GSM—R网络系统在武九电气化铁路无线通信中的应用

【摘要】 GSM-R是铁路专用移动通信系统。针对铁路运输的特点，在空中接口中引入了语音广播呼叫、话音通话组呼叫和用户优先级等功能，实现了调度员与司机间通信、调车作业通信、远程遥控传输，车站和维修段的地区通信、旅客服务通信，也可实现与公网的互联互通。

【关键词】 GSM-R 应用

武九铁路（武汉局管段）线路相对较长，西起武昌火车站、东至武汉局与南昌局交界口。正线长183公里，还有30多公里的绕行段（鄂州段绕行线、大冶段绕行线）。正线沿线16个小站，其中有隧道7座，总长8.5公里。

武九铁路电气化工程虽然为普通既有线改造，但GSM-R系统是按客专的标准建设的。靠近局界段周边多为山区，弯道较多，桥隧相连，沿线无线干扰源多，网络建设比较复杂，网络规划、网络优化难度较大。

一、GSM-R的特点

GSM-R沿轨道方向设定天线，形成椭圆状的小蜂区，覆盖轨道两侧100-200m的范围。在车站地区，通信量大，但速度要求低，多采用扇形覆盖方式。这种铁路专用通信网具有数字移动通信和与位置无关的接续功能。它采用了较高的冗余技术和可靠性技术，移动话务呼叫的时间不超过2s，是普通移动电话的一半。通信蜂区覆盖铁路沿线和车站，每个蜂区有一个或多个用于传输和接受数据的基站，一个基站响应几个蜂区的访问。

二、GSM-R系统的优势

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。它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时的传输列控信息的任务。

列车无线调度电话是为列车调度员、车站值班员指挥列车运行而设置的专用电话。根据《铁路技术管理规程》规定，系统用户包括列车调度员、机车调度员、车站值班员、助理值班员、机车司机等。传统的无线列调由于技术限制已经越来越不能满足运输需要了。GSM-R以其丰富的功能，不但完全具有传统的业务和功能，还在功能和性能各方面比原有基础上又有了大大的提升。GSM-R能够在一个综合平台上提供丰富的综合调度通信业务，尤其能够为列车控制提供无线数据传输。GSM-R不是无线列调的简单升级，而是具有强大调度功能的、综合业务的铁路数字移动通信平台，是铁路现代化和信息化必不可少的基础设施。

三、GSM-R结构组成

GSM-R系统包括网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行与管理子系统（OSS）和移动终端设备等4部分。其中网络子系统包括移动交换子系统（SSS）、移动智能网子系统（IN）和通用分组无线业务子系统（GPRS），是GSM-R系统的核心组成部分。

四、基站覆盖规划

良好的信号覆盖有利于提高网络性能和抵御网外干扰。在一定的网络投资、一定数量的基站设备的条件下，合理的布置基站站址，可以更好的提高基站信号的覆盖场强，从而提升网络性能。

依据设计方案，综合诺西基站设备参数确认方案的合理性和安全性，需要进行基站的现场勘测工作，基站勘测从无线的角度出发，现场确认和评估站址的合理性，确认基站的塔高、天线的俯仰角和方位角，评估无线信号场强的覆盖，现场确认设计方案等等，如果发现问题，结合现场情况修改方案，解决问题，提升网络的质量，降低风险。同时在基站勘测是也会对工程安装方面的条件进行确认，提出合理方案，这样以便于在后期的安装、调试过程中避免出现问题，加快通信工程建设。

现场勘查工作结束后，再次对基站的站址、站高、天线方向、天线俯仰角等信息进行比对，使用网络规划攻击导入数据，进行工具的参数设置并覆盖仿真，覆盖仿真后对全网进行频率分配、相邻关系分配并分配BCC等参数。并对全网频率作网内频率干扰仿真，对于存在干扰的地方，或者C/I不达标的地方，进行频率修改或天线调整。仿真频率干扰，提前解决网内频率干扰问题，最终提交网络规划报告。发现覆盖问题提出解决方案。

五、网络优化

GSM-R网络的服务质量（QoS）测试和性能保证服务是网络优化服务的一种，它是针对GSM-R网络系统工程后，对GSM-R网络进行覆盖改进、业务服务质量测试和性能保障为目的的网络优化活动，保障GSM-R网络高质量运行和正常使用。通过网络优化使得达到铁道部所要求的验收标准。

5.1 GSM-R无线场强覆盖调整

（1）电磁环境测试。通过场强测试对铁路沿线电磁环境进行检测，对发现外部运营商电磁干扰，协调无线电管理委员会清除外来干扰，保障铁路专网电磁环境质量达标。

（2）无线场强覆盖测试。通过对GSM-R网络现场的测试，收集GSM-R铁路沿线无线信号电平和无线场强质量的现场覆盖数据。

（3）无线场强覆盖分析及调整。分析无线场强覆盖质量对发现问题的无线覆盖进行硬件（天馈系统）调整或者参数的调整。在测试前期主要是天馈系统的调整，中后期主要对参数进行调整以达到标准要求。

（4）无线场强覆盖调整的验证。通过以上调整等情况，再次对覆盖质量进行测试验证。

5.2 GSM-R网络语音业务服务质量测试和优化

（1）语音业务服务质量测试。现场语音业务服务质量的测试和数据收集。

（2）网络参数检查和调整。对BSS无线控制参数的分析和调整。

（3）语音业务服务质量分析和改进。语音业务服务质量的综合分析和优化建议。

六、GPRS业务性能服务质量测试和优化

6.1 GPRS业务服务质量测试

现场通过大量GPRS基础数据服务质量的测试和数据收集。

6.2 GPRS网络参数优化

通过现场实测并大量采集数据，对GPRS控制参数进行分析和调整。

6.3 GPRS业务服务质量性能分析

GPRS业务性能服务质量的综合分析和性能优化。

七、测试仪表

网优测试期间结合厂家及铁科研、第三方测试单位利用多套专业测试仪表进行测试，测试现场所采集的数据当天进行分析，在第二天开始测试前施工单位完成天馈系统的调整，厂家完成数据参数的调整。保障第二天的测试，同时可以验证调整完成后的效果。

采用一体化测试仪表，可支持所有的GSM-R/GPRS/GMS功能测试。采用高速以太网接口GSM-R扫频，每秒可测试多达1000个信道以及每秒采集10万个样本读数。

八、顺利地实施优化确保了武九线GSM-R的开通运行

经过几个月的网络优化及静态、动态测试，进行了大量数据分析，并利试验车全程进行多次往返测试，测试结果完全符合设计的要求，从而确保武九线GSM-R系统顺利开通运行。

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