GSM-R资料

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第1 章  GSM-R发展概述
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第1章 GSM-R发展概述
近10 年来，我国铁路经历了重载运输、电气化改造、既有线提速、秦沈客运专线建设等
一系列的技术进步，推动了铁路通信信号的发展。截至2002 年底，我国铁路营运里程已达
71500km ，位居世界第三位，预计到 2020年，全国铁路营业里程达到 10 万km 左右。在这样
庞大的铁路交通运输网中，要想大幅度提高铁路复线率、电气化率、自动闭塞比重，实现主
要繁忙干线客货分线运输，只能选择一种新的铁路数字移动通信技术。我国铁路正在朝高速
铁路、客运专线方向发展。经过近几年的不断提速，我国铁路已形成13 000km，速度达 120～
160km/h 的快速铁路网，广深线已达200km/h ，秦沈客运专线运营速度将达到250km/h 以上。
未来5 至15 年，我国快速铁路和高速铁路将会有很大的发展。铁路提速和客运专线网络化、
智能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综合移动通信系
统，以及透明、双向、大容量的车－地安全和调度指挥的信息传输通道。
既有线提速、客运专线、青藏线建设和高速铁路研究，对通信信号技术的发展提供了新
的发展机遇。我国铁路发展移动通信网络的总体目标是建立语音数据综合业务的移动通信系
统平台，形成现代化的调度通信、公务移动、信息传输、列车控制一体化的通信系统，并向
社会实时提供铁路客货运及其他服务的信息。铁路综合数字移动通信网络的形成是一项十分
艰巨、需要持续发展的系统工程，与铁路运输组织、控制、生产、安全密切相关。它应该充
分考虑世界移动通信技术的发展方向特别是第三代移动通信技术，以及世界铁路市场规律和
运输技术装备趋势，结合铁路运输的具体情况进行开发，形成一张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。
本章通过简要回顾铁路无线通信的发展历史，从全新的角度探讨发展GSM-R，形成铁路
专用综合数字移动通信的必要性、发展模式。同时给读者介绍目前发达国家的最新进展，以
开拓我们的视野。
1.1  铁路无线通信的发展
1.1.1  我国铁路既有无线通信的现状
我国铁路目前已经形成了7 万多公里的规模，成为国民经济的支柱产业和交通的命脉。铁路
移动通信从六十年代开始，设备不断发展，制式不断完善。在无线列调、平面调车、区间移
动、单信道对讲机、道口无线、DMIS 无线车次号传输、尾部分压无线传输、红外轴温无线传
输等方面都有较大的发展。至今已形成全路全网的规模，成为保障铁路运输安全生产的重要
手段。
(1)  无线列车调度电话
目前，我国铁路无线列车调度电话系统作为行车“三大件”之一，对提高运输效率、保
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证行车安全有着重要作用。根据我国铁路运输的特点，参考UIC751标准开发主要有 A、B 、
C 三种制式，为450MHz 或150MHz 的单工或双工通信系统，在全国铁路沿线的场强覆盖已
经达到93％以上，能够完成列车调度员、车站值班员与进入其管辖区段内的列车司机、车长
进行通话。无线列调从20世纪60年代起，经历了TW8C/D 、TW12、TW42 三代产品。
除了上述的几种铁标规定的标准无线列调制式设备，各设备生产厂家还根据现场的实际
需要开发出一些新的满足铁路生产需要的无线产品，在功能上有许多扩展，也承载了许多新
业务，包括：机车出入库检修电台、场强自动测试电台、400M+400K感应电台、区间互控式
遥控电台、具有数话同传功能的无线列调电台等无线列调产品，列车无线防护报警系统、监
护道口无线报警系统、DMIS 无线车次号传输、列车尾部风压无线传输等。
(2)  站场无线及各种单工通信系统
除了无线列调系统之外，在铁路的区段站、编组站还存在着包括平面调车等站场无线通
