应用MAP技术优化铁路GSM-R网络频率配置的研究

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GSMR网络在铁路通信中的应用

Communications Technology •通信技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 23【关键词】GSM-R 无线网络技术铁路通信应用随着我国铁路运输事业的不断发展壮大，铁路通信成为了决定铁路运输作业的关键环节。

GSM-R 技术为铁路通信专用技术，我国铁路系统很早就开始跟踪GSM-R 无线网络技术，并在2013年确定为铁路既有无线列调通信换代产品。

并在全国各铁路段进行了实践应用。

本论文基于GSM-R 无线网络技术的系统构成对应用情况进行分析探讨，为完善GSM-R 技术的实践应用以及全面发展提供相应的技术支持。

1 GSM-R无线网络技术GSM-R 技术意为全球铁路通讯系统，是基于GSM 技术发展来而，具有完善的标准组织体系，可以随GSM 的演进而演进。

GSM-R 技术工作频率及覆盖移动站到基站为885～889MHz ，基站到移动站为930～934MHz 。

GSM-R 技术的覆盖方式可以是面状覆盖、链状覆盖和地区性覆盖，全面适合铁路通讯信号的传输需求。

GSM-R 技术一经采用，就受到了铁路部门的大力欢迎。

2 GSM-R系统构成分析一个GSM-R 移动通信网络通常由多个功能实体构成，各功能实体为GSM-R 网络提供全部的业务。

当前一般主要有基站子系统、网络子系统和操作与维护子系统三大部分构成。

基站控制器和基站收发信台构成基站子系统，通过无线接口与移动台相连，A 接口与网络子系统相连。

基站收发信台是网络信号进行中继区域，通过移动台与基站收发信台进行连接。

通常一个基站控制器服务于几个基站收发信台，为服务区域内的无线信号进行相应的运营、维护和管理。

网络子系统有移动交换中心、归属位置寄存器、拜访位置寄存器、鉴权中心、设备识别寄存器、组呼寄存器共六大功GSM-R 网络在铁路通信中的应用文/张成能实体，全面负责端到端的呼叫、用户数据管理、移动性管理和固定网络的连接。

铁路GSM—R网络优化新探索

组网有效减少了切换，个物理小区共小区组网时，盖在６覆次同时提高了切换成功率和服务基站的切换是单向切换，以通过相邻关系的设置来避免交区域的切换次数减少５，可叉点切换混乱的情况出现，因此只在Ｄ９５０设置１Ｋ＋０处套０２
远距离分散安装。
Ｐｕ，ｓ多站点共用小区原则，过拉远ＲＵ使一＿￣用Ｒ通Ｒ，个站点下的多个物理小区分属不同的物理地址，但是逻辑
基站即可。质量。
上述Ｂ客专引入枢纽的ＧＳ — 线ＭＲ覆盖方案是目网前络配置原则下的较为理想的方案，但仍可以发现Ｂ客专的线
ＤＳ＋０基站（Ｋ４５０频点１０）０２与Ａ线的ＢＮ— ＢＤＹ０Ａ基站（２频
０ｃ分区段有可能ｒｏｖ／一ｌ ∞ 出现网络服务质量劣化的现象。＿ｏ、，ｅｅ ∽ ＼ｒ针对此类问
ＲＵＲ多站点共小区切换示意图
感知无线
题，还需要在后期网络优化中，进行大量的现场测试验证，
通过调整基站的覆盖范围来解决，这样就无形中增加了一些不必要的工作量。果能在枢纽地区采用分布式基站的如
话务量往往集中在一个小区中。ＲＲｕ小区拉长了区的共小
覆盖长度，高了频点的利用率，提同时减少了相邻小区的频
分布式基站优化网络配置
分布式基站是基站的一种特殊形态，将传统基站中它

GSM—R技术在我国铁路通信中的应用与发展研究

GSM—R技术在我国铁路通信中的应用与发展研究摘要近些年来，伴随着我国经济水平的不断发展提升，我国的各项基础设施建设事业也逐渐的趋于完善，这其中最为典型代表的就是铁路运输行业。

