古 松
１．歐洲鐵路無線系統(tǒng) 選擇了ＧＳＭ－Ｒ
ＧＳＭ－Ｒ（ＧＳＭ鐵路）是一種基于目前世界最成熟、最通用的公共無線通信系統(tǒng)ＧＳＭ平臺上的、專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式的無線通信系統(tǒng)，ＧＳＭ－Ｒ完全汲取了ＧＳＭ十多年來的發(fā)展成果，又專門針對鐵路各種不同的需求開發(fā)了許多功能。從集群通信的角度來看，ＧＳＭ－Ｒ是一種數(shù)字式的集群系統(tǒng)，能提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護維修組通信等語音通信功能。利用ＧＳＭ－Ｒ平臺的數(shù)字傳輸能力，能傳輸列車診斷數(shù)據(jù)，提供貨運信息，車載旅客信息服務(wù)和其他增值服務(wù)等。ＧＳＭ－Ｒ能滿足列車運行速度為０－５００ｋｍ／小時的無線通信要求，安全性好。ＧＳＭ－Ｒ可作為信號及列控系統(tǒng)的良好傳輸平臺，正在試驗中的ＥＴＣＳ歐洲列車控制系統(tǒng)（也稱ＦＺＢ）和另一種用于１６０公里以下的低成本的列車控制系統(tǒng)（ＦＦＢ），都是將ＧＳＭ－Ｒ作為傳輸平臺。
ＧＳＭ－Ｒ是采用公開標準的系統(tǒng)，１９９２年歐洲鐵路通信標準機構(gòu)（ＥＩＲＥＮＥ）就開始了怎樣將公共ＧＳＭ平臺移植為鐵路應(yīng)用的研究，旨在尋找一種能滿足未來鐵路無線通信需求的、先進的、數(shù)字式通信系統(tǒng)，用來取代目前各種落后的、不同制式的模擬系統(tǒng)。歐洲鐵路通信標準機構(gòu)（ＥＩＲＥＮＥ）在１９９５年完成了對頻率的選擇，１９９７年開始在法國、德國和意大利建立了３個試驗網(wǎng)，進行了大量的系統(tǒng)驗證試驗，試驗結(jié)果表明ＧＳＭ－Ｒ能完全滿足歐洲鐵路部門對于鐵路無線通信提出的規(guī)范和要求。目前已有３２個歐洲鐵路組織在采用ＧＳＭ－Ｒ諒解備忘錄上簽字，這意味著這些鐵路組織將實施ＧＳＭ－Ｒ。
ＧＳＭ－Ｒ針對鐵路通信的特點，在公共ＧＳＭ平臺上開發(fā)了能滿足鐵路特殊需求的功能，并已將其標準化。如用于無線列調(diào)的依據(jù)位置的尋址功能和根據(jù)功能號的尋址功能，用于應(yīng)急通信用的小區(qū)語音廣播功能，用戶優(yōu)先級功能及用于調(diào)車編組用的語音組呼功能等等。這些標準化的功能已被歐洲通信標準化組織（ＥＴＳＬ）列入ＧＳＭｐｈａｓｅ２＋中。
由于ＧＳＭ－Ｒ采用公開標準，ＧＳＭ－Ｒ設(shè)備不是由獨家生產(chǎn)。目前西門子、北電能提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，生產(chǎn)各類移動終端的廠家有Ｓａｇｅｍ、Ｋａｐｓｃｈ、Ｈｏｒｍａｎｎ、Ｆｕｎｋｗｅｒｋ、ｋｏｌｌｅｄａ及西門子等等。隨著ＧＳＭ－Ｒ在歐洲的實施，相信今后會有更多的廠家介入這一領(lǐng)域，各種類型的終端及輔助設(shè)備也會越來越多地進入市場。
２．ＧＳＭ－Ｒ在歐洲實施的情況Ｍ－Ｒ
用于ＧＳＭ－Ｒ技術(shù)性能試驗和技術(shù)規(guī)范驗證的３個試驗網(wǎng)分別設(shè)在法國、德國和意大利。從１９９７年以來進行了大量的試驗工作，不久前已完成了針對鐵路需求所開發(fā)的語音增強功能（包括組呼、小區(qū)語音廣播、用戶優(yōu)先級等）的驗證工作。目前正在進行綜合性能測試，這項測試將在２０００年６月份完成。這也是這３個試驗網(wǎng)的最后試驗和驗證工作。以后，這３個試驗網(wǎng)將移交給法、德、意鐵路部門。
瑞典是世界上第一個簽訂ＧＳＭ－Ｒ商業(yè)合同，實施ＧＳＭ－Ｒ工程的國家。瑞典鐵路公司準備建設(shè)覆蓋其７２００公里鐵路的ＧＳＭ－Ｒ網(wǎng)，工程分４期實施。第一期工程２４００公里的設(shè)備安裝業(yè)已完成（１臺交換機，６臺基站控制器，２６０個基站），已進入調(diào)試和驗收階段，今年內(nèi)將逐步投入商業(yè)運行。２－４期工程建設(shè)將分別于２００１年、２００２年和２００３年完成。德國對其２７０００公里鐵路實施ＧＳＭ－Ｒ的工程已經(jīng)啟動，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝已完成數(shù)百公里。瑞士已建成一段ＧＳＭ－Ｒ的試驗線。另外已簽訂合同的ＧＳＭ－Ｒ項目還有英國３００公里，意大利２００公里（羅馬－那不勒斯）。近期有望簽訂商業(yè)合同的ＧＳＭ－Ｒ項目有荷蘭和德國（未納入２７０００公里之部分）。正在招標的有西班牙和匈牙利。