信系统，另外还有许多部门单位投资建设的各种独立的单工通信系统也广为使用。
平面无线调车系统解决峰头、峰尾之间编组场内的调车问题，以铁路调车标准为依据，
提供了包括调车区长台、机车台、手持台的平面调车系统，不仅提供了语音通话功能，而且
提供了包括信令传输、灯光显示、语音提示等一系列符合现场使用要求的专用功能，满足了
调车指挥的需要，在全路得到了广泛的采用。
(3)  各种独立单工通信系统
为了满足其它工种的作业通信要求和车站内部指挥的需要，在站场内及铁路沿线还存在
大量由部门单位自行投资建设的各种独立的单工通信系统，如工务、公安、电力、水电、电
务维修、列检、施工等。这部分系统均以同频或异频单工通信方式为主，独立使用，缺少统
一的规划和集中管理，但同时又是不可缺少的部分。
(4)  集群移动通信系统
为加速铁路专用移动通信的发展，从 1991 年起我国铁路积极研究开发集群移动通信系统
在铁路上的应用。安装了多套800MHz 单基站模拟集群移动通信系统进行试用，并在柳州至
南宁铁路区段建设模拟集群移动通信系统试验线，主要开展话音业务。集群移动通信系统是
多信道综合业务无线移动通信系统，可以为行车调度、客货站场调度指挥、公安保卫、施工
维修等运输生产部门提供移动通信手段。
我国铁路从二十世纪80 年代末不断地研究和探索满足铁路运输需要的无线通信功能，既
有无线列车调度通信制式经历了四十多年的运营，其他无线通信手段也基本是模拟制式。我
国铁路正在朝高速铁路、客运专线方向发展，既有无线通信提供的业务和功能与现代铁路运
输需要之间的差距在不断扩大，这种差距主要体现在以下方面：
(1)  模拟无线列调单信道制式严重制约铁路应用，枢纽地区同频干扰严重、信道接入困难
已经开始妨碍使用；
(2)  铁路移动数据通信业务日益增多，无线车次号传输、尾部风压无线传输等等都叠加在
无线列调之上，造成本已紧张的无线列调信道更是不堪重负；
(3)  铁路工种繁多，各部门无线移动通信自成体系，不能互联互通；
(4)  模拟无线列调不能满足新一代基于通信的列车控制系统(CBTC)对车/ 地传输通道的要
求；
(5)  单信道无线列调不能满足客运专线和高速铁路等现代铁路运输的信息化和旅客服务
对车-地间传输提出的更高要求。
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因此，现代铁路运输呼吁着一种崭新的移动通信制式。
1.1.2  现代铁路运输对无线通信的要求
(1)  铁路信息化
满足以旅客为主体的移动信息服务系统的需要，包括车上订票服务、电子移动商务、旅
客移动增值服务等；满足铁路路网移动体(机车、车辆、集装箱等)实时动态跟踪信息传输的需
要，为开展实时网上信息查询和各种管理信息息统提供移动传输通道。
(2)  调度指挥和安全生产
作为无线列调的更新换代产品，同时能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、
站场无线等移动话音通信的需要；满足DMIS 无线车次号传输、列车尾部风压、机车状态信
息、车辆轴温监测、线桥隧道监护、铁路供电状态监视、道口防护等移动和固定无线数据传
输的需要；满足以移动列车为主体的安全信息分发与预告警系统的需要，确保沿铁路线的施
工、轨道养护、平交道口与车辆、车站等人员和设备的安全，减少事故。
(3)  青藏、高速、客运专线
青藏铁路需要建设接近连续式的无线机车信号；铁路提速、高速和客运专线网络化、智
能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综合移动通信系统，
以及透明、双向、大容量的车/ 地信息传输通道。
(4)  技术发展
我国铁路移动通信从无到有，从模拟到数字，从单一业务到多业务再到综合业务，这一
方面是铁路运输发展的需要，也是技术进步的趋势。IT 业在过去20 年突飞猛进，表现在：微
电子技术从微米向纳米技术过渡；交换网络已程控化，从单一业务向智能多业务交换发展；
骨干传输网朝着全光网络方向发展；接入网出现三网融合(计算机、通信、广播)；蜂窝公众移
动通信已经完成从模拟到数字的过渡，朝着宽带多媒体发展；无线局域网朝着广带数据业务
