GSM-R系统在铁路通信网络中的应用

1 引言

　　GSM—R是为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统．它是在GSM蜂窝系统的基础上增加调度通信功能和适用于高速环境下的要素．可满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信要求。在GSM—R网络设计中，应用GSM—R理论，提高了铁路通信系统的可靠性，并解决了信道拥塞率高、呼叫成功率低等问题，降低网络建设成本。

　　2 GSM—R网络

　　GSM—R网络主要包括无线网络、交换网络及有线传输网络，其中无线网络包括核查基站参数，规划频率，划分位置区，确定话务负荷、阻塞率、基站天线角度、发射功率等参数以及降低同频干扰和非同频干扰等；而交换网络则包括确定基站频率、小区参数(CDD)和越区切换参数等。

　　GSM-R核心网络采用二级网络结构，即设立移动业务大区汇接中心(TMSC)和本地业务端局(MSC)，汇接中心之间网状网连接。小区一般设置是在沿路轨方向安装定向天线，形成沿路轨的椭圆形小区；在话务量较大但火车速度较低的编组站内可采用扇形小区覆盖；而人口密度低的低速路段和轨道交织处则采用全向小区覆盖。每个小区有一个或几个基站收发信机，数目的多少由话务量决定。

　　列车时速超过140 km／h，采用GSM信号，可降低通信质量，提高误码率。而误码率的增加会降低话音质量，甚至当服务质量达到最低阈值时，特别是与ERTMS(欧洲铁路运输管理系统)和ETCS(欧洲铁路控制系统)有关的数据将被中断，从而导致列车不必要的停车或减速，因此需要采用双网覆盖系统以提高系统的可靠性。

　　2．1 无线网络部分

　　(1)无线网络的场强覆盖场强覆盖往往与具体的地理位置分布有关，根据具体的地理环境和基站的实际情况进行调整。采用提高基站的发射功率，增加天线挂高，调整天线水平角或垂直角以及安装直放站等方法改善下行链路的信号覆盖。一般来说，在铁路或公路沿线主要考虑沿线的带状覆盖分布，可采用双扇区型基站，每个区180°；天线采用单极化3 dB波瓣宽度为90°的高增益定向天线，两天线相背放置，最大辐射方向与高速路方向一致。如果沿路方向话务量很低，考虑到设备成本，采用全向天线变形的双向天线，双向3 dB波瓣宽度为70°，最大增益为14 dB，如HTSX一09—14型天线。

　　(2)无线参数设置 在GSM—R网络中，与无线设备和接口有关的参数最能影响网络的服务性能，其中包括小区选择、控制信道、无线测量、功率控制、切换控制等参数，这些参数对小区覆盖、信令流量分布、网络业务性能等具有重要影响。调整无线参数的基本原则是综合考虑实际无线信道特性、话务量特性和信令流量承载情况，充分利用现有的无线资源，通过业务量分担方式均匀全网的业务量和信令流量。

　　(3)话务量设置 其目的是预先尽可能均衡移动通信网的话务量．使其整个网络业务负荷均匀．尤其是在一些人口密集的商业区，优化话务量时应注意交换机阻塞。

　　(4)重叠区的划分青藏线路段根据实际地理环境恰当设计重叠区域大小，避免出现弱场区。重叠区可根据频率复用方案得到移动台接收C／I值，重叠区的宽度a为：两小区复用：