铁路通信中GSM—R技术应用及性能的优化提升

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摘要：铁路的重要地位随着现代科学技术的不断发展，使其对通信有了更高的需求，伴随着现在的铁路速度一次次提升，更需要通信网络的良好衔接，这样才能保证铁路的平稳、安全、快速的运营。本文介绍了无线技术在铁路通信中的应用和针对一些问题应进行性能的优化提升。
关键词：铁路通信 GSM-R 无线技术 应用 优化提升
0 引言
通信系统的完善和技术的进步是提升铁路列车发展步伐的重要基础，铁路通信系统是保证行车安全的重要信息传递。铁路专用数字移动通信系统，同GSM系统在工作原理方面相同，但是专门用于铁路通信环境。GSM-R网络正因为这种特殊的应用环境，出现诸多与GSM不同的网络工作特性，而由于肩负着铁路通信职责，其安全和稳定性也随之受到关注。
1 铁路移动通信系统介绍
针对铁路无线通信的特点，GSM-R是基于GSM技术平台，专门为铁路设计的数字移动通信系统，提供特色的附加功能的高效综合无线通信系统，并增加铁路移动通信所需业务，构成整体的解决方案。GSM-R为满足列车高速运行时的无线通信要求，同时还具备数字集群的功能，可以提供应急通信、无线列调等语音通信功能，安全可靠。GSM-R技术利用其先进的通信手段实现了铁路移动设施和固定设施的无缝隙连接，利用其固有的网络特性，很好的顺应了科技的发展，为铁路自动化和信息化发展奠定了良好的基础，确保列车安全、平稳的运行。
2 GSM-R技术的应用
2.1 调度命令传送
TDCS根据调度命令中的机车编号查找对应的目的IP地址，将命令从无线列调车站台发出，经过GSM-R网络组成的数据链路传送到车载无线通信设备，机车就能接收到调度下发的命令。调度命令是列车运行指挥系统的重要组成部分，是各级调度指挥人员向列车司机下达的书面指令。
2.2 列车调度指挥
调度与司机之间的通话负责指挥各种车辆的运行，是行车通信系统的重要组成，保证车站值班员、机车司机、列车调度员之间以及机车司机、车站值班员、运转车长之间的通信畅通，确保安全。
2.3 列车自动控制
车地之间通过GSM-R提供双向安全数据传输通道，接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息，控制列车运行，保证列车运行安全，可代替以前的信号灯指示。
2.4 机车同步控制
有时列车需要多个机车牵引，在运行过程中，两台机车之间包括减速、加速和制动等一系列行为必需同步操纵，利用本业务可实现机车间信息的传递和交换。
2.5 机车信号和监控信息传送
提供机车信号和监控信息传输，实现车载设备和地面间的数据传输，储存调车模式的相关信息，构成站场通信系统重要组成部分。
2.6 列车停稳信息传送
利用数据采集传输应用系统，可传送列车是否停稳信息，提高车辆运行的安全性。
2.7 车次号传输
通过对列车车次号的自动跟踪，实现调度中心对车辆运输业务的监控机办理，车次号传送是实现车辆调度指挥的重要一环。
2.8 列车尾部监控数据传输
司机应当在列车行进当中准时了解列车性能变化。列车监控系统可以提供电池电压情况，车尾风压数值，主风管风压情况等等，实现对车辆状态进行实时监控。
2.9 旅客业务信息收集
作为数据通信业务使用，每辆客车都与控制中心保持一条实时双向数据传输通道，与旅客相关的所有移动信息通过此通道进行传输，增加旅客的便利性，为旅客提供各种信息，提供各种人性化服务。
2.10 区间无线通信
在区间作业可以使用GSM-R作业手持终端，包括机务、车务、工务、电务、公安等单位可根据需要进行内部的业务联系，在有特殊情况时可与列车调度人员或其他用户联系，在遇到突发状况时，还可通过无线终端直接与司机通话。