发展；计算机网络 IP 化，移动 IP 和移动计算成为电子商务的关键技术。IT 业的这些技术进步
必将推动铁路综合数字移动通信网络的发展。
1.1.3  铁路综合数字移动通信网络在信息化中的地位
九五年的铁道部科技大会上指出铁路的发展最终取决于现代化，而铁路信息化是铁路现
代化的主要标志。九九年四月铁路运输信息工作会议进一步指出了全路信息化建设的重要性，
统一了进行铁路信息化建设的认识。铁路信息化是指在统一规划及有序组织下，充分利用国
内外先进的信息技术与网络资源，深入开发、运用各种信息资源及信息系统，逐步实现铁路
市场经营、运输生产、社会服务、运行维护和管理决策等方面的现代化。将信息技术广泛应
用于铁路生产经营的各项活动中，可以改造传统产业，提高铁路运输生产率与竞争力。
信息化的关键是共享、使用、综合。铁路信息化体系由六大系统组成，它们是：业务管
理信息系统、过程控制与安全保障系统、办公信息系统、社会化信息服务系统、决策支持与
综合应用系统、通信网络系统。其中通信网络系统又分为固定通信网络和移动通信网络两大
部分。如图1-1，图1-2 中所示。各系统在信息化体系中处于不同的层次并相互作用、相互支
撑，构成了紧密相连的有机整体。作为我国铁路信息化的基础结构，通信网络系统是其它五
个系统进行系统传输与共享的根基，是铁路信息化建设和铁路现代化发展的关键因素，在铁
路信息化建设中占有举足轻重的地位，达不到基本的通信要求，信息化只能是空谈。因此，
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在新的形势下, 如何根据我国铁路的实际情况，融合世界先进通信与网络技术，快速而又高效
地建设与形成我国铁路通信网络，对于加快铁路信息化建设步伐，促进铁路现代化发展，提
高铁路的竞争能力，更好地为社会提供运输服务都具有非常重要的意义。

图1-1  铁路信息化体系层次图

图1-2  铁路信息化体系结构图
而作为铁路通信网络的重要组成部分，移动通信网必须满足铁路运输主业和路内各种需
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求服务，同时也要为广大旅客和职工提供服务。它的建设也必将奠定良好的网络基础和带来
新的发展契机，带动铁路信息化进程，并大大提高铁路信息化水平。随着IT 技术和当代铁路
的发展，铁路通信信号技术发生了重大变化，铁路通信信号技术相互融合，行车调度指挥自
动化等技术，冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，车站、区间
一体化，机电一体化，运输调度指挥和列车控制一体化，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。
我国铁路将通过综合数字调度移动通信网络的建设，实现铁路各种移动信息资源采集、
传输，为现代化调度、指挥、控制提供通信平台。铁路各级生产和管理人员通过综合数字调
度移动通信网络共享全路范围内生产和管理领域的信息，并且向社会实时提供铁路客货运及
其服务信息。
1.2 GSM-R 的发展历史
1.2.1 GSM-R 的提出
随着欧洲政治、经济的不断发展，欧洲在国际事务中的作用越来越重要。欧盟成员国由
原来的15 个（德国、法国、意大利、荷兰、比利时、卢森堡、英国、爱尔兰、丹麦、希腊、
西班牙、葡萄牙、奥地利、瑞典、芬兰），东扩到 28个，人口达5 亿左右，欧盟的政治、经
济实力大为增强，在欧洲乃至国际事务中的影响力显著提升。欧洲在通信行业特别是移动通
信中的影响可谓举足轻重，ISDN、GSM、WCDMA 等著名标准和技术均出自欧洲。欧洲对铁
路行业的影响也是巨大的，国际铁路联盟(UIC) 提出的高速铁路发展计划得到欧委会的采纳。
在欧盟的1996 年7 月23日官方文件(96/48/EC) 中，欧盟高瞻远瞩地提出泛欧高速铁路系统互
操作性规定，从此使欧洲铁路进入一条可持续发展的轨道。
欧洲铁路运输管理系统(ERTMS) 就是继96/48/EC 的一个很重要的欧洲铁路通信信号一体
化发展项目，它包含两个重要方面，一个是欧洲列车控制系统(ETCS)，一个是欧洲铁路综合
调度移动通信系统(GSM-R) 。本文重点介绍GSM-R在欧洲铁路的发展情况。