铁路运输行业的发展关系着国家的开发与建设，关系到国家的安全与保障，然而在铁路运输行业当中，通信系统的完善与否又直接关系到铁路运输的安全。

灵敏有效的通信系统是我们所追求的目标，GSM-R技术的诞生满足了铁路运输中通信一体化的需求，加强了对通信安全的维护。

GSM-R系统铁路运输通信事业青藏铁路当前，随着人们对铁路运输事业要求的不断提升，通信安全成为了铁路运输事业当中最为关键的一个部分。

GSM-R技术是一种铁路专用数字通信技术，已经被广泛的运用到铁路运输事业当中，在一定程度上提升了铁路运输的效率，但是，具体运营过程中难免还会存在一些实践性的问题，需要我们研究与讨论。

本文正是以GSM-R技术为切入点，首先对技术进行简单的介绍，随后以我国铁路建设为例说明了GSM-R技术在我国发展的现状，最后针对当前GSM-R技术的完善发展方针进行阐述，以期进一步提升GSM-R技术工作的有效性。

1 GSM-R技术简介GSM-R技术（Global of Mobile Communication for Railways）即全球铁路移动通信系统。

该系统是以GSM技术的应用为基础逐渐演化和发展而来的。

该系统最早发源于欧洲，随着技术的不断完善与发展，当前已经遍布全球各国，覆盖范围面非常广。

GSM-R技术的工作频段为900MHz，移动终端发送的频率为885-889MHz，可以满足时速高达500km的通信及列控要求。

GSM-R地面移动系统包括多种功能组合，这些功能组合为用户提供相应的基础和补充业务，它是由三个子系统构成的，分别是网络、操作和维护、基站子系统。

GSM-R技术在铁路通信、铁路调度与控制等方面，发挥了十分重要的作用，在原有功能的基础之上，加入了许多拓展功能，包括位置寻址、功能寻址、语音广播、语音组呼、列车操控等服务。

GSM—R系统铁路无线网络频率规划方法研究及应用

GSM—R系统铁路无线网络频率规划方法研究及应用资源不足问题的存在，很大程度上制约了GSM-R系统功能的可行性。

因此，系统研究GSM-R系统频率的规划方法，对于满足铁路通信需求以及发展要求，具有重要意义。

为此，该文基于GSM-R系统的工作频段、频率分配和规划基本原则，分别就铁路无线网络的单网交织冗余覆盖网络、同站址无线双层网络、交织站址无线双层网络的组网方式的频率规划方法及应用展开研究，以期能够促进我国铁路无线网络的不断完善与优化。

1 GSM-R系统的工作频段GSM-R系统的工作频段定为900MHz。

其中由移动台发送，基站接收，处于885～889MHz之间的频率范围属于上行频率区间，反之，由基站发送，移动台接收，但处于930～934MHz之间的频率范围属于下行频率区间。

双工收发频率与相邻频道的间隔分别为45MHz和200kHz。

GSM-R系统的频率带宽只有4MHz。

按照等间隔频道的配置方法，可将其划分为21个载频。

频道序号依次从999到1019。

其中，序号为999和1019的频道作为隔离保护，不在实际可用频道范围内，因此，实际的可用频道数量仅有19个，频道序号依次从1000到1018表示。

2 GSM-R系统频率的分配和规划原则2.1 GSM-R系统频率的分配原则由于铁路线路平行交错、站点交叉穿行的地理特点，铁路通信极易发生因信号错乱引起的频道相互干扰问题，致使GSM-R系统发挥失常，铁路通信故障。

因此，为确保GSM-R系统正常发挥实效，就需要按照一定的原则进行频道分配，这不仅要考虑频道间的相互干扰问题，同时还要关注频道的载干比情况。

2.2 GSM-R系统频率的基本规划原则根据铁路网络分片布局的地理特点，在进行频率规划时，应本着相同频率的频点处于不同的基站；同片区内BCCH与TCH之间最好保持400k以上的频率间隔，且在未采取跳频情况下，TCH间的频率间隔最好也保持在400k以上；基站距离近要避免同频相对等原则。

