GSM-R

一、技术介绍

GSM - R（GSM for Railway）即铁路数字移动通信系统，它是一种专门为铁路通信设计的数字式无线通信系统。GSM - R 基于成熟的 GSM 技术标准，并针对铁路行业的特殊需求进行了优化和扩展，能够为铁路运营提供语音通信、数据传输等多种服务，在保障铁路运行安全、提高运输效率等方面发挥着重要作用。

二、发展历史

起源

GSM - R 的发展源于欧洲铁路运输的需求。20 世纪 90 年代，欧洲铁路面临着不同国家铁路通信系统不兼容的问题，制约了欧洲铁路的互联互通和跨国运输的发展。为了解决这一问题，欧洲铁路部门开始寻求一种统一的铁路无线通信标准。

初步发展

1993 年，欧洲电信标准协会（ETSI）开始着手制定 GSM - R 标准，在 GSM 技术的基础上，增加了适用于铁路的调度通信、功能寻址、组呼等特色功能。1995 年，GSM - R 标准的第一版正式发布，标志着 GSM - R 技术的初步形成。

推广应用

随着标准的确定，GSM - R 开始在欧洲铁路广泛应用。德国、法国、意大利等国家陆续建设了自己的 GSM - R 网络。之后，GSM - R 技术逐渐传播到亚洲、非洲、美洲等地区，中国也在 21 世纪初开始引入 GSM - R 技术，并在铁路建设中大规模应用。

三、技术原理

网络架构

GSM - R 网络主要由核心网、基站子系统和终端设备三部分组成。

• 核心网：负责处理呼叫控制、移动性管理、数据传输等核心功能。它包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）等设备，类似于普通 GSM 网络的核心网，但增加了一些适用于铁路的特殊功能模块。
• 基站子系统：由基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）组成。基站收发信台负责与终端设备进行无线通信，覆盖一定的地理区域；基站控制器则负责管理和控制多个基站收发信台，协调无线资源的分配。
• 终端设备：包括铁路工作人员使用的手持终端、列车上安装的车载台等。这些终端设备通过无线信号与基站子系统进行通信，实现语音通话、数据传输等功能。

通信原理

GSM - R 采用时分多址（TDMA）技术，将无线信道划分为多个时隙，每个时隙可以分配给不同的用户进行通信。在语音通信方面，终端设备将语音信号转换为数字信号，通过无线信道发送到基站子系统，再由基站子系统转发到核心网，最终到达对方终端设备进行解码还原。在数据通信方面，数据以分组的形式在网络中传输，确保高效、可靠的信息传递。

特色功能原理

• 调度通信：GSM - R 支持调度员与列车司机、车站工作人员之间的通信。调度员可以通过调度台发起呼叫，系统根据功能寻址（如列车车次、车站编号等）快速找到对应的终端设备，实现高效的调度指挥。
• 组呼功能：可以将多个终端设备组成一个组，调度员或指定用户可以发起组呼，同时向组内所有成员发送语音信息，方便铁路工作人员在同一事件或任务中的协同工作。

四、应用场景

列车调度指挥

调度员通过 GSM - R 系统与列车司机保持实时通信，及时下达行车命令、调整列车运行计划。例如，当前方线路出现故障或有其他紧急情况时，调度员可以迅速通知相关列车司机采取停车、减速等措施，确保列车运行安全。

列车控制信息传输

GSM - R 系统为列车运行控制系统（如中国的 CTCS 系统）提供数据传输通道。列车与地面控制中心之间可以实时交换列车位置、速度、运行状态等信息，实现列车的自动控制和安全防护。例如，地面控制中心根据列车的实时位置和前方线路情况，向列车发送限速命令，列车自动调整运行速度，避免超速行驶。

铁路维护与管理

铁路维护人员可以使用 GSM - R 终端设备与调度中心、其他维护人员进行通信，及时报告设备故障、维修进度等信息。同时，在进行大型维护作业时，调度中心可以通过组呼功能统一指挥多个维护小组，提高维护工作的效率和协同性。

旅客服务

在一些情况下，GSM - R 网络也可以为旅客提供一定的服务。例如，列车上的信息系统可以通过 GSM - R 网络获取实时的列车运行信息、天气预报等，并在车厢内的显示屏上显示，为旅客提供更准确的出行信息。