随着欧洲铁路网络的迅速发展，欧盟各国都亟待解决如何在列车高速运行时语音数据的
可靠传输以及跨国运行时自动列车防护(ATP) 的互操作性(兼容)问题。国际铁路联盟(UIC) 为满
足欧洲21 世纪铁路网络一体化进程向欧委会推荐了欧洲铁路综合调度移动通信系统——
GSM-R（GSM for Railway）。
GSM原意为“移动通信特别小组”（Group Special Mobile），是欧洲邮电主管部门会议
CEPT（欧洲电信标准组织ETSI的前身）为开发数字蜂窝移动系统在1982 年成立的机构。1987
年，欧洲15 个国家的电信业务经营者在哥本哈根签署了一个谅解备忘录。随着移动通信设备
的研制与开发及数字蜂窝通信网的成立，GSM就逐步成了欧洲数字移动通信系统的代名词。
欧洲的专家们将GSM重新命名为“Global System for Mobile Communications”，从而使其变成
了“全球移动通信系统”的简称。全世界大多数国家都采用了基于GSM原始规范的 GSM、
DCS1800 、PCS1900 等系统，到2002年年底全球GSM的用户已经超过7 亿。
GSM-R是在GSM蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素组成，
能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求。由于 GSM-R可实现跨越国界的高速和
一般列车之间的通信；能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，以减少集成和运行
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费用；而且由于 GSM-R是由已标准化的设备改进而成，GSM平台上已经提供了大量的业务，
因而引入铁路专用的功能时只需最低限度地改动，故能保证价格低廉、性能可靠地实现和运
行；在 GSM Phase 2
＋
中添加了 ASCI（增强的语音呼叫业务）特性，能灵活地提供专网中所需
的语音调度服务如VBS 、VGCS 和eMLPP，因此GSM-R是面向未来的技术，它将从广阔的
GSM公网市场和GSM技术的不断演进中获益，具有巨大的发展空间，GSM-R在欧洲取得巨
大的成功，目前超过30 个铁路公司已承诺在其国际路网中使用该技术。截至2003 年6 月底，
有德国、瑞典、瑞士、意大利、西班牙、英国、比利时、荷兰、芬兰等国家签订了全国铁路
商用化合同，在2005年至2008年完成全国网络的建设。
GSM-R系统很多技术借鉴了公网的GSM技术，保留了 GSM的大体结构，使得从一开始
GSM-R系统就是一个成熟可靠的系统，它的绝大多数软硬件都已在现网中得到检验。不仅如
此，由于二者都可以工作在 900M 频段，因此在无线网络规划方面也是基本相同的， GSM-R
系统的规划设计也可借助于已成熟的GSM系统工具，可以方便快捷地为用户提供网络设计安
装。GSM-R的基本特性已在铁路网的MORANE试验中得到安装、测试和验证。出于众多的
需要，GSM新技术如GPRS 已经规范化并将安装使用。向 UMTS 的演进将提供新的业务和更
加强大的无线系统。GSM-R据此可最大限度地引入新的业务。
1.2.2 GSM-R 发展
GSM-R的发展大致分为三个阶段：
1. 标准制定阶段
1993年国际铁路联盟(UIC) 与欧洲电信标准组织(ETSI) 协商，提出了欧洲各国铁路下一代
无线通信以GSM Phase 2
＋
为标准的GSM-R技术，这一提议在1995 年经UIC 评估并最终确认。
之后，UIC 展开了一系列的标准制定和测试工作。首先，UIC 建立了标准化组织EIRENE（欧
洲铁路综合移动通信网络），制定了一系列铁路需求规范，涉及范围包括业务功能、调度台车
载台需求、电磁环境等各项指标。其次还密切与欧洲电信联盟合作，最终将其所提出的系列
调度业务需求纳入到GSM Phase 2＋规范中，为GSM-R的发展奠定了坚实基础。
2. GSM-R 系统试验阶段
1997年，24 个国家的32 个铁路组织签署了GSM-R谅解备忘录，签字的铁路组织至少要
