高速铁路通信系统中的移动通信解决方案
GSM—R移动通信系统在高速铁路中的应用
GSM—R移动通信系统在高速铁路中的应用我们知道在一些专属的领域，进行通讯必须使用一些专用的通讯方式，比如飞机使用的导航系统就和我们平常用的导航系统在功能，频率上都是不同的；再说到火车，其实也是一样的，列车使用的无线电通讯系统就和我们生活中的不大一样，火车使用的就是GSM-R这样的一个通讯系统。
本文就是针对GSM-R做了一个基本的介绍，然后结合GSM-R的使用也谈了谈GSM-R在现在的高速铁路中的运用。
GSM-R；高速铁路；调度；无线通讯一、前言我们几乎都坐过火车，但是似乎都会发现，有时候我们的火车在某些路段的时候只有一条铁轨，但是从来也没有发生过撞车；我们也发现，铁路每个站都是很繁忙的，每天在铁路上运行的列车那么多，如何来保证这些列车正常的运行，可定是花费了不少的功夫的。
但其实，GSM-R移动通讯系统就是能够来很好的保证列车系统正常运行，能够保证列车与调度，列车和乘客很好交流的一个先进系统，所以我们有必要对这样的一个系统有一些了解。
二、铁路GSM-R移动通信系统的概述GSM-R就是铁路使用的专属的移动通讯系统，是一种专用的信号传输系统。
主要就是把铁路的通讯系统也民用的信号区分开来，避免民用的通讯系统对于铁路运输调度的影响。
GSM-R的运用有效的提高了铁路运输系统的调度能力，对于铁路运输的日常管理工作也是起到了不小的作用。
到了今天GSM-R更多的是体现着一种数字化传输的功能，在铁路调度中，能够很好地跟踪列车的位置，能够很好地进行列车的管理，然后GSM-R还有呼叫的功能，可以运用到列车广播系统中；对于乘坐如今火车的人来说，GSM-R还有了旅客电话的功能，能够运用GSM-R进行无线通讯有了更多的人性化。
当然还有一个功能并不能忽视，那就是在铁路系统运行的过程中发生事故，出现故障的时候GSM-R也能为搜救起到有效的作用。
这一切都是靠GSM-R移动通讯技术的数字化功能来起作用的。
当然，我们不得不承认GSM-R移动通讯技术的起源不是中国，而是西方一些发达的国家，毕竟火车也是西方列强入侵中国的时候带进中国的。
2024年GSMR铁路移动通信
GSMR铁路移动通信GSM-R铁路移动通信：技术特点与发展前景引言一、GSM-R技术特点1.1专用频段GSM-R使用专用频段，避免与其他通信系统干扰，确保铁路通信的稳定性和可靠性。
在全球范围内，GSM-R主要使用900MHz频段，部分国家和地区使用1800MHz频段。
1.2安全性GSM-R采用了加密和认证机制，确保通信内容的安全。
同时，GSM-R还支持列车无线紧急呼叫功能，提高了列车运行的安全性。
1.3系统容量GSM-R系统具有较大的系统容量，可以满足铁路运营中的大量用户需求。
同时，GSM-R支持多用户同时通话，提高了通信效率。
1.4网络覆盖GSM-R系统实现了铁路线路的全覆盖，确保列车在任何位置都能进行通信。
GSM-R支持跨区切换，保证了列车在不同区域之间的通信连续性。
1.5兼容性GSM-R与其他通信系统具有较好的兼容性，可以与其他铁路通信系统（如TETRA、VHF等）进行互联互通，为铁路运营提供更多选择。
二、GSM-R发展历程与应用现状2.1发展历程GSM-R的发展始于20世纪90年代，欧洲铁路通信标准化组织（ERATO）开始研究铁路通信的标准化问题。
1993年，欧洲电信标准协会（ETSI）正式立项研究铁路通信标准。
1997年，ETSI发布了GSM-R标准。
此后，GSM-R在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
2.2应用现状目前，GSM-R已经在全球范围内得到了广泛应用，成为铁路通信领域的事实标准。
