武汉北编组站GSM—R无线通信系统方案比选

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【摘要】 本文介绍了武汉北编组站GSM-R无线通信系统方案，从网络功能结构、规划原则以及工程设计等方面比选了两种设计方案，为方案实施提出了一些参考。
【关键字】 编组站 GSM-R无线通信 频率规划
一、工程项目概述
武汉枢纽内有多条铁路干线引入：南北方向郑武、武广、京九武汉至麻城联络线；东西方向汉丹、武九线。编组站设计规模为3级7场，与其相邻车站主要有京广线祁家湾、横店及滠口站，麻汉线黄陂站。
二、GSM-R系统实施方案比选
方案一、初步设计阶段方案构成
由于GSM-R频率资源受限，为列检作业单独设置400MHz全无线列检通信系统，GSM-R系统考虑为平面调车、驼峰调车、商检及车号作业提供综合无线通信服务，并对其他线路的GSM-R机车引入或通过武汉北预留一定通信资源。
由于武汉北编组站占地范围大，采用两处O4型基站（BTS）覆盖整个编组站，每处基站同址冗余设置O4型备用基站。由于调车组呼作业要求安全数据传输时延必须小于500ms，参考新丰镇实施方案，采用3GPP规定的1.5信道组呼方式满足传输时延指标。
相应必须配置BSC、PCU、TRAU及相应OMC等实体设备。BSC等设备通过有线通信提供的2M通道直接接入武汉枢纽GSM-R网络子系统（NSS）中。
方案二、施工图阶段方案构成
1）设计思路。由于武汉北编组站内频率资源有限（根据武汉铁路枢纽规划，只有四个频点可用），采用GSM-R站场综合数字无线通信系统也无法完全解决编组站内庞大的用户通信需求，还需保留部分目前使用的站场无线通信手段，例如编组站既有无线调车灯显信号系统等。
2）系统功能。站场无线系统将为编组场外勤人员与相关的固定人员及外勤人员之间提供可靠、实时的语音通信。
3）业务功能。语音通信：为列检、商检等作业提供及时、可靠的话音通信。呼叫方式有个呼、组呼、广播呼、紧急呼叫和有线电话互联呼叫。
4）组网方案。根据铁道部移动通信发展的总体战略，系统采用基于GSM-R技术的站场综合无线通信系统组网方案。
① GSM-R系统构成。GSM-R系统由SSS、BSS、OMC、IN、GPRS以及GSM-R终端组成。② 交换子系统。铁道部GSM-R核心网络技术规划或武广客运专线GSM-R系统工程在武汉建有移动交换中心，包括有MSC、GMSC、VLR、HLR、AuC、GCR、IWF。 ③ 基站子系统。在武汉北通信楼新设一套BSC、TRAU及网管设备。
（A）系统话务量预测。武汉北共计有列检组4组、商检组4组，共计8组，在无呼损状态时，共占用8个信道。另考虑编组站基站覆盖范围内另有50个移动用户、10列通过列车、5停靠列车，在1%无线信道呼损率的情况下，采用Erlang-B呼损公式进行测算需要11个信道。在采用4载频单基站覆盖时，在满足编组场业务需求的情况下，可预留9个信道。按照一个载频支持0.4Erl，一个用户0.025Erl，所以一个载频全速率时可以支持16个用户，半速率时可以支持32个用户。
（B）覆盖预测。参照技术体制的相关规定，GSM-R系统网络按机车台最小可用接收电平-98dBm，满足全线95%的时间地点覆盖概率进行设计。用Okumura-Hata模型的经验公式来做传播损耗预测，在农村准开阔区，部分丘陵的传播环境中地形校正因子取-8dB，系统设计余量取10dB，基站天线高度50米时，基站覆盖范围约为10km。
（C）基站类型。综合考虑基站容量、用户分布以及频率规划，采用两个O2型基站，为保证系统可靠性，备用基站1套。通过光传输系统提供的2M通道接入新设BSC。
5）系统配置。武汉北编组站GSM-R系统由武汉枢纽GSM-R中心设备、O2型基站，基站控制器、分组控制单元、速率适配单元、网管等构成。武汉北编组站通信楼通信机械室内安装BSC一台、O2型BTS一台、PCU一台、OMC-R一套；上行出发场信号楼通信机械室内安装O2型BTS一台；武汉GSM-R中心机房内安装TRAU一台。BTS天线安装于通信楼及上行出发场信号楼附近的45米通信铁塔上。
三、GSM-R系统实施方案推荐
由于GSM-R站场综合数字无线通信系统在国内首次使用于新丰镇编组站，需要进行系统设备、终端设备的试验和二次开发。武汉北编组站方案需根据新丰镇实验情况进行调整，因此GSM-R系统方案暂缓实施，武汉北编组站站场综合无线通信系统按传统站场无线通信系统进行过渡。因此如果编组站GSM-R无线通信系统需要目前实施，只能采用设计方案二。
参 考 文 献
[1] 吴克非.中国铁路GSM-R移动通信系统设计指南 [M].北京：铁道部工程鉴定中心，2008（10）
[2] 钟章队.铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）[M].中国铁道出版社，2003
[3] 韩斌杰.GSM-R原理及网络优化（第二版）[M].机械工业出版社2009