3 GSM-R网络常见问题以及性能的优化提升
GSM-R网络的优化是一个长期的过程，在实际工作过程中，主要需要优化的包括如下几类问题。
3.1 跨区切换优化
跨区切换常见的问题包括频繁切换、不切换、切换失败以及切换延迟等，通常源于硬件故障或者是参数配置的不合理，在对这些问题进行排除和网络优化方面，可以从以下几个方面着手。
首先需要对GSM-R网络的配置需要进行深入了解，对基站环网络结构、无线侧硬件参数、BSS版本特征以及GSM-R网络的切换计算方法有所了解，同时对于网络历史运行信息，参数变更资料等有所掌握。在此基础之上，第一步是需要检查异常切换状况存在范围，如果存在于同一BSC下所有小区，则应当重点查看BSC以及MSC之间的数据兼容配置状况；如果仅存在于某相邻小区，则应当重点查看这两个小区的基站硬件。如果相应的参数配置没有问题，就需要通过网管系统查看BSS系统告警信息。同时在结合故障所在服务区的告警记录查看切换性能测量、TCH性能测量状态，最终实现对切换失败的原因定位。
在对切换性能进行提升的时候，除了必须要针对硬件做出的调整以外，重点还在于对于设备参数的调整。根据实际的状况，针对切换优先级以及切换门限做出必要的调整，并设定相关程序进行必要的模拟，力求达到最优状态。
3.2 网络布局优化
虽然铁路通信系统是沿铁轨的延展方向将整个通信环境划分成为若干小区实现通信，在进行布局的时候必须要考虑到不同小区之间的影响，还是必须要注意到铁路通信系统是一个整体，并考虑GSM-R系统同其他社会化系统之间的影响。
在解决网内干扰问题的时候就是需要对整个网络的结构以及基站的安置状况，以及天线的设定进行深入详实的考证，只有如此才能获取较优的信号传输质量。与此同时，除了注意到预防其他外部环境带给GSM-R系统的干扰以外，对于GSM-R系统给予外部环境的影响也应当控制，毕竟目前的状况是多通信系统共存的大环境，只有相互之间的和谐才能获得良好和有效的数据传输服务。
3.3 干扰优化。GSM-R网络目前面临的干扰主要可以分为网外干扰和网内干扰两类。鉴于目前GSM-R网络占用频段的状况，不难理解该系统在实际运行过程中多少都会受到来自于GSM网络以及CDMA网络的干扰，而网内干扰，则重点指GSM-R网络自身形成的干扰。
对于网外干扰中来自于GSM系统的干扰，铁路通信工作需要在铁路沿线沿途定期对接收到的信号加以测定，并且根据测定的情况分析出干扰源，和当地GSM系统运营方协调双方的基站参数和天线方向进行解决。
而网内干扰则通常存在两个方面的主要成因，即多径干扰以及异区干扰。针对多径干扰这一状况，有必要深入考察当地的信号传输状况，尤其是存在有隧道的通信段中，应当妥善放置基站的位置和天线的角度。另一种网内干扰即异区干扰，对此应该深入考察地理特征，划定合理小区范围，并且在面对此类问题的时候，妥善分配频段确保通信畅通。
4 结束语
目前，为确保GSM-R技术随电信科技的不断发展，国际铁路联盟正在积极研究GSM-R向LTE-R的行业演进标准，使用的生命周期可以获得延长。无线技术在铁路专用通信中拥有广大的发展前景，我们要为铁路安全运营提供有力保障就必将开发出新一代的适合国内实际的铁路移动通信系统。对于GSM-R网络的优化是一个长期的过程，只有坚持不懈的深入研究和试验，才能取得良好效果，长足的发展。
参考文献：
[1]王刚.GSM无线网络规划与优化[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[2]李贞.GSM-R网络切换掉话的分析与处理[J].计算机与网络，2011.
[3]王方雄.展望我国铁路通信的发展趋势[J].铁道通信信号，2012.