发生变化而引起的覆盖变化。　青藏线ＧＳＭ－Ｒ数字移动通信系统采用同站址　冗余双网覆盖的组网方式。即相同站址设置２套基　站控制器ＢＴＳ设备，分属Ａ、Ｂ网；西宁和拉萨　设置２个移动业务交换中心ＭＳＣ，西宁ＭＳＣ连接　唐古拉以北的Ａ层网和唐古拉以南的Ｂ层网；拉　萨ＭＳＣ连接唐古拉以南的Ａ层网和唐古拉以北的　Ｂ层网。因此，对青藏线ＧＳＭ—Ｒ系统无线场强覆　盖测试包括对Ａ、Ｂ　２层网络的测试。　２场强覆盖指标要求　ＵＩＣ　ＥＩＲＥＮＥ系统需求规范（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｒｅｑｕｉｒｅ—　ｍｅｎｔｓ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）中对场强覆盖作了如下规定：　话音和非安全数据传输场强覆盖需满足一９８ｄＢｍ　（９５　时间地点概率）；采用ＥＴＣＳ２／３级，且速度小　于等于２２０ｋｍ／ｈ时，场强覆盖需满足一９５ｄＢｍ　（９５　９／６时间地点概率）；采用ＥＴＣＳ２／３级，且速度大　于２２０ｋｍ／ｈ、小于等于２８０ｋｍ／ｈ时，场强覆盖需满　足一９５ｄＢｍ￣一９２ｄＢｍ（９５　时间地点概率）；采用　ＥＴＣＳ２／３级，且速度大于２８０ｋｍ／ｈ时，场强覆盖需　满足一９２ｄＢｍ（９５　时间地点概率）。　青藏铁路信号系统采用美国ＧＥ公司的ＩＴＣＳ　列车控制系统，列车设计速度