将GSM-R用于过境运输通信。同年，为了验证GSM-R系统的可靠性、兼容性等指标，UIC
还成立了另一个专门组织MORANE（欧洲铁路移动无线系统），它的主要成员包括铁路运营
商、GSM-R制造商和研究机构。MORANE项目的重点放在包括测量高速环境的GSM-R特性
上。从 1997年至2000 年间，MORANE组织分别在法国、意大利、德国的高速线上开展了三
个试验项目，对GSM-R系统进行了严格的测试。
法国－SNCF 试验线，该项目从1997 年开始研究，2000 年8 月完成。测试线路在巴黎城
内（Rue de la Chapelle，Longueil －Arsy －Monchy），全长30km，共采用了 4 个BTS 、1 个
BSC/TRAU 和1 个MSC/VLR/HLR/AC、1 个SGSN/GGSN
[3]
。
意大利－FS试验线开始于1997年10 月，2000 年8 月测试完成。线路的位置从 Prato－
Florence－Arrezzo，总长78km，其中从Prato－Florence 之间是城市环境，而在Florence－Arrezzo
之间有很多高架桥和隧道。测试线上共有 20 多km 的隧道和9km 的高架桥，隧道中采用天线
和泄漏电缆实现覆盖。此项目共采用了 19 个BTS ，1 个BSC/TRAU 和1 个MSC/VLR/HLR/AC。
德国－GTS 试验线从1998 年7 月开始，测试线路设在 Stuttgart—Mannheim间的高速线上，
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测试环境有城市的也有乡村的环境，其中约27km 的测试线分布在14个隧道中，在隧道中的
无线覆盖采用直放站。试验线上共采用了18个BTS 、2 个BSC 和1 个MSC
[1]
。
在进行测试的同时，MORANE还制定了一系列技术标准用来规范一些主要流程和设备接
口。从而保证将来GSM-R系统在各过程中不仅要设备兼容，而且还要终端兼容、业务兼容。
3. GSM-R 工程实施阶段
1999年第一个 GSM-R网络在连接瑞典到丹麦的Oresund大桥建成并投入运营。Oresund
大桥铁路线属于瑞典SIR/Banverket 全国线路工程的一部分。全国线路工程分为四期实施，覆
盖线路总长7200km，第一期工程 2400km 的设备安装、调试和验收已经在 2000 年夏天完成并
投入商业运行。随后，瑞士、德国、荷兰、法国、西班牙、匈牙利、美国等相继建设了自己
的GSM-R系统。另外，芬兰、挪威、印度等国家也开始对GSM-R进行招标或商业咨询。在
实施GSM-R时，各国铁路部门考虑的重点不同。象瑞典、德国铁路首先考虑的是话音通信，
用GSM-R取代目前的各种落后的互不兼容的模拟设备；而瑞士铁路是为实现高速双线客货混
用；西班牙铁路为全国高速线做前期准备等。
瑞士－SBB ETCS 试验线设在洛桑至乌尔特之间的35km 区段上，主要完成二级 ETCS 对
覆盖和服务质量的测试。它是世界上第一个基于GSM-R传输平台的无线列车控制系统试验段，
为双线客货混用，最高时速达160km 。
瑞士SBB 全国线路从2003年开始，同年将会有部分线路开始运营，线路全长3200km，
主要应用是列车无线通信和ETCS。
德国－DB  全国GSM-R第一阶段商用网线路总长27000km ，计划采用7 个MSC、60 个
BSC 、2700个BTS 、1 个IN，目前只配备了1600个BTS 。德国铁路部门在2000年试运行了
这条线路，2001年正式投入商业运行。
德国的科隆至法兰克福间高速线是一条城市间特快线，于2002 年8 月1 日开始运行。总
长180 公里，其间穿越 30条隧道。这条线上共有56列高速列车，都配备了具有标准速度超
过300km/h 的GSM-R无线机车。德国的模拟无线通信系统将于2004年全部关闭。
西班牙－GIF 高速线是Madrid －Lleida 高速新线，属于欧盟的泛欧高速铁路计划的一部分，
全长486km 。2000 年10月开始试验，计划 2003 年3 月投入运行，主要应用是列车无线通信、