-浅谈GSM_R网络优化

科技信息（下转第266页）随着科学技术的发展，信息化带动机械化应运而生GSM -R 。

GSM -R 是铁路综合数字移动通信系统，实现现代化的调度通信、公务移动、信息传输、列车控制一体化的通信网络系统。

与铁路运输组织、控制、生产、安全密切相关，并结合第三代移动通信技术。

适应世界铁路市场规律和运输技术装备，覆盖铁路干线的巨大网络，以达到为铁路运输提供高质量服务的目的。

进行网络优化的关键一步就是综合从交换机、基站和路测所获得的数据，进行数据分析。

从交换机的操作维护中心（O M C ）获得话务统计报表，然后用后台软件加以处理。

包括针对无线网络而言的全网接通率，话音信道掉话率，信令信道掉话率，切换成功率和切换失败原因占有率等。

分析是验证与评估网络规划与优化方案的重要手段。

全方位的分析手段，有利于全面掌握网络状况。

数据分析主要包括交换机统计数据分析，无线路测数据分析，信令分析，干扰数据分析和基站测试结果分析。

（1）交换机统计数据的分析统计数据分析包括：对掉话率的分析，相邻小区的关系是否完整，信令流量的设置准确度，误码率情况，话务流量是否溢出，高话务量基站是否出现阻塞掉话，接通率和拥塞等。

话务数据分析还应该注意话务量发展的前期预测，如某个区域话务量的增长情况。

通过交换操作维护中心可以获得绝大多数网络数据。

对于交换机可统计到各信令点的信令负荷，忙时鉴权次数，忙时临时移动用户识别（T MS I ）分配次数，访问位置寄存器(V L R )用户数，关机或脱网用户数，业务类型使用频率，忙时位置更新次数等。

利用这些数据，结合GSM -R 当时的运行情况，可修改MS C 和B S C 参数，减轻其工作负荷。

通过基站操作维护中心可以获得B S C 话务量统计（话务量，被叫话务量、位置更新、切换、小区话务量、话务信道和信令信道）。

可统计小区内主被叫应答率、T C H 分配成功率、分配失败原因占有率、掉话率、忙时话务量、T C H 平均占用时长、忙时占用T C H 信道数、临小区切换及成功率、切换失败原因占有率等。

铁路GSM-R网络的优化设计

11网络通信技术Network Communication Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering近年来，我国铁路建设飞速发展，从发达城市开始逐渐延伸到西南的山区等地。

这使得铁路的无线网络通信系统遇到了较大的难题，当前铁路通信主要使用GSM-R 网络系统，为了进一步提高铁路通信质量，确保铁路运行安全，本文对铁路GSM-R 网络优化设计进行了简要分析，希望能够对铁路建设有所帮助。

1 铁路GSM-R网络的现状和存在的不足1.1 铁路GSM-R网络的现状当前社会对于铁路的无线通信功能提出了更高的要求，数据通信内容越来越多，使得铁路通信方面暴露出许多不足之处。

调度命令的传输、车次号的传输以及列车尾风压值的传输是铁路通信的主要传输内容，使得GSM-R 网络系统承载了过多的数据量，系统的设计优化成为关键。

在很多偏远地区的铁路建设，受到山体以及建筑物的遮挡，使得GSM-R 网络系统的网络覆盖率受到较大影响，无线信号覆盖困难，加上铁路线路等级的不同，给GSM-R 网络系统带来了较大负担。

GSM-R 网络基站的规划也存在不合理的现象，未能够结合铁路的信号需求来进行规划，导致铁路的枢纽信号被干扰的现象频繁出现，通信也受到影响。

我国的铁路GSM-R 网络还应当从实际情况出发，进一步优化设计，提高铁路各线路的通信质量[1]。

1.2 铁路GSM-R网络存在的不足1.2.1 体系结构方面的不足铁路系统在运行的过程中，铁路工作人员要对整个运行情况以及设备故障情况进行实时的监督和了解，这一过程需要用到无线通信系统，当前铁路运行所使用的无线通信系统主要是GSM-R 网络系统，该项通信系统在体系结构方面还存在这一些不足之处，在运行过程中存在着一些安全漏洞，可能会影响着铁路系统的安全运行，带来严重的经济损失。

1.2.2 规划设计方面的不足铁路GSM-R 网络在频率资源方面存在明显缺陷，这主要是由于铁路的基础设施建设和规划设计等方面存在不足，我国铁路的建设规模正在不断扩大，建设的环境也发生了改变，随着铁路建设的环境逐渐恶劣，外界因素对于铁路无线通信系统的影响也越来越大，面对这种情况，铁路GSM-R 网络的频率干扰现象逐渐严重，给铁路的中心枢纽方面的切换设置、无线小区规划以及频率的分配都带来了很大的困扰，在无线小区规划方面会出现小区重选的现象，在切换设置方面会出现切换混乱的问题，影响着铁路通信网络的质量。