在欧洲，GSM-R已经成为所有新建设的高速铁路线路的通信系统。
在中国，GSM-R也得到了广泛应用，成为高速铁路、普速铁路和城市轨道交通的主要通信系统。
三、GSM-R未来发展趋势3.1向LTE-R过渡随着4G移动通信技术的发展，GSM-R将逐渐向LTE-R （LongTermEvolution–Rlway）过渡。
LTE-R基于先进的4G技术，具有更高的数据传输速率、更大的系统容量和更好的性能。
目前，欧洲、中国等国家和地区已经开始进行LTE-R的研究和试验。
高速铁路通信信号的通信设备与网络安全
高速铁路通信信号的通信设备与网络安全近年来，随着高速铁路的快速发展，高速铁路通信信号的通信设备和网络安全问题备受关注。
作为高速铁路的核心技术之一，通信信号的稳定与安全性对于列车运行的高效性和安全性至关重要。
本文将重点探讨高速铁路通信信号的通信设备和网络安全，并提出一些相关的解决方案。
一、高速铁路通信信号的通信设备1. 通信信号设备的种类和功能借助通信信号设备，高速铁路系统可以实现列车与信号设备的无线通信、列车之间的联锁通信以及列车与运控中心的通信等。
通信信号设备的主要种类包括信号机、道岔控制器、列车自动保护装置（ATP）等。
信号机负责向司机显示适当的信号，道岔控制器负责控制道岔的开关，ATP负责监控列车位置以及提供列车速度限制等。
2. 通信设备的稳定性和实时性要求高速铁路系统对通信设备的稳定性和实时性有着较高的要求。
通信设备必须能够在恶劣的环境条件下保持稳定运行，如遭受强电磁干扰、温度变化等。
同时，通信信号的传输和处理需要满足高速铁路系统对实时性的要求，以确保列车能够及时获取并处理通信信息。
3. 通信设备的更新与维护高速铁路通信设备的更新和维护是保证通信信号系统正常运行的关键。
随着技术的进步和相关标准的更新，通信设备需要不断升级以适应列车运行的需求。
同时，定期进行设备巡检和维护也是保障设备稳定性的重要工作。
二、高速铁路通信信号的网络安全1. 网络安全的重要性在高速铁路系统中，通信信号的网络安全至关重要。
网络安全的威胁包括黑客攻击、恶意软件、信息泄露等。
一旦网络安全遭到破坏，可导致列车运行混乱、隐私泄露甚至事故发生。
2. 网络安全的挑战高速铁路通信信号的网络安全面临多重挑战。
高速铁路系统包含大量设备和节点，网络拓扑复杂，这带来了管理和监控的困难。
同时，高速运行的列车需要实时通信，对网络的稳定性和延迟有更高的要求。
此外，网络的开放性也可能带来安全漏洞。
3. 网络安全的解决方案为了确保高速铁路通信信号的网络安全，可以采取以下解决方案：（1）建立多层次网络安全防御体系，包括物理层面的防护和网络层面的防护，以防范各类攻击。
高速铁路专网覆盖解决方案
高速铁路专网覆盖解决方案完善的铁路GSM网络覆盖不仅能给用户提供便利的通信服务，创造更优质的网络价值，而且是以后第三代移动通信网络的铺设和扩容提供坚实基础；不但能为中国移动业务的发展带来商机，也能为我国信息化的发展带来巨大的促进作用。
本方案通过使用BBU+RRU这种组网方式，针对对不同区域类型，不同覆盖场景的解决方案论述，可为高速铁路的覆盖达到最优的效果，同时也可为其他同类工程提供参考和借鉴。
BBU；RRU；小区规划；切换规划；小区分层本方案将铁路列车考虑为一个话务流动用户群，为其提供一条服务质量良好的专用覆盖通道，用户群从车站出发，直至抵达目的站，用户都附着在专网覆盖区内，发生的话务/数据流也都为专用通道吸收。
用户抵站后，离开专用通道，切换至车站或周边小区。
1.覆盖策略一般高铁沿线环境较为复杂，网络覆盖难度很大。
对于不同的道路环境需要采用相应的覆盖策略。
（1）平原、高原路段的覆盖：覆盖站沿铁路两侧均匀交错分布，选择地势较高处，俯瞰铁路。
