隨著高速鐵路的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的單信道模擬鐵路通信系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化高速鐵路通信的需求，GSM-R(為鐵路專用的通信網(wǎng)絡(luò))市場(chǎng)面臨著巨大的發(fā)展機(jī)遇。但是，在拓寬通信頻段、與公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)以及寬帶數(shù)據(jù)通信接入等關(guān)鍵技術(shù)方面，我國GSM-R發(fā)展仍需要突破更多的核心技術(shù)。

    GSM-R契合鐵路通信要求

    作為GSM-R系統(tǒng)的母體，GSM系統(tǒng)已經(jīng)在全球廣泛應(yīng)用，其以良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力和強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈，獲得了各大運(yùn)營商和用戶的青睞。

    實(shí)際上，GSM-R系統(tǒng)是歐洲鐵路綜合調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)的簡稱，脫胎于GSM系統(tǒng)，是專門為鐵路無線通信設(shè)計(jì)的綜合專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是在GSM系統(tǒng)上增加了調(diào)度通信功能和適應(yīng)高速移動(dòng)環(huán)境的要素構(gòu)成的一個(gè)綜合專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。

    “作為從GSM公網(wǎng)延伸出來的鐵路專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，GSM-R系統(tǒng)的構(gòu)成既含有面狀覆蓋又含有鏈狀覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，既可用于地區(qū)性的覆蓋也可用于全國性的覆蓋。”北電大中國區(qū)企業(yè)網(wǎng)解決方案及銷售工程部總經(jīng)理曾勉之告訴《中國電子報(bào)》記者。

    根據(jù)鐵路沿線的情況，GSM-R系統(tǒng)可以在沿鐵路線采用鏈狀覆蓋，在車站及樞紐地區(qū)采用面狀覆蓋。為了滿足鐵路對(duì)傳輸?shù)母呖煽啃孕枨螅�鏈狀覆蓋一般采用雙重冗余的重疊小區(qū)結(jié)構(gòu)，每2個(gè)基站(BTS)重疊覆蓋一個(gè)小區(qū)(cell)；面狀覆蓋采用多小區(qū)(或多扇區(qū))蜂窩結(jié)構(gòu)，每個(gè)基站(BTS)覆蓋一個(gè)小區(qū)(cell)，也可以采用重疊覆蓋小區(qū)結(jié)構(gòu)。

    桑達(dá)無線通訊技術(shù)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)胡小榮告訴《中國電子報(bào)》記者，為實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的鐵路通信的功能，GSM-R通信協(xié)議在GSM協(xié)議的基礎(chǔ)上，增加了語音組呼業(yè)務(wù)(VGCS)、語音廣播呼叫業(yè)務(wù)(VBS)、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆(EMLPP)業(yè)務(wù)等鐵路調(diào)度功能業(yè)務(wù)以及功能尋址、基于位置的尋址等服務(wù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)GSM語音呼叫、短消息等功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路緊急呼叫、廣播呼叫、組呼叫、多方通話、鐵路功能號(hào)等鐵路調(diào)度專用的鐵路無線通信以及列車控制和調(diào)度命令的數(shù)據(jù)傳輸功能。

    我國鐵路網(wǎng)對(duì)GSM-R需求巨大

    我國鐵路覆蓋面大，鐵路線長，沿線地形復(fù)雜，無線通信覆蓋困難較多。尤其是廣大西部邊遠(yuǎn)地區(qū)，山川縱橫，鐵路沿線自然環(huán)境相對(duì)較差。

    以青藏鐵路來說，青藏鐵路建設(shè)是中國西部開發(fā)的標(biāo)志性工程，是目前世界上海拔最高、線路最長、穿越凍土里程最長的高原鐵路。縱觀青藏鐵路1142千米全線，平均海拔4500米，最高點(diǎn)唐古拉山埡口達(dá)到海拔5072米。海拔4000米以上地段長達(dá)960千米，多年凍土地帶550多千米。

    “如此惡劣的沿線環(huán)境，給鐵路無線通信保障帶來了巨大的困難。”曾勉之在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)說，“但事實(shí)證明，作為世界上平均海拔最高的GSM-R系統(tǒng)，其適應(yīng)了青藏高原特殊的自然環(huán)境，經(jīng)受了高寒、高海拔、低氣壓的嚴(yán)酷考驗(yàn)，具備極高的可靠性。”這也為GSM-R在我國西部鐵路的無線通信應(yīng)用市場(chǎng)打開了突破口。

   而伴隨著今年4月份全國鐵路網(wǎng)的再次提速，我國已經(jīng)出現(xiàn)了大量時(shí)速超過200千米、甚至300千米的高速動(dòng)車。而我國鐵路通信以列車無線通信系統(tǒng)為主，屬于單信道模擬通信系統(tǒng)。這些高速列車的廣泛出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的鐵路通信系統(tǒng)帶來了許多新的課題。