ETCS，高可靠性网路覆盖（双层覆盖）。此项目要达到的目标是高质量的 GSM-R网络，为将
来扩展至全国高速线路打好基础，目前已经完成线路的服务质量测试。
荷兰－  NS-RIB全国线包括ETCS 试验线和全国商业运营线，其中两段ETCS 试验线共
93km，全国商业运营线 2800km，此项目从 2000 年开始，2002年部分投入运营。主要应用是
列车无线通信，ETCS 和采用准确位置数据库（TRALIS）的基于位置寻址，并采用GPRS 与
NSRIB 的企业内部网相连提供数据业务。目前已经开始ETCS 测试，正在进行全国建网。
匈牙利－MAV试验线从2000年10月开始研究，2001 年3 月投入试验运营，位置是Szolnok
－Bekescaba，全长100km ，QoS 服务质量的测试已经完成，目前正在做GSM-R测试。此试
验线的目标是将匈牙利MAV的通信网络现代化。
英国－WCML第一阶段GSM-R铁路线的位置是从伦敦到曼彻斯特，总长700km 。第一
个BTS 的建设从2001年开始，测试跟踪的整个设备早已经建成，第一次呼叫从 2001年5 月
完成，网络的最终交付使用是2003年，网络的全部功能实现要到2005年。  
英国的CTRL 新线从2001 年12月开始项目施工，位置从 Folkstone －London Waterloo，
全长109km ，主要应用在列车无线通信中，目前正在设备安装。
俄罗斯－MPS 试验线从2001 年10 月开始，2002年10月投入运营，线路全长 153km ，
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从Ekaterinenburg到Kamishlov，此试验的目标是将俄罗斯铁路通信网络现代化，并符合国际
规范。
意大利－FS ETCS 试验线是原MORANE项目，研究从2002 开始，主要测试内容是二级
ETCS（欧洲铁路控制系统）以及与公众 GSM网的漫游。二级 ETCS 在2002 年3 月首次演示
成功。并同TIM 合作实现了全国互连互通及故障弱化功能。意大利 FS全国线共长7500km，
项目从2002 年开始，2003 年中期完成漫游的测试，目前正在进行全国网络的铺设，预计2005
年全部设备投入运营。意大利TAV 线路是罗马到那不勒斯间的高速线，共218km ，此间的地
形比较特殊，要穿越亚平宁山脉地区，目前已经建成了53km 的网络。核心部分已经建立起来，
第一个呼叫在今年年初试验成功，低速列车测试预计到今年5 月为止，更高速度的测试到今
年9 月，最后高速列车的测试到2003年底完成。
另外美国和斯洛伐克也建成了GSM-R铁路测试线，为实现本国铁路的信息化做积极的准
备。截至2003年3 月，GSM-R在全世界范围内的工程实施情况见表1 。
表1   GSM-R在世界范围内的进展情况
国家  项目名称
起始时
间
运营时
间
设备状况  线路全长
法国 SNCF试验线  1997   2000/8  4BTS、1BSC/TRAU、1SGSN/GGSN  30km
意大利 FS试验线  1997/10 2000/9  19BTS 、1BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC  78km
德国 GTS试验线  1998/7 2000/9  18BTS 、2BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC  79km
瑞典
SIR/Banverket 全
国网
1998  2000夏
400BTS、2BSC/TRAU、
1MSC/VLR/HLR/AC 、1SGSN、1GGSN、IN
8000km
瑞士 SBB ETCS试验线 1998底 1999夏 6BTS、1BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC  35km
德国 DB 国家线  2000 2004  7MSC 、60BSC 、1600BTS 、1IN  27000km
西班牙 GIF高速线  2000/10 2003/3