（2）丘陵、山地、峡谷路段的覆盖：对于部分较深的峡谷地段，测试信号较差的地段，必须在峡谷两侧最高处、转弯处建设站点。
（3）隧道路段的覆盖：针对不同的隧道制定不同的覆盖方法：隧道长度小于500m的使用高增益天线进行覆盖；长度大于500m的结合漏缆分布系统进行覆盖。
（4）高架桥梁路段的覆盖：桥梁的覆盖须保证天线高度合理，天线的高度应该高出桥梁平面25米，与铁道垂直距离保持在50米左右。
（5）站台路段的覆盖：对于大型火车站候车室与站台通道均有室内分布系统，因此专网与公网的切换只需做室内分布与专网的切换关系，需要注意的是要将专网的CRO设置值高于室内分布的CRO，因为火车在站内停留时间较短，如没及时切换到专网中，火车开动后势必会发生掉话现象。
2.BBU+RRU组网解决方案从整条铁路状况来分析，在铁路沿线新建基站的难度较高，投资较大，我们从节约成本的角度考虑，高铁以BBU+RRU 为主要覆盖手段。
高速移动场景下Femto覆盖解决方案
成 为 ３ 无 线 网络 建 设 的 重 要 组 成 部 分 。 本 文 在 对 高 速 移 动 场 景 下 网 络 覆 盖 问 题 进 行 研 究 和 分 析 的 Ｇ
③ 高速的移动使得用户经过一个小区的时间往往很短，
信令、 业务时延对用户在无线网络中的移动性能影响很大。
上 海 市 科 委 重 点 基 金 资 助 项 目（ ｏ１５ ５０ ０ １ Ｎ ． １ ０ ４ ２ ０ １
④ 高速移动场景下的车体通常具有较大的穿透损
耗， 对于 Ｔ ． Ｄ Ａ常用频段 ， ＤＳ Ｍ Ｃ 高速列车车厢穿透损耗通
基 础 上 。 出 了一 种 采 用 家 庭 基 站 技 术 进 行 高 速 移 动 场 景 覆 盖 的 解 决 方 案 。该 方 案 可 以 改 善 或 解 决 提 高 速 铁 路 场 景下 移 动 覆 盖 中 移 动 性 管 理 、 网络 容 量 受 限 及 车 厢 穿 透 损 耗 等 问 题 ， 效 提 升 高 速 移 动 有
⑥ 高速移动场景下，终端用户数据业务的潜在需求
较 大。
难满足高速移动场景下终端用户的业务需求。
２ 高速移动场景覆盖难点 ． ３
高速移动场景下无线网络覆盖必然需要结合上述特 点进行规划和设计 ，最大程度地保证终端用户的业务需 求， 提升用户体验
２２ 高速移动通信场景业务需求 ． 随着国内 Ｔ ．Ｃ Ｍ ＤＳ Ｄ Ａ网络规模和用户规模的扩大 ，
Байду номын сангаас
场景下终端用户的业务体验。 关键词 家 庭 基 站 ； 速 移 动 ； 盖 高 覆
高速铁路数字移动通信系统
高速铁路数字移动通信系统在当今高速发展的时代，高速铁路成为了人们出行的重要选择。
而在保障高速铁路安全、高效运行的众多技术中，高速铁路数字移动通信系统扮演着至关重要的角色。
高速铁路数字移动通信系统，简单来说，就是为高速铁路量身定制的一套通信解决方案。
它就像是一条无形的信息高速公路，确保列车上的工作人员、控制系统以及乘客之间能够顺畅、快速、准确地进行信息传递。
首先，我们来了解一下为什么高速铁路需要专门的数字移动通信系统。
高速铁路的运行速度极快，这就对通信的实时性和稳定性提出了极高的要求。
传统的移动通信系统在面对高速移动的场景时，往往会出现信号中断、延迟、数据丢失等问题。
想象一下，如果列车驾驶员与调度中心之间的通信出现了故障，无法及时获取前方路况信息或者接收指令，那将会给列车的运行带来极大的安全隐患。
再者，高速铁路上还有大量的设备需要实时监控和控制，比如列车的动力系统、制动系统、车门系统等，这些设备的数据传输也必须稳定可靠。
此外，随着人们对出行体验的要求不断提高，乘客在列车上也希望能够享受到高质量的通信服务，如流畅的上网、视频通话等。