GSM-R系统在铁路通信中的规划应用

GSM-R系统在铁路通信中的规划应用摘要本文介绍了GSM-R系统在铁路通信系统中的应用及其功能,展望了GSM-R系统在我国铁路通信中的发展前景。

关键词GSM—R 通信系统铁路通信规划应用TN915GSM-R通信系统的特点GSM-R是在GSM蜂窝移动通信系统的基础上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的无线集群通信系统。

其工作频段为900MHz，移动端发送频率为885～889MHz(基站接收)，基站发送频率为930～934MHz(移动端接收)，信道间隔为200kHz，双工间隔为45MHz。

按等间隔频道配置的方法，共有21个载频，频道序号从999～1019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个，频道序号为1000～1018。

GSM-R是专门针对铁路移动通信的需求而推出的专用通信系统，由国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准化组织制定技术标准，并被许多欧洲国家采纳。

GSM-R基于GSM并在其功能上有所超越，是成熟的通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一种技术体制。

铁道部2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路专用通信的发展方向。

（一）铁路GSM-R系统的功能特点。

1、调度通信功能2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能3、调度命令传送功能4、列车尾部装置信息传送功能5、调车机车信号和监控信息系统传输功能6、列车控制数据传输功能7、区间移动公务通信8、应急指挥通信话音和数据业务9、铁路基本业务，功能寻址是GSM-R的特征, 是通过编制功能号来实现呼叫用户, 而不是通常情况下的按照用户使用的终端设备来进行寻址。

（二）GSM-R铁路通信业务的需求。

随着铁路通信信号技术相互融合，行车调度指挥自动化等技术突破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路运输调度指挥朝着数字化、智能化、网络化和综合化的方向发展。

铁路通信引入GSM-R，它基于GSM的基础设施及其提供的ASCI(先进语音呼叫业务)，其中包含eMLPP(增强型多优先级与强拆)、VGCS(语音组呼)和VBS(语音广播)，并提供铁路特有的调度业务，包括：功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基于位置的寻址；并以此作为信息化平台，使铁路部门用户可以在此信息平台上开发各种铁路应。

浅谈GSM-R无线网络频率规划

浅谈ＧＳＭ－Ｒ无线网络频率规划作者：吴立军来源：《中国新技术新产品》2009年第12期摘要：GSM-R工程建设中频率规划意义重大，本文对三种常见GSM-R无线网络的组网方式的频率规划进行了研究。

关键词：GSM-R；频率；规划1 引言GSM-R数字移动通信系统作为我国新一代铁路移动通信系统，正在越来越多的应用于我国铁路工程建设当中。

目前，青藏线、大秦线等已经投入运营，沈哈、武广、郑西等客运专线的GSM-R网络正在建设当中，其地位及作用至关重要。

GSM-R是基于GSM技术解决铁路通信的新技术，在常规业务方面延续了GSM特点，GSM-R网络规划技术也同GSM技术大致相同，但是由于铁路覆盖和铁路业务需求有其自身的特点，因此GSM-R系统的网络规划和GSM技术会有所不同，而频率规划是目前GSM制式网络规划的重要环节，良好的频率规划是网络质量的基础，本文将就GSM-R频率规划的相关问题进行分析。

2 GSM-R工作频段及频率分配和规划原则2.1工作频率采用900MHz工作频段，885MHz～889MHz（移动台发，基站收）、930MHz～934MHz （基站发，移动台收）。

共4MHz频率带宽。

双工收发频率间隔45MHz，相邻频道间隔为200kHz。

按等间隔频道配置的方法，共有21个载频。

频道序号从999～1019，扣除低端999和高端 1019做为隔离保护，实际可用频道19个，频道序号为1000～1018。

频道序号和频道标称中心频率的关系为：fL(n)=890.000MHz+(n-1024)×0.200MHz（移动台发，基站收）fH(n)=fL(n)+45MHz（基站发，移动台收）n=999～10192.2频率分配原则频道分配应考虑同频道干扰、邻频道干扰和互调干扰等因素，并使载干比满足以下要求：同频道载干比：控制信道及列控业务信道C/I≥12dB，其他业务信道所在频率的C/I≥9dB。

