摘要；GSM-R在GSM標準上加入了適合高速移動環境使用的技術要素，GSM-R完全汲取了GSM+多年來的發展成果，在GSMPhase2+的規范協議的高級語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優先級搶占和強拆業務的基礎上，加入了基于位置尋址和功能尋址等功能，針對鐵路通信列車調度、列車控制、支持高速列車等特點和需求開發了許多專用功能，能傳輸列車診斷數據，提供貨運信息、車載旅客信息服務和其他增值服務等，是鐵路運營提供定制的附加功能的一種經濟高效的綜合無線通信系統。
　　關鍵詞GSM-R，鐵路通信，發展和應用，設計
　　1論文前言
　　GSM-R(GSMforRailway)中文全稱為鐵路移動通信系統標準，其最早起源于歐洲，是基于目前世界最成熟、最通用的公共無線通信系統GSM平臺上的、專門為滿足鐵路應用而開發的數字式的無線通信系統。
　　GSM-R在GSM標準上加入了適合高速移動環境使用的技術要素，GSM-R完全汲取了GSM+多年來的發展成果，在GSMPhase2+的規范協議的高級語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優先級搶占和強拆業務的基礎上，加入了基于位置尋址和功能尋址等功能，針對鐵路通信列車調度、列車控制、支持高速列車等特點和需求開發了許多專用功能，能傳輸列車診斷數據，提供貨運信息、車載旅客信息服務和其他增值服務等，是鐵路運營提供定制的附加功能的一種經濟高效的綜合無線通信系統。具有適應鐵路運輸特點的功能優勢，以及更符合通信信號一體化技術發展的需要。
　　GSM-R除了能提供無線列調、編組調車通信、應急通信、養護維修通信等語音通信功能外，其無可比擬的優勢是能提供時速500km下良好、安全的無線傳輸平臺，為高速行駛列車的信號及列控提供了條件。使中國鐵路在這個層面上的技術由原來的單信道模擬系統一下子達到了國際行業先進水準。
　　在歐洲的德國和法國、荷蘭、瑞士等國家已在鐵路沿線進行了GSM-R的放號。正在試驗中的ETCS歐洲列車控制系統(也稱FZB)和另一種用于160公里以下的低成本的列車控制系統(FFB)，都是將GSM-R作為傳輸平臺。
　　2我國GSM-R系統的發展和應用
　　(1)標準、規范的建立
　　由于歐洲鐵路和我國鐵路運輸指揮作業方式、移動通信業務需求均不同，所以我國在確定建立GSM-R之初就開始著手制定適合我國的GSM-R標準和規范。經過十余年的努力，目前制定的技術標準、規范包含綜合類、系統類、工程類、應用業務類、設備測試類、接口技術要求類及測試類共7大類，42項。
　　這些標準、規范的制定為網絡規劃、工程建設、運維管理、產品研發、業務應用等各個環節提供了較為全面的技術依據，確保網絡完整、統一和安全可靠，提高服務質量、合理地利用頻譜、碼號等資源；另一方面，也為各設備生產廠家平等接入提供可循的技術依據，為網絡設備質量認證和監督提供依據。同時，通過參與標準研究工作，有效提高了相關人才的業務素質，為我國GSM-R健康發展打下堅實的技術基礎。
　　當然，隨著網絡和業務發展的需求，現有技術規范尚不能完全滿足我國鐵路發展的需要，需結合我國實際應用繼續制定其他新的技術規范、標準，并不斷補充和完善既有技術標準，逐步建立健全適合我國鐵路應用的GSM-R技術標準體系。
　　(2)GSM-R在青藏鐵路線上的首次應用
　　2006年7月1日青藏鐵路的全線通車,標志著GSM-R通信系統正式進入我國鐵路運營的歷史舞臺。青藏鐵路全長約1142km，絕大部分線路在高原缺氧的無人區。GSM-R通信系統為青藏鐵路提供了以下功能：
　　①調度通信功能
　　②車次號傳輸與列車停穩信息的傳送功能
　　③調度命令傳送功能
　　④列車尾部裝置信息傳送功能
　　⑤調車機車信號和監控信息系統傳輸功能
　　⑥列車控制數據傳輸功能
　　⑦應急指揮通信話音和數據業務
　　⑧區間移動公務通信
　　青藏鐵路GSM-R實驗段項目的成功實施，為我國鐵路跨越式發展戰略的實現提供了可供參照和研究GSM-R系統的寶貴技術經驗。
　　(3)我國GSM-R發展和目標
　　我國鐵路GSM-R網絡的發展目標是在全路建立一張移動通信網絡，利用通信的手段實現鐵路移動設施和固定設施的無縫連接，確保列車平穩、高速、安全地運行。目前中國已建成覆蓋全路青藏線、大秦線、膠濟線、武廣線、鄭西線、新豐鎮編組站、石太線、合寧線、合武線、京津城際線,京滬高鐵等數十條干線的GSM-R通信網絡。
　　3GSM-R系統的工程設計
　　(1)GSM-R的系統結構
　　GSM-R系統包括網絡子系統（NSS）、基站子系統（BSS）、運行和業務支撐子系統（OSS/BSS）和終端設備等四個部分。其中，網絡子系統包括移動交換子系統（SSS）、移動智能網（IN）子系統和通用分組無線業務（GPRS）子系統。