那么，高速铁路数字移动通信系统是如何实现这些功能的呢？它主要由以下几个部分组成：基站系统是其中的重要一环。
在铁路沿线，会设置一系列的基站，这些基站就像一个个接力站，确保列车在高速行驶过程中始终能够接收到稳定的信号。
基站的覆盖范围和信号强度经过精心设计和优化，以适应高速铁路的特殊需求。
核心网则负责对通信数据进行处理和传输。
它就像是一个中央大脑，管理着整个通信网络的资源分配、数据路由等工作，确保信息能够快速、准确地到达目的地。
终端设备包括列车上的车载通信设备以及工作人员和乘客使用的移动终端。
车载通信设备与列车的控制系统紧密相连，能够实时传输列车的运行状态数据，并接收来自外部的指令。
而乘客使用的移动终端则可以通过无线网络接入系统，满足他们的通信和娱乐需求。
为了保证通信的可靠性和安全性，高速铁路数字移动通信系统还采用了一系列先进的技术。
铁路通信系统中移动通信技术的应用分析
通信网络技术无线通信网络GRIS 节点GSM-R 接口服务器CTC 应用 服务器追踪服务器行调台显示台通信服务器车站自律机车站自律机其他中心 系统GRISCTC 系统BSS机车图2 某全场景的GSM-R 接口服务器测试平台系统 2024年3月25日第41卷第6期129 Telecom Power TechnologyMar. 25, 2024, Vol.41 No.6郭亚昀，等：铁路通信系统中 移动通信技术的应用分析组呼、语音广播以及多级静音等铁路专用业务功能。
GSM-R 系统由网络子系统、基站子系统、运维子系统及终端设备组成。
网络子系统包含移动交换子系统、智能网子系统及通用分组无线子系统等。
具体来说，移动交换子系统负责语音业务的交换连接，智能网子系统实现业务控制逻辑，通用分组无线子系统提供数据业务[2]。
系统使用主从同步机制，不同节点设备从高精度的时钟同步设备后台智能传输服务（Background Intelligent Transfer Service ，BITS ）获取精确的时钟信号。
基站子系统的基站控制器（Base Station Controller ，BSC ）则从移动交换中心（Mobile Switching Center ，MSC ）获取同步时钟。
GSM-R 的频段规划上行频带为885～889 MHz ，下行频带为930～934 MHz ，可以实现不同地域和运营商之间的互操作，每个语音信道的带宽为200 kHz 。
GSM-R 技术在多个方面改进了铁路通信。
第一，实现了语音组呼和语音广播功能，允许一个呼叫者与一个组内的多个用户同时通话，有效支持列车调度通信和运维通信。
语音组呼可以实现16人同时通话，语音广播可以向多个小区内的所有用户广播语音信息。
第二，可以以2 400 b/s 的速率传输车次信息、列车停止信号等关键数据，提高运输安全性。
第三，为调度员下达书面调度命令提供无线传输通道，调度命令数据传输速率可达9 600 b/s 。
高速铁路上移动通信技术的研究与优化
高速铁路上移动通信技术的研究与优化随着现代科技的快速发展，高速铁路成为许多国家发展重点，作为一种高效、环保的交通工具，它为人们的出行提供了更好的选择。
然而，高速铁路的特殊环境和高速运行的要求给移动通信技术带来了诸多挑战。
因此，研究与优化高速铁路上的移动通信技术显得尤为重要。
首先，高速铁路的特殊环境要求移动通信技术具备更高的传输速度和稳定性。
高速列车的运行速度通常在300公里/小时以上，这就要求通信技术能够在高速运动的列车上实现稳定的信号传输。
此外，高铁沿线通常存在大量的人群，如乘客、工作人员和游客等，这就会导致通信网络容量的需求迅速增加。
因此，高速铁路上的移动通信技术需要具备更高的带宽、更稳定的信号传输和更强的信号覆盖能力，以满足大量用户的需求。
