gsm-r系统信道分配方案研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页1．1概述第1章绪论随着科学技术的飞速发展，人类进入了高速列车时代，而如何保证高速列车安全行驶并实现列车的自动控制成了人们最为关心的问题之一。近年来，我国铁路经历了既有线提速、秦沈客运专线以及京津京沪高速铁路建设等一系列的技术进步，营业里程已位居世界第三位【1】。在这样．_个庞大的铁路交通运输网中，要想大幅度提高铁路运输效率并且实现主要繁忙干线客货分线运输，需要采用新的铁路数字移动通信技术，而目前世界领先的GSM．R(GlobalSystemforMobileCommunicationsforRailway)系统是最适合中国铁路

2、建设需要的综合数字移动通信系统【2J。GSM．R是专门为铁路设计的移动通信系统，我国从1994年就开始对GSM．R技术进行研究，并最终确定其作为我国铁路移动通信的发展方向。GSM．R网络在GSM蜂窝系统平台上增加了多种铁路业务和适合高速环境下使用的要素，能满足铁路通信的要求。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【3】。1．2国内外发展现状90年代初期，国际铁路联盟(UIC)与欧洲电信标准组织协商，提出了欧洲各国铁路下一代无线通信以GSMPhase2+为标准的GSM．R技术，这一提议在90年代中期经U

3、IC评估并且得到最终确认。作为欧洲统一铁路无线增强网络(EI砌狲E)项目的一部分，关于GSM．R数字无线标准规范化工作陆续展开。90年代末，全球第一个GSM．R网络在瑞典建成并投入运营。目前，许多西方国家如德国、西班牙等国家都建立了GSM．R系统，以适应铁路系统对列车不断提速、铁路通信系统安全性不断提高以及业务不断多样化的需求。由于GSM．R具有更适合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，能够满足列车高速运行的通信要求，为铁路提供稳定可靠的话音和数据传输，并实现其它铁路网络的互操作西南交通大学硕士研究生学位论文第2页性，更

4、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，铁道部正式确定将GSM．R作为我国铁路移动通信的发展方向。之后，基于GSM．R的各种铁路特色业务的开发以及GSM．R系统终端试验等陆续展开。铁道部先后与华为公司、北电网络、西门子签订了大秦铁路、青藏铁路试验段和胶济铁路三条GSM．R网络试验线路协议，并已经完成建设目标【4】。其中青藏线是亚洲第一条完全基于GSM．R移动通信系统的试验铁路，此外，它还是亚洲第一条采用GSM．R传输用于列车控制的安全数据的试验铁路，并采用同站址双基站覆盖方案来增强系统的可靠性【5J。2007年4月18全国铁路第六次大提速

5、，此次大提速中广泛使用了确保行车安全的GSM．R系统，标志着GSM．R系统在中国正式投入试运行。GSM—R在我国有着广阔的市场前景，为了进一步提升铁路的通信能力，同时满足目前正在建设的客运快速线对通信设施的更高要求，GSM-R网络建设已经成为当前我国铁路发展战略的重点【6】。1．3论文研究的意义与公用移动通信网络不同，GSM．R网络作为综合的移动通信平台，承载了铁路各种车地之间的通信业务[71。我国铁路GSM．R的工作频段是：885MI-Iz——889MHz(移动台发，基站收)；930MHz_—-934MHz(基站发，移动台收)【7】。铁路通信可用的资源仅为4MI

6、-Iz频谱，但面临的铁路应用却很多，如紧急呼叫、列车调度、列车控制和旅客信息服务等，这些业务对于信道分配提出了不同的要求。由于不同的业务存在不同优先等级的业务需求，比如关系到列车运行安全的列控类业务对数据传输的实时性和可靠性要求较高，而非列控类业务属于一般级别，在处理信道分配请求时需要考虑其优先级。信道分配是无线资源管理的重要内容，信道分配的优化对提升整个系统的有效性和可靠性有着重要的作用【8】。信道分配的可靠性和有效性是体现GSM．R系统性能的重要指标，也是较难实现的指标。因此，对于GSM．R系统来说，信道分配是一个非常值得研究的课题。国内外大量学者致力于信道分

7、配技术的研刭9~1们，并提出了几种有效的方案。如动态信道分配(DCA)方案【11~12】、信道预留(GC)方案【12’151、呼叫请西南交通大学硕士研究生学位论文第3页求排队(HQ)方案【16】、基于门限值的信道分配方案【17】以及信道分割方案【8’18】等。由于人们更加难以忍受在通话的过程中出现掉话现象，有学者又研究切换呼叫优先的信道分配方案【19~231，以及基于用户优先级的信道分配方案【241。所有这些方案都能减少呼叫阻塞率并且能够提升系统容量，但大多针对公用移动通信，若将这些方案直接用于铁路GSM．R信道分配是不符合我国铁路发展实情的。本论文就是在这样的背

8、景下，研究