作者:中国铁通集团有限公司工程师 王晓亮

  随着指挥调度和应急通信需求的增长,数字集群通信系统的重要性日益显著,数字集群通信在安全保障、会务组织、公安、消防、交通、急救等应急部门的联合调度和指挥等任务中发挥越来越重要的作用。

  所谓集群通信是指系统可用信道可为系统中全体用户共用,具有自动选择信道功能、资源共享、费用分担、信道设备共用的多用途、高效能的无线调度通信系统。从广义上讲,集群通信包括无线对讲系统在内的具有调度通信功能的各种无线通信系统均可纳入集群通信系统范畴。而数字集群系统就是采用数字通信技术的集群通信系统。

  2006年7月1日,随着青藏铁路的全线通车,我国铁路所使用的集群通信系统GSM-R在青藏线上正式投入使用。GSM-R集群通信技术1992年起源于欧洲,全球第一个GSM-R网络于1999年在瑞典建成并投入使用,GSM-R集群通信系统目前在西方许多发达国家如瑞士、德国、法国、英国、西班牙、美国等国的铁路系统中得到了大量的应用。它是GSM标准的一个完整部分,提供GSM网络(包括ASCI)的功能,并增加了铁路特有的功能,是ETCS(欧洲铁路控制系统)、语音和各种数据应用的载体。GSM-R系统属于铁路专用综合移动通信系统,主要用于铁路运输生产指挥和运输行政管理通信、列车控制安全信息传输和通用数据传输等,与铁路的行车安全直接相关。在中国,GSM-R系统使用的频段为EGSM频段,具体为885~889MHz(上行),930~934MHz(下行)。

  GT800是华为技术有限公司研制开发的共网数字集群技术体制,已经被信息产业部作为具有自主知识产权的集群标准予以发布。它是以GSM技术为基础,参考目前国际上现有数字集群系统的业务特性,在快速呼叫、群组业务、优先级控制、安全保密、故障弱化等方面对核心网和接入网进行功能扩充,提供更加丰富的集群调度业务,同时针对运营商共网运营特点,增加共网集群业务功能,兼顾专业集群调度需求与共网运营需求,为集群客户提供全方位的业务解决方案。在中国,GT800系统的应用频段为国家定义的数字集群频段,具体为806~821MHz(上行),851~866MHz(下行)。

  从两种系统的基础技术来讲,GT800第一阶段、GSM-R都起源于GSM技术,在体系结构、信令协议方面有很大的相似性,尤其是数字集群系统中的基本关键技术—共享信道技术,二者是一致的。

  在业务方面,GT800、GSM-R都支持ASCI业务作为指挥调度功能的基础,但由于系统定位不同,GT800着重于共网数字集群应用,GSM-R针对于铁路专网应用,所以两种系统在其他业务上还是有较大差异,而二者结合起来可以为铁路工作人员提供更完善的服务。

  一、网络融合内容

  具体来讲,GT800与GSM-R网络可以在如下几方面进行融合。

  1.用户双网漫游

  GT800与GSM-R系统都起源于GSM技术,因此通过在两个网络上相互配置漫游数据,可以使GT800与GSM-R用户能够在两个网络上注册。利用两个网络在覆盖上的互补优势,用户可享受更完善的网络服务。

  对于GT800网络,如果要将铁路沿线全部覆盖非常困难,尤其是在山区、隧道、涵洞等地;GSM-R网络的优势在于对铁路全线进行了良好覆盖,因此GT800系统可以利用铁路沿线GSM-R的覆盖为用户提供更好的服务,在铁路沿线以外,GSM-R用户可以使用GT800网络提供的服务。

  2.利用GT800网络为铁路工作人员提供站场通信服务

  目前在中国使用GSM-R的系统实现了铁道部定义的8大业务,但还有其他很多与铁路相关的业务没有实现,比如编组场调车、旅客服务、货运服务、工务人员通信等。

  GT800和GSM-R都提供了ASCI业务,可以考虑使用GT800系统来提高铁路工作人员的工作效率。比如:目前需要对讲机的工作场合可以使用GT800手持终端通信,提供比对讲机更好的网络覆盖和通信质量。

