GSM-R系統(tǒng)在鐵路通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1 引言

　　GSM—R是為鐵路通信設(shè)計的綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)．它是在GSM蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加調(diào)度通信功能和適用于高速環(huán)境下的要素．可滿足國際鐵路聯(lián)盟提出的鐵路專用調(diào)度通信要求。在GSM—R網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，應(yīng)用GSM—R理論，提高了鐵路通信系統(tǒng)的可靠性，并解決了信道擁塞率高、呼叫成功率低等問題，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

　　2 GSM—R網(wǎng)絡(luò)

　　GSM—R網(wǎng)絡(luò)主要包括無線網(wǎng)絡(luò)、交換網(wǎng)絡(luò)及有線傳輸網(wǎng)絡(luò)，其中無線網(wǎng)絡(luò)包括核查基站參數(shù)，規(guī)劃頻率，劃分位置區(qū)，確定話務(wù)負(fù)荷、阻塞率、基站天線角度、發(fā)射功率等參數(shù)以及降低同頻干擾和非同頻干擾等；而交換網(wǎng)絡(luò)則包括確定基站頻率、小區(qū)參數(shù)(CDD)和越區(qū)切換參數(shù)等。

　　GSM-R核心網(wǎng)絡(luò)采用二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即設(shè)立移動業(yè)務(wù)大區(qū)匯接中心(TMSC)和本地業(yè)務(wù)端局(MSC)，匯接中心之間網(wǎng)狀網(wǎng)連接。小區(qū)一般設(shè)置是在沿路軌方向安裝定向天線，形成沿路軌的橢圓形小區(qū)；在話務(wù)量較大但火車速度較低的編組站內(nèi)可采用扇形小區(qū)覆蓋；而人口密度低的低速路段和軌道交織處則采用全向小區(qū)覆蓋。每個小區(qū)有一個或幾個基站收發(fā)信機(jī)，數(shù)目的多少由話務(wù)量決定。

　　列車時速超過140 km／h，采用GSM信號，可降低通信質(zhì)量，提高誤碼率。而誤碼率的增加會降低話音質(zhì)量，甚至當(dāng)服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最低閾值時，特別是與ERTMS(歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng))和ETCS(歐洲鐵路控制系統(tǒng))有關(guān)的數(shù)據(jù)將被中斷，從而導(dǎo)致列車不必要的停車或減速，因此需要采用雙網(wǎng)覆蓋系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的可靠性。

　　2．1 無線網(wǎng)絡(luò)部分

　　(1)無線網(wǎng)絡(luò)的場強(qiáng)覆蓋場強(qiáng)覆蓋往往與具體的地理位置分布有關(guān)，根據(jù)具體的地理環(huán)境和基站的實際情況進(jìn)行調(diào)整。采用提高基站的發(fā)射功率，增加天線掛高，調(diào)整天線水平角或垂直角以及安裝直放站等方法改善下行鏈路的信號覆蓋。一般來說，在鐵路或公路沿線主要考慮沿線的帶狀覆蓋分布，可采用雙扇區(qū)型基站，每個區(qū)180°；天線采用單極化3 dB波瓣寬度為90°的高增益定向天線，兩天線相背放置，最大輻射方向與高速路方向一致。如果沿路方向話務(wù)量很低，考慮到設(shè)備成本，采用全向天線變形的雙向天線，雙向3 dB波瓣寬度為70°，最大增益為14 dB，如HTSX一09—14型天線。

　　(2)無線參數(shù)設(shè)置 在GSM—R網(wǎng)絡(luò)中，與無線設(shè)備和接口有關(guān)的參數(shù)最能影響網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能，其中包括小區(qū)選擇、控制信道、無線測量、功率控制、切換控制等參數(shù)，這些參數(shù)對小區(qū)覆蓋、信令流量分布、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能等具有重要影響。調(diào)整無線參數(shù)的基本原則是綜合考慮實際無線信道特性、話務(wù)量特性和信令流量承載情況，充分利用現(xiàn)有的無線資源，通過業(yè)務(wù)量分擔(dān)方式均勻全網(wǎng)的業(yè)務(wù)量和信令流量。

　　(3)話務(wù)量設(shè)置 其目的是預(yù)先盡可能均衡移動通信網(wǎng)的話務(wù)量．使其整個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)荷均勻．尤其是在一些人口密集的商業(yè)區(qū)，優(yōu)化話務(wù)量時應(yīng)注意交換機(jī)阻塞。

　　(4)重疊區(qū)的劃分青藏線路段根據(jù)實際地理環(huán)境恰當(dāng)設(shè)計重疊區(qū)域大小，避免出現(xiàn)弱場區(qū)。重疊區(qū)可根據(jù)頻率復(fù)用方案得到移動臺接收C／I值，重疊區(qū)的寬度a為：兩小區(qū)復(fù)用：