1.欧洲铁路无线系统 选择了GSM-R GSM-R(GSM铁路)是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统,GSM-r完全汲取了GSM十多年来的发展成果,又专门针对铁路各种不同的需求开发了许多功能。从集群通信的角度来看,GSM-r是一种数字式的集群系统,能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。利用GSM-r平台的数字传输能力,能传输列车诊断数据,提供货运信息,车载旅客信息服务和其他增值服务等。GSM-r能满足列车运行速度为0-500km/小时的无线通信要求,性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台,正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统(也称GZB)和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统(FFB),都是将GSM-R作为传输平台。
GSM-R是采用公开标准的系统,1992年欧洲铁路通信标准机构(eIreNe)就开始了怎样将公共GSM平台移植为铁路应用的研究,旨在寻找一种能满足未来铁路无线通信需求的、先进的、数字式通信系统,用来取代目前各种落后的、不同制式的模拟系统。欧洲铁路通信标准机构(eIreNe)在1995年完成了对频率的选择,1997年开始在法国、德国和意大利建立了3个试验网,进行了大量的系统验证试验,试验结果表明GSM-r能完全满足欧洲铁路部门对于铁路无线通信提出的规范和要求。目前已有32个欧洲铁路组织在采用GSM-r谅解备忘录上签字,这意味着这些铁路组织将实施GSM-r。
GSM-R针对铁路通信的特点,在公共GSM平台上开发了能满足铁路特殊需求的功能,并已将其标准化。如用于无线列调的依据位置的寻址功能和根据功能号的寻址功能,用于应急通信用的小区语音广播功能,用户优先级功能及用于调车编组用的语音组呼功能等等。这些标准化的功能已被欧洲通信标准化组织(eTSL)列入GSMphaSe2+中。
由于GSM-R采用公开标准,GSM-R设备不是由独家生产。目前西门子、北电能提供,生产各类移动终端的厂家有SageM、kapSch、horMaNN、FuNkwerk、koLLeDa及西门子等等。随着GSM-R在欧洲的实施,相信今后会有更多的厂家介入这一领域,各种类型的终端及辅助设备也会越来越多地进入市场。
2.GSM-R在欧洲实施的情况M-r 用于GSM-R技术性能试验和技术规范验证的3个试验网分别设在法国、德国和意大利。从1997年以来进行了大量的试验工作,不久前已完成了针对铁路需求所开发的语音增强功能(包括组呼、小区语音广播、用户优先级等)的验证工作。目前正在进行综合性能测试,这项测试将在2000年6月份完成。这也是这3个试验网的最后试验和验证工作。以后,这3个试验网将移交给法、德、意铁路部门。
瑞典是世界上第一个签订GSM-R商业合同,实施GSM-R工程的国家。瑞典铁路公司准备建设覆盖其7200公里铁路的GSM-R网,工程分4期实施。第一期工程2400公里的设备安装业已完成(1台机,6台基站控制器,260个基站),已进入调试和验收阶段,今年内将逐步投入商业运行。2-4期工程建设将分别于2001年、2002年和2003年完成。德国对其27000公里铁路实施GSM-R的工程已经启动,安装已完成数百公里。瑞士已建成一段GSM-R的试验线。另外已签订合同的GSM-R项目还有英国300公里,意大利200公里(罗马-那不勒斯)。近期有望签订商业合同的GSM-R项目有荷兰和德国(未纳入27000公里之部分)。正在招标的有西班牙和匈牙利。
在实施GSM-R时各国铁路考虑的侧重点有所不同。例如瑞典、德国铁路首先考虑的是语音通信,用GSM-R取代目前的各种落后的互不兼容的模拟设备。德国铁路计划在2000年将GSM-R逐步投入试运行;2001年中逐步投入商业运行;从2001年开始至2003年底在机车上安装GSM-R车载台;2003年底前全部采用GSM-R;所有模拟无线通信系统将在2004年初全部关闭。
瑞士铁路在洛桑一乌尔特之间35公里区段建设了世界上第一个基于GSM-R传输平台的无线列车控制系统试验线,为双线客货混运,最高时速160公里。
目前欧洲以外的一些国家(如澳大利亚,印度等)也对GSM-R表示了浓厚的兴趣。
3.频率的选择 GSM-R在欧洲使用的频率是上行876-880MHz,下行921-925MHz。欧洲铁路标准化组织选择这段频率主要基于如下考虑:
·这段频率与GSM D900的频率很近,硬件和软件的修改很少,成本较低。
·基站的间距为5-10公里,这个间距能保证高速运行时的通信质量,能满足最大速度500公里,以及列控的需求。
·在隧道内的转播性能好,特别是在新建的混凝土或钢构的隧道中,比450MHz和1800MHz好。
·电气化干扰对900MHz附近的通信频段几乎没有影响。
目前GSM-R网络和移动终端生产厂生产的设备所支持的频率范围包含GSM-R、e-GSM(GSM扩展)和公共GSM频段。如要实施GSM-r,对我国铁路部门来说最理想的是能在这个频率范围内(即上行875-915MHz,下行921-960MHz)取得至少4MHz的频段。
如采用1800MHz频率,由于DoppLer效应,高速下无线传输的物理特性将会变差,另外基站的密度将大大增加。频率为1800MHz基站的覆盖面积仅是频率为900MHz基站的1/4。由于基站数量的大幅增加,网络设备及建设费用将大大增加。在高速下的Handover次数太多,在隧道中的传播较差,更依赖于昂贵的漏线电缆。
对于其他频段的选择,如450MHz或800MHz附近等,由于网络和终端设备生产厂家要对设备进行特定的修改(包括软硬件),设备采购的价格将会上升。而且偏离了标准化的产品,采购的可选性会受到限制,导致采购和维护费用可能上升,需慎重考虑。
应考虑的另一个因素是欧洲3个GSM-R试验网进行的长期试验和验证工作都是在900MHz频段下进行的。证实了900MHz频段能满足特别是在高速下满足铁路的通信需求,而这种验证工作对于450MHz频段还没有做过。
4.GSM-R的经济性 欧洲国家由于历史的原因使用了众多的模拟无线通信系统和制式,互不兼容,运行维护费用很高,这些设备基本上无进一步扩展的可能性。如德国铁路现有约8种不同制式的通信系统,这些系统互不兼容,资源利用率低,采购成本、运行成本、维护成本加起来很高。虽然德国铁路的很多线段的时速都不超过200km/h,德国铁路仍然计划全面采用GSM-R。用GSM-R一个系统取代现存的8种不同系统,其重要因素是考虑节约运行和维护成本。
5.GSM-R未来的技术扩展 模拟系统已无进一步技术扩展的可能,而GSM-R是基于公共GSM技术开发的。公共GSM系统的技术发展很快,GPRS(通用分组线业务)技术不久将引入GSM网中。GPRS能使数字通信的速率由原来的9.6kbit/s。提高至115kbit/s。GPRS技术能很容易地移植到GSM-R系统中来,开发出各种针对铁路的服务。另外,智能网技术也使GSM-R未来能提供各种由网络运营商自已设计的服务,使各种服务功能更加灵活,更适合本地的需要。
据悉,瑞典铁路的GSM-R系统选用了智能网网元,并计划引入GPRS。
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