邻频道载干比：C/I≥-6dB。

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第０２卷第０３期２ｏ１５年５月
电子科
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅ
蕊。
Ｖｏ１．０２Ｎｏ．０３Ｍ．＿ｏ０１５
应用ＭＡＰ技术优化铁路ＧＳＭ— Ｒ网络频率配置的研究
薛玲媛
ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｖｅｒｅｄｍｏｄｅｓ，ｎｏｒｍａｌｃｏｖｅｒｅｄａｎｄｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｃｏｖｅｒｅｄｎｅｔｗｏｒｋ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｓｅｓｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｆｉｇｕｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅｒａｉｌｗａｙＧＳＭ・Ｒｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅＧＳＭ— ＲｎｅｔｗｏｒｋｂｙＭＡＰｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
频率配置是铁路ＧＳＭ．Ｒ无线通信网络建设、维
护、优化的一项重要工作。合理的频率配置可充分利
源，提高系统容量ｌ１］。
平均频率复用系数是衡量频率复用程度的指标。
平均频率复用系数＝总可用载频数／每小区最大载频数。平均频率复用系数越小，系统容量就越大。中国铁路ＧＳＭ— Ｒ网络工作的频段是上行链路８８５～８８９ＭＨｚ，下行链路９３０－９３４ＭＨｚ，频道间隔为２００ｋＨｚ。可用频道ｌ９个，频道序号为１０００ —
现阶段，中国＠）￣ｔＧＳＭ－－Ｒ网络采用四小区复用。即１９个频道中，预留３个频道，其他频道分四组配置，每个小区最大配置为４个频道：其中ＢＣＣＨ（控制）信道
配置１个频道，ＴＣＨ（业务）信道配置３个频道。平均频率复用系数＝总可用载频数／每小区最大
ｐｒｏｇｒａｍｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＡＰｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｏｐｔｉｍｉｚｅ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｆｉｇｕｒｉｎｇ；ＧＳＭ — Ｒ
引言
作者简介：
薛玲媛（１９７２－）．讲师、工程师。研究
［２］赵品勇，吴松，甘志辉．ＧＳＭ— Ｒ无线网络的频率规划［Ｊ］．移动通
信．２００７（９）５６ — ５８．
ＲｅｓｅａｒｃｈｆｏｒＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｆｉｇｕｒｉｎｇｏｆＧＳＭ・Ｒｂｙ
ＭＡＰＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＬｉｎｇｙｕａｎＸｕｅ
（ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲａｉｌｗａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓ “ ，２１００３１，Ｃｈｉｎａ）
１０１８［２】ｏ
用无线频率资源，扩大系统容量，提高信道带宽，有利于提升通信网络的服务质量，有利于高速铁路的高
质运行。
１铁路ＧＳＭ— Ｒ网络频率配置现状
ＧＳＭ．Ｒ网络的频率配置就是将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用（称为同频复用），将同频干扰控制在允许的范围内，即可有效利用频率资
（南京铁道职业技术学院，江苏南京，２１００１５）
摘要：本文分析了中国铁路ＧＳＭ．Ｒ网络频率配置的现状。探讨了以ＭＡＰ技术优化铁路ＧＳＭ— Ｒ网络频率配置的方法。针对ＧＳＭ．Ｒ不同的无线覆盖组网方式一一普通单网和冗余覆盖网络，提出了不同的优化方案，以提高铁路ＧＳＭ－Ｒ无线网络的容量。关键词：ＭＡＰ技术；优化：频率配置；ＧＳＭ－Ｒ
电子科学技术ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
２０１５正
参考文献
［１］王沛．ＧＳＭ网络的频率规划［Ｊ］．中国新通信，２００９（１）：３８ — ３９．
中图分类号：ＴＮ９１５文献标识码：Ａ文章编号：２０９５ — ８５９５（２０１５）０３－３２５ — ０４电子科学技术ＵＲＬ：ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａ．ｅｓｔ．ｃｏｍ．ｃｎＤＯＩ：１０．１６４５３／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５ — ８５９５．２０１５．０３．０１５