100BTS、2BSC/TRAU、2MSC/VLR 、IN、
语音信箱、短消息中心
486km
荷兰 NS-RIB全国线 2000底 2002底
300BTS、4BSC/TRAU、
1MSC/VLR/HLR/AC 、1SGSN、1GGSN、IN、
微波设备
两段ETCS
试验线共
93km、全国
2800km
匈牙利 MAV试验线  2000/10 2001/3
12BTS 、1BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC 、
车载台
100km
英国  WCML 2001/3 2005  2MSC 、1IN 、175BTS、  700km
英国 CTRL新线  2001/12   1BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC  9km
俄罗斯 MPS试验线  2001/10 2002/10
16BTS 、1BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC 、
车载台、调度台
153km
斯洛伐
克
试验线  2002  2003中 1MSC 、40BTS 、1IN   
意大利 FS ETCS试验线  2002 2002/3  19BTS 、1BSC/TRAU、1MSC/VLR/HLR/AC  78km
意大利
FS全国GSM-R网
络
2002 2005  1111BTS 、1HLRi 、4MSC  7500km
意大利 TAV高速线  2003  2003底 1MSC 、1IN 、60BTS  218km
瑞士 SBB全国线路  2003  2003中  3200km  美国     1MSC 、1GGSN、1SGSN、2BTS、1IN  30km
从以上分析，欧洲在选择发展新一代铁路综合数字调度移动通信网络的时候，经过了非
常周密的标准制定、试验论证、法律准备、实施计划，预计 GSM-R在世界铁路移动通信方面
会如同GSM在世界公众蜂窝移动通信市场上一样成功。欧洲的经验值得我们学习和借鉴，我
国铁路选择发展新一代综合数字调度移动通信网络也是当务之急的一件大事，事关铁路运输
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现代化的总体进程。
1.3 GSM-R 的发展模型
语音调度业务(ASCI)
GSM基础设施
eMLPP VGCS VBS
功能
寻址
功能号
表示
接入
矩阵
基于位置
的寻址
铁路基本业务
旅客业务
区间移动通信
尾部风压检测
高速数字通信
铁路紧急通信
远程控制 轨道维护
自动列车控制 平面调车
调度通信
铁 路 应 用



图1-3  GSM-R 系统业务模型示意图
GSM-R的研究与应用在国外尤其是欧洲正是蓬勃发展时期，而我国对铁路专用移动通信
的研究还相对落后。但是欧洲GSM-R/ETCS 的成功运用，为我国铁路通信信号技术发展提供
了良好的技术借鉴。我国从1994 年就开始对专用移动通信技术跟踪研究，当时的重点是对
GSM-R和TETRA(陆上集群无线电通信)系统进行比较，由于GSM-R具有更适应铁路运输特
点的功能优势，更成熟的技术优势以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，更重要的是
GSM-R支持铁路移动通信的可持续发展，因此 2000年底正式确定将 GSM-R作为我国铁路移
动通信的发展方向。
1.3.1  业务模型
GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，它基于GSM的基础设施及
其提供的语音调度业务(ASCI) ，其中包含增强的多优先级预占和强拆(eMLPP) 、语音组呼
(VGCS)和语音广播(VBS) ，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
各种铁路应用。图 1-3 为GSM-R系统的业务模型层次结构图，因此，GSM-R的业务模型可以
概括为：
GSM-R业务 = GSM 业务 +  语音调度业务 +  铁路应用
第1 章  GSM-R发展概述