其次，高速铁路上的移动通信技术需要考虑环境与外界干扰的因素。
高速列车的运行会产生空气动力学因素，如气流、风速等，这些因素会对通信信号的传输产生干扰。
此外，高速列车经过地铁隧道、山区等特殊地形时，也会遇到信号覆盖不良的情况。
为了克服这些问题，研究者需要对通信技术进行优化和改进，提高通信系统的抗干扰能力和信号覆盖范围，确保高速铁路上的通信质量稳定。
另外，高速铁路上的移动通信技术还需考虑列车上的移动设备的连通性。
随着智能手机和其他便携设备的普及，乘客对于列车上稳定、高速的网络连接有着更高的要求。
同时，由于列车高速运行和车厢间的隧道效应，移动设备的信号传输存在不稳定的情况。
优化高速铁路上的移动通信技术，需要提高移动设备和基站之间的信号传输效率，确保乘客能够畅通无阻地使用移动设备进行通讯和上网，提升用户体验。
为了研究和优化高速铁路上的移动通信技术，研究者可以采取以下措施：一是推动相关技术的研发。
在高铁车辆上使用符合高速行驶条件的天线，对传输信号进行优化，提高天线的性能和覆盖范围，确保通信信号的稳定性和可靠性。
同时，应该研究开发更高效和稳定的通信协议，以提高通信的速度和可靠性。
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类社 会 的发展 、进 步和 文 明作 出 了很大 的贡 献 。铁路 作为
生产 力的一 种标 志， 其经历 了人 力 、 机械 化 以及 信息化 的发
展 阶段 ， 目前 ， 铁路 正朝 向智 能化 、 信 息化 、 高速化 发 展的方 向前 进 。２ ０ ０ ６年至 今 ， 我 国着手 高速 铁路 的建 设 ， 截至 目 前 ，高速铁 路 已有 了突破 性 的发展 。在 为人 们提 供必 需 的 铁 路 运营服 务 的 同时，为 高速 铁路 上 的旅客 提供 宽带 因特 网接入 服务 是当 前高速铁 路建 设过程 中的重点 问题 ， 因此 ， 寻求 一 套 行 之有 效 的高速 铁 路 移 动通 信 解 决 方 案非 常 必
要手段 。
车 车顶 架设 天线与这些高频 天线建立无 线连接 ， 随着 小区尺
寸 的降低 以及列车速 度 的增 加 ， 小 区切 换频繁 ， 列 车经过 小 区直径 １ ０ ０米 的高频 天线范 围要频 繁地切 换 。这种 频繁 地
切 换 和 现 有 通 信 机 制 下 定义 的 切 换 时 间有 出入 ， 这 在 一 定 程
他 路径 方 向上 的信 号 ，高速 运行 的列 车具有 典 型多 普勒 频 谱 扩展 ，但 不会 引起较 严重 的多 普勒频 移 。基站 在铁 路 旁 边 时 ，多普 勒频谱 扩展 有较 小 的窄带 波形 ，随着 列 车的运 行 ，其 扫描 可 以由最大 值至 最小 值 。当铁 路和基 站 离得 比 较 近时 ， 基 站信 号方 向和 列车运 行 方 向夹 角时 ， 多普勒频 移变
层次上 实现整体 覆盖 的方案 。目前 ， 高速铁路 通信 系统面 临
着很 多问题 ， 诸如 位置 区设置混 乱 引起 位置更新 指令溢 出、 切换 区穿越频繁 、 电波快 衰落等 ， 这 些 问题 直接导 致用户拖 网 、掉话频 繁或 电话接 通率 下降等 。铁 路常 穿梭在地 形 复 杂、 环 境恶劣 、 电气化 铁路强 电磁烦扰 的环 境中 ， 这使得通信 可靠性和 连续性 无法保 障 。 基于 上述 问题 ， 对 高速 铁路通信 系统 实现一 体化 专线覆 盖成 为解 决高速 铁路通 信 障碍 的重
摘要： 随 着现代科 学 技 术的不断发展 ， 通信技 术 已广泛地应用在 日常生活 中， 高速铁路 作为通信技 术的应 用领域之一 ． 通