  3.利用GT800网络作为GSM-R网络的应急备份

  当GSM-R网络发生故障后,可以采用GT800的ASCI业务支持紧急情况下的指挥调度处理,提高事故处理时的通讯效率,降低网络故障对铁路生产造成的损失。

  为保证GT800网络能够作为GSM-R网络的备份平面,需要在GT800网络中配置GSM-R网络的相关用户数据,如功能号码、组签约信息、位置寻址路由数据等,保证GT800网络在GSM-R网络故障时能够尽快地接管铁路行车调度业务。

  4.利用GT800网络为铁路工作人员提供普通通信业务

  由于GSM-R系统直接关系到铁路运输的行车安全,因此铁路行车调度对网络的通讯需求必须实时得到满足,也就是说GSM-R网络必须保证为铁路行车调度业务分配专用资源,以保证行车调度的有效性,但是铁路工作人员的通信需求经常受到资源的限制而难以得到满足,需要通过其他手段来解决。因此,考虑采用GT800覆盖铁路沿线,目前与铁路8大业务不直接相关的用户或者终端可优先附着在GT800网络上,由GT800系统为其提供普通通信服务。

  对于需要参与铁路行车调度的人员,可以通过在GT800与GSM-R系统中进行相应的数据配置,保证调度呼叫的同时在GT800网络和GSM-R系统中发生,无论用户附着在哪个网络上,都可以接收到呼叫。

  5.GSM-R与GT800融合提供完善物流服务

  利用GT800网络在铁路沿线以外的覆盖,可以由GSM-R的货运调度员对铁路物流公司的车队进行指挥调度,提高货运效率。

  6.双网互通

  对于没有双网漫游需求的用户,可以通过GSM-R与GT800网间接口进行电话互连呼叫。

  二、组网结构

  GT800与GSM网络结合的网络结构如图1所示。

  通过在GT800网络与GSM-R网络之间设置信令链路,并进行相应的信令数据和用户号码寻址数据配置,可实现用户在GSM-R与GT800网络的漫游。

  两个网络之间的短消息中心通过IP链路连接,网间用户短消息可通过该链路在短消息中心之间进行转发,实现网间短消息的互通。

  因为GSM-R系统与GT800系统用户数据的紧密关联性,两个网络能够采用同一套用户管理系统来完成,降低网络维护管理的复杂度。
  在图1中,GSM-R网络通过TMSC/STP实现与GT800网络的互通。当GSM-R网络的用户在GT800上注册时,根据IMSI寻址到GSM-RHLR。

  假设用户在GSM-R网络中开户,用户签约数据在GSM-R网络中的HLR中存放。当该用户离开GSM-R网络覆盖区域进入GT800网络覆盖范围,GSM-R用户在GT800网络发起位置更新,该业务请求由MSC处理;MSC根据用户的IMSI(GSM-R系统的用户IMSI)寻址到GSM-R网络的HLR(需要GT800系统配置IMSI到GT路由的转换数据);GSM-R网络的HLR向GT800MSC返回用户签约数据,同时记录用户当前漫游的位置(需配置GT800MSC的信令数据);GT800网络向用户终端发送位置更新接受消息,完成用户在GT800网络上的注册过程。

  当用户的注册过程结束后,就可以使用GT800网络进行主被叫的业务操作。

  为保证GT800网络能够在GSM-R网络出现异常时尽快提供行车调度服务,可以采取如下措施:行车调度相关的用户信息、组信息、功能号码信息、基于位置的路由寻址信息在GSM-R与GT800网络中保持同步,这需要通过采用一套用户管理系统实现。

  在GSM-R网络运行正常的情况下,这部分数据处于去激活状态;在GSM-R出现故障时,通过维护命令进行人工激活,保证铁路行车调度业务的进行。当GSM-R系统恢复后,通过人工命令去激活。

  三、结束语

  从以上分析看出,GT800与GSM-R网络在覆盖区域上能够互相补充,特定情况下GT800能够支持GSM-R系统的部分功能进行应急处理。使用GT800与GSM-R结合可以为铁路客户群提供更加良好的服务。