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1. GSM 业务
GSM业务包括电信终端业务、电信承载业务和补充业务。
2. 语音调度业务(ASCI)
eMLPP：对各种铁路业务预先定义成 7 个业务等级 A、B 、0 、1 、2 、3 和4 级，并将设置
存放在HLR 中。当网络出现无空闲业务信道状态时，高优先级呼叫可立即打断低优先级呼叫
[4]
。
VGCS ：指主叫用户呼叫属于预定义组呼区和组ID 的被叫用户。在VGCS 中需要预先设
置调度员和业务用户。所有业务用户在组呼进行当中只占用一个业务信道，且在同一时间只
能由一个业务用户讲话
[5]
。
VBS ：与VGCS 具有相似的业务功能，只是业务用户没有讲话的权利
[6]
。
3. 铁路基本业务
功能寻址：功能寻址是GSM-R的特征，它允许通过功能号来呼叫用户，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。功能寻址是通过编制功能号实现的。这个特性保
证了用户功能号码与其用来应答的物理终端之间的独立性
[7]
。
功能号表示：功能号是将铁路用户根据其当前行使的职能进行编号，这个号有可能是非永
久的，需要注册和注销。
接入矩阵：接入矩阵定义哪些签约用户在网络中与其他签约用户联系。
基于位置的寻址：是指将移动用户发起的用于预定功能的呼叫，路由到一个与该用户当前
所处位置相关的目的地址，例如：司机呼叫调度员或车站值班员，网络需要根据司机当前所
处的位置来确定是哪一个调度员或车站值班员。
4. 铁路应用
通过研究和分析了我国铁路通信要求之后，给出能使得铁路通信系统投入经济运行并已
经实现的应用。其中部分应用解释如下：
区间移动通信：代替区间通话柱，满足紧急救援、应急抢险通信指挥的需要，灵活方便。
同时实现区间作业人员的移动通信。
尾部风压检测：尾部风压状态由车尾装置移动设备获取，通过GSM-R网络传输数据信息，
机车司机随时可以查询、反馈车尾工作状态。这种方式的优点体现在：在复线区段或临线，
追踪列车之间不会相互干扰；在隧道内也能传输。
列车自动控制(ATC) ：车-地之间的信息传输通道采用是双向无线通道。地面控制中心或基
站所发出信号由列车上的天线接收。基于 GSM-R传输平台，提供车－地之间双向安全数据传
输通道。准确的定位由GPS 或其它的定位服务经GSM-R传输获得，AT C 将最终代替现有的
信号和列车控制系统。
旅客业务：旅客业务不是铁路运营所必需的，但能增加旅客的舒适性。如购票服务、预定
服务、时刻表信息以及与公网通信等。
1.3.2 GSM-R网络概述
典型的GSM-R网络是在沿路轨方向安装定向天线，以形成沿轨的椭圆形小区；在话务量
较大但对速度的要求较低的编组站内采用扇行小区覆盖；人口密度不高的低速路段和轨道交
织处一般是无CTCS 系统的农村地区，采用全向小区覆盖。每个小区有一个或几个基站收发
信机，数目的多少由话务量决定。
一个基站控制器一般负责管理一个或多个小区。基站控制器与移动交换机/ 访问位置寄存
第1 章  GSM-R发展概述
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器（MSC/VLR）通过 A 接口相连。MSC提供与其他网络的接口，它的主要功能是完成呼叫交
换、控制移动台的位置更新和越区切换过程。归属位置寄存器（HLR ）通过No.7 信令连接到
GMSC 和VLR 进行国内及国际寻址，其数据库与 AuC 相连。现存的 PA B X / I S D N电话网络将
直接与MSC相连，对于智能网(IN) 的接入也很容易。
GSM-R系统保留了GSM的基本结构，同时还需要一个存储组呼属性的寄存器来实现网
络功能——组呼寄存器(GCR) 。GCR实际上相当于一个数据库，存储有关语音组呼的信息。
它被视为一个新的网络节点，可以放在直接与MSC相连的PA B X 中，也可以放在MSC中，
或者作为HLR 的组成部分。
在空中接口方面，GSM-R在GSM的基础上增加了通知信道NCH，用来传送包含组呼信
息和组呼信道信息。NCH的位置在BCCH 的系统消息中广播。