信技术为 高速铁路的快速发展 提供 了动力。然而 ， 与传统公共移动通信 系统不 同， 高速铁路 通信 系统在 建设和发展 过程 中遇到 了一些技 术瓶 颈和问题。文章从 当前 国内高速铁路通信 系统的现状入手 ， 探讨 目前 高速铁路 通信 系统 中移动通
要。
通 过上述理 论分析可 以得 到， 多普勒频移会影 响高速铁
路 用户通话 质量 ， 另外 ， 高速 铁路运 动产生 的高频次深 度快
衰落 会影响 正常通信 。 １ ． ２ 小 区尺寸 通过采 用 Ｗｉ ． Ｆ ｉ 或 Ｗｉ ＭＡＸ等机制通 信方 式， 高速铁 路
ｌ高速铁路通信 系统现状及问题
为一 ８ ５ ｄ Ｂ ｍ 以上 ， 因此 ， 在 高铁专 网设计 的时候 ， 要 对 各 个 列 车 做 穿 透 损 耗 测 试 ，以保 证 用 户 在 不 同 车 型 中 均 能 正 常 通
话 。
目前 ， 国内高速铁 路通 信系 统面 临的 问题 大概 总结 如
下。
１ ． １多普勒频移和快衰落
信 的解决方案。
关键词 ： 高速铁路 ； 通信 系统 ； 移 动通信 ； 解决方案 中图分类号 ： Ｔ Ｎ９ ２ ９ ． ５ ３ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ 一 ｌ １ ３ １ （ ２ ０ １ ４） ０ １ ． ０ ２ １ ２ — ０ ２
一
直 以来 ， 铁 路都 是人们 出行 的主 要交通 方式 ， 其为人
多普勒 频移 是 由移动 引起 的接 收机 信号 频移 ，其 与运 动方 向 、接收 机 电磁 波 入射 角 以及移 动 台运动速 度 等 因素 有关 。 高速铁 路环 境下 ，多普勒 频移 表现 明显 。与 普通 列 车 相 比来说 ，移 动 台运动 方 向和 入射 波 方 向之 间的角度 接 近９ ０ 。 ， 此 时， 任 何直射 路径上 多普勒频 移均 相对较 小， 而其
国家信 息产 业部在 ＧＳ Ｍ 网络规 划 中指 出， 铁 路干线在 通信 系统铺设 的过程 中要兼顾 考虑 ， 以适 应周边 业务 ， 附带 覆盖 为主线 。在 这个 指导思想 下 ， ＧＳ Ｍ． Ｒ不能在 网络体 系
可 通过减 小小 区尺 寸提供 宽带连接 服务 。小 区尺寸 降低 有
利 于频带 复用 ， 能够 为较多 的通信 用户提 供无线 服务 。 在 高 速 铁路运 行的沿线 ， 铺 设直径为 １ ０ ０米 高频天 线 ， 在 高速 列
２ ０ １ ４ 年 第 １ 期 （ 总第 １ ３ ３期）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴ１ ０Ｎ ＆ Ｃ０Ｍ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０ＮＳ
２０１ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ．Ｎ ｏ ｌ ３ ３ ）
高速铁路通信 系统 中的移动通 信解 决方案
张 华斌
（中铁 电气化局西安通信信号工程处 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ３ ２ ）
度 上也影 响 了宽带 的应用 。 设 计最优 的小 区尺 寸 ， 是 当前亟
待 解决 的问题 。
１ ． ３ 列 车对 信 号屏 蔽 问题 高速 铁路 上的快 速运 行导致 列车 内部 出现 高频 率深 度 衰 落或 多普勒 频移等 问题 ， 加之， 列 车 自身铝 合金封 闭车厢
带来 的损耗 ， 这 些 问题极 易 导致掉 话 、 切换 失败 、 通 话质 量 下 降等 问题 。铁 路 专 网 设计 时 要 保 证 列车 内部 电平 强 度