　　GSM-R系統通過交換子系統（SSS）中的網關移動交換中心（GMSC）可實現與其他通信網絡的電路域業務的互聯互通，通過通用分組無線業務系統（GPRS）中的網關GPRS業務支持節點（GGSN）實現與其他數據信息網絡的分組域業務的互聯互通。
　　GSM-R系統采用主從同步方式，TMSC、MSC、HLR、SCP等設備應就近從BITS設備中獲取定時信號，MSC至BSS間的G數字鏈路應兼作同步鏈路使用，BSS從MSC獲取同步時鐘信號，也可從就近的BITS設備或SDH設備提取同步時鐘信號。
　　(2)GSM-R的網絡硬件組成和功能
　　GSM-R通信系統在工程設計上包括交換機、基站、機車綜合通信設備、手機等設備組成。
　　交換機是GSM-R系統的核心，其主CPU處理器及各個功能模塊的CPU處理器，交換矩陣，內部總線等都是雙備份配置。這種雙備份的硬件結構和完備的軟件體系具有極高的可靠性。
　　為鐵路通信系統專門研制的基站，適應了沿鐵路線型覆蓋的要求，特別是適應惡劣的自然環境，和無人值守的環境要求。
　　GSM-R機車綜合通信設備替代鐵路上原有的無線列調通信系統，為機車和地面之間提供語音和數據的傳輸通道。
　　GSM-R手機其外觀上與普通手機大同小異，這種手機除了能像普通GSM手機那樣進行語音通話外，還增加了鐵路運輸專用的調度通信功能，甚至能夠無線傳輸圖像和數據信息。
　　GSM-R鐵路綜合數字移動通信系統與GPS衛星定位技術相結合，實現了通信和信號技術的深度融合。利用電子地圖、衛星定位等技術相結合的方式來實現對列車的控制，使遠在千里之外的工作人員也能夠對列車的運行位置和狀態一目了然。
　　(3)GSM-R的無線頻帶選擇
　　GSM-R在中國鐵路的頻段為上行885-889MHz，下行方向為930-934MHz。采用900MHz附近的頻帶其理由一是適合時速500km高速移動體的通信(最大多普勒頻移為415Hz)；二是抗電氣化鐵道電火花干擾(電火花的頻率多集中在400～800MHz)；三是典型覆蓋距離約為5～10公里，對高速列車來說這是保證系統容量和服務質量的最小范圍；四是更適于隧道內通信(相對450MHz和1800MHz頻帶)。
　　(4)GSM-R的安全性和可靠性
　　為了滿足鐵路對傳輸的高可靠性，覆蓋范圍、服務質量和網絡可用性是鐵路通信系統的關鍵。GSM-R系統采用了獨特算法和小區規劃，成功地克服由于高速引起的信號失真，減少了信道切換，從而大大提高了通信系統的可靠性。GSM-R系統可以構成既含有面狀覆蓋又含有鏈狀覆蓋的網絡，既可用于地區性的覆蓋，也可用于全國性的覆蓋。由于GSM-R系統將完成無線列調功能，更重要的是要承載一些重要的控制列車的數據，這就要求鐵路沿線和車站進行雙網重疊覆蓋，保證可靠的數據無線傳輸通道。因此，GSM-R系統有一個非常獨特的地方，它的信號采取了雙重覆蓋，即類似于雙備份，兩套信號控制系統交錯、重疊。一旦一套系統出現問題和故障，另一套系統仍然可以保持正常的通信。
　　(5)GSM-R的電信功能
　　GSM-R的電信業務是在GSM的電信業務的基礎上，根據鐵路通信的特殊需要進行修改和補充后形成的，所以GSM-R不僅可以提供GSM網絡的話音、數據業務，除了GSM所具有的越區切換、漫游等特性外，而且還具有如下專有的特性：
　　功能尋址(FA)：固定(移動)用戶撥號呼叫列車上移動用戶。
　　基于位置的尋址(LDA)：列車上移動用戶(如火車司機)呼叫固定用戶(調度員)。
　　語音廣播服務(VBS)：VBS可用來在指定區域(可跨多個小區)內廣播消息或發布緊急呼叫(一點對多點的呼叫，主呼者講話而眾多的被呼方只能收聽)。區域的定義和選擇可動態設定，從而具有極大的靈活性。
　　語音組呼服務VGCS)：移動或固定用戶撥打組呼ID號，可與指定區域內的小組成員建立呼叫。該組內所有成員均可通過同一業務信道進行接聽；該小組的成員也可通過按鍵講話(PTT)方式發出通話請求，系統依據“先請求先服務”的原則建立一個上行鏈路來提供通話服務。
　　增強的多級優先與強占權(EMLPP)：鐵路緊急呼叫或列車自動控制等許多通信應用，都要求網絡無論處于何種負載狀況下均能迅速建立呼叫。如果在一個無線電小區發生擁塞(所有無線電頻率和業務信道均被占用)，EMLPP可立即切斷低優先權的呼叫而優先建立高優先權的呼叫。
　　4論文結束語
　　2000年底鐵道部正式將GSM-R確定為我國鐵路專用通信的發展方向，是十分及時和正確的。這個系統的開發建立為中國鐵路十余年來的迅猛發展奠定了堅實的基礎，也必將在中國特色社會主義建設中發揮重大作用。
　　我國國土遼闊，鐵路長期以來在交通運輸體系中發揮著骨干作用。GSM-R在鐵路通信系統的應用是我國鐵路高速發展不可或缺的條件，其良好的品質使得其以后的發展只有升級和完善，被取代的可能性很小。
　　另外，應該發揮GSM-R的優勢，加強其與人防通信部門的業務合作，利用電子地圖、衛星定位等技術結合，在平時和戰時作為人防通信的組成部分，為國家的穩定和安全作出貢獻。