    由于列車時(shí)速過快，采用傳統(tǒng)的覆蓋系統(tǒng)，必然會(huì)出現(xiàn)由于多普勒效應(yīng)以及信號(hào)小區(qū)切換過于頻繁導(dǎo)致的掉話率升高和接通率降低等問題。“每小時(shí)超過300千米的時(shí)速將使用戶在非常短的時(shí)間內(nèi)穿過多個(gè)小區(qū)，會(huì)引起用戶在通話過程中在不同的小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的頻繁切換，導(dǎo)致掉話等諸多問題。”部電信研究院高級(jí)工程師張俊峰告訴《中國電子報(bào)》記者。安全性和穩(wěn)定性是鐵路通信的關(guān)鍵所在，一旦出現(xiàn)信號(hào)間斷問題，將會(huì)造成難以估量的嚴(yán)重后果。傳統(tǒng)的單信道模擬信號(hào)鐵路無線傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高速列車運(yùn)行的要求。

    目前，通過采用交織站址(單)雙層網(wǎng)和同站址雙層網(wǎng)的方法，GSM-R系統(tǒng)克服了小區(qū)切換頻繁的問題，能夠滿足運(yùn)行速度為0-500千米/小時(shí)之間的列車無線通信的要求。GSM-R網(wǎng)絡(luò)屬于鐵路運(yùn)輸指揮專用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)具有調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)要求的封閉性、安全性、可靠性和實(shí)時(shí)性特征。

    我國鐵路建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入全面數(shù)字化和GSM-R全面建設(shè)的時(shí)期。按照相關(guān)規(guī)劃，到2010年我國將實(shí)現(xiàn)全國3萬千米鐵路的GSM-R覆蓋，到2020年實(shí)現(xiàn)鐵路10萬千米的GSM-R覆蓋。

    核心技術(shù)需要更大突破

    “自從2002年11月，中國鐵道部科技司與當(dāng)時(shí)的西門子公司簽訂協(xié)議，正式引進(jìn)第一套GSM-R系統(tǒng)以來，GSM-R系統(tǒng)在中國經(jīng)過了接近7年的理論研究和運(yùn)行并取得了良好的效果。”諾基亞西門子通信GSM-R解決方案銷售管理部總監(jiān)楊久渝告訴《中國電子報(bào)》記者。

    按照規(guī)劃，中國鐵通要在全路建立一張移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，利用通信手段實(shí)現(xiàn)鐵路移動(dòng)設(shè)施和固定設(shè)施的無縫連接，確保列車平穩(wěn)、高速、安全地運(yùn)行。

    在中國鐵通高度重視GSM-R建設(shè)，不斷加快GSM-R全路建設(shè)進(jìn)程的同時(shí)，華為已經(jīng)通過自主創(chuàng)新，成長為少數(shù)幾家能夠提供GSM-R端到端解決方案的廠商之一。中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下的桑達(dá)也通過自主研發(fā)，在GSM-R核心技術(shù)方面取得了重大突破。

    胡小榮告訴記者，作為高科技國有企業(yè)，桑達(dá)始終重視自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)。2007年，公司成功研發(fā)了我國第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鐵路GSM-R無線通信終端作業(yè)手持臺(tái)，并于2008年4月17日通過鐵道部運(yùn)輸局和科技司組織的技術(shù)審查，成為第一款通過鐵道部技術(shù)審查的GSM-R無線通信終端產(chǎn)品，并于當(dāng)年投入線路使用。通過不斷努力，桑達(dá)在我國鐵路GSM-R無線通信領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的市場(chǎng)份額。

    雖然桑達(dá)和華為在GSM-R最為關(guān)鍵的知識(shí)產(chǎn)權(quán)部分——協(xié)議棧方面取得了重大突破，開發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GSM-R協(xié)議棧，但是由于我國鐵路線路沿線環(huán)境的復(fù)雜程度在世界上是獨(dú)一無二的，所以在GSM-R標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)上有很多特殊的要求。這些都要求我國必須在拓寬通信頻段、與公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、寬帶數(shù)據(jù)通信接入等方面取得更多核心技術(shù)。

    華信郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司高級(jí)工程師葛海平告訴《中國電子報(bào)》記者：“GSM-R系統(tǒng)是我國引進(jìn)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，相較于歐洲國家，當(dāng)前GSM-R系統(tǒng)在中國鐵路的應(yīng)用還處在起步階段。我國的運(yùn)營企業(yè)和設(shè)備企業(yè)在GSM-R的發(fā)展，尤其是核心技術(shù)方面還需要進(jìn)一步突破。”

    采用GSM-R系統(tǒng)是我國鐵路信息化建設(shè)的迫切需求，能夠極大地推進(jìn)CTCS(中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng))的進(jìn)程，推進(jìn)鐵路控制信號(hào)、通信的一體化，將為鐵路現(xiàn)代化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這個(gè)過程中，必須加強(qiáng)基礎(chǔ)科研工作，完善標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，立足國產(chǎn)化，進(jìn)一步突破核心技術(shù)。