在實施ＧＳＭ－Ｒ時各國鐵路考慮的側(cè)重點有所不同。例如瑞典、德國鐵路首先考慮的是語音通信，用ＧＳＭ－Ｒ取代目前的各種落后的互不兼容的模擬設(shè)備。德國鐵路計劃在２０００年將ＧＳＭ－Ｒ逐步投入試運行；２００１年中逐步投入商業(yè)運行；從２００１年開始至２００３年底在機車上安裝ＧＳＭ－Ｒ車載臺；２００３年底前全部采用ＧＳＭ－Ｒ；所有模擬無線通信系統(tǒng)將在２００４年初全部關(guān)閉。
瑞士鐵路在洛桑一烏爾特之間３５公里區(qū)段建設(shè)了世界上第一個基于ＧＳＭ－Ｒ傳輸平臺的無線列車控制系統(tǒng)試驗線，為雙線客貨混運，最高時速１６０公里。
目前歐洲以外的一些國家（如澳大利亞，印度等）也對ＧＳＭ－Ｒ表示了濃厚的興趣。
３．頻率的選擇
ＧＳＭ－Ｒ在歐洲使用的頻率是上行８７６－８８０ＭＨｚ，下行９２１－９２５ＭＨｚ。歐洲鐵路標準化組織選擇這段頻率主要基于如下考慮：
·這段頻率與ＧＳＭ Ｄ９００的頻率很近，硬件和軟件的修改很少，成本較低。
·基站的間距為５－１０公里，這個間距能保證高速運行時的通信質(zhì)量，能滿足最大速度５００公里，以及列控的需求。
·在隧道內(nèi)的轉(zhuǎn)播性能好，特別是在新建的混凝土或鋼構(gòu)的隧道中，比４５０ＭＨｚ和１８００ＭＨｚ好。
·電氣化干擾對９００ＭＨｚ附近的通信頻段幾乎沒有影響。
目前ＧＳＭ－Ｒ網(wǎng)絡(luò)和移動終端生產(chǎn)廠生產(chǎn)的設(shè)備所支持的頻率范圍包含ＧＳＭ－Ｒ、Ｅ－ＧＳＭ（ＧＳＭ擴展）和公共ＧＳＭ頻段。如要實施ＧＳＭ－Ｒ，對我國鐵路部門來說最理想的是能在這個頻率范圍內(nèi)（即上行８７５－９１５ＭＨｚ，下行９２１－９６０ＭＨｚ）取得至少４ＭＨｚ的頻段。
如采用１８００ＭＨｚ頻率，由于Ｄｏｐｐｌｅｒ效應(yīng)，高速下無線傳輸?shù)奈锢硖匦詫儾睿硗饣镜拿芏葘⒋蟠笤黾印ｎl率為１８００ＭＨｚ基站的覆蓋面積僅是頻率為９００ＭＨｚ基站的１／４。由于基站數(shù)量的大幅增加，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及建設(shè)費用將大大增加。在高速下的Ｈａｎｄｏｖｅｒ次數(shù)太多，在隧道中的傳播較差，更依賴于昂貴的漏線電纜。
對于其他頻段的選擇，如４５０ＭＨｚ或８００ＭＨｚ附近等，由于網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備生產(chǎn)廠家要對設(shè)備進行特定的修改（包括軟硬件），設(shè)備采購的價格將會上升。而且偏離了標準化的產(chǎn)品，采購的可選性會受到限制，導(dǎo)致采購和維護費用可能上升，需慎重考慮。
應(yīng)考慮的另一個因素是歐洲３個ＧＳＭ－Ｒ試驗網(wǎng)進行的長期試驗和驗證工作都是在９００ＭＨｚ頻段下進行的。證實了９００ＭＨｚ頻段能滿足特別是在高速下滿足鐵路的通信需求，而這種驗證工作對于４５０ＭＨｚ頻段還沒有做過。
４．ＧＳＭ－Ｒ的經(jīng)濟性
歐洲國家由于歷史的原因使用了眾多的模擬無線通信系統(tǒng)和制式，互不兼容，運行維護費用很高，這些設(shè)備基本上無進一步擴展的可能性。如德國鐵路現(xiàn)有約８種不同制式的通信系統(tǒng)，這些系統(tǒng)互不兼容，資源利用率低，采購成本、運行成本、維護成本加起來很高。雖然德國鐵路的很多線段的時速都不超過２００ｋｍ／ｈ，德國鐵路仍然計劃全面采用ＧＳＭ－Ｒ。用ＧＳＭ－Ｒ一個系統(tǒng)取代現(xiàn)存的８種不同系統(tǒng)，其重要因素是考慮節(jié)約運行和維護成本。
５．ＧＳＭ－Ｒ未來的技術(shù)擴展
模擬系統(tǒng)已無進一步技術(shù)擴展的可能，而ＧＳＭ－Ｒ是基于公共ＧＳＭ技術(shù)開發(fā)的。公共ＧＳＭ系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展很快，ＧＰＲＳ（通用分組線業(yè)務(wù)）技術(shù)不久將引入ＧＳＭ網(wǎng)中。ＧＰＲＳ能使數(shù)字通信的速率由原來的９．６ｋｂｉｔ／ｓ。提高至１１５ｋｂｉｔ／ｓ。ＧＰＲＳ技術(shù)能很容易地移植到ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)中來，開發(fā)出各種針對鐵路的服務(wù)。另外，智能網(wǎng)技術(shù)也使ＧＳＭ－Ｒ未來能提供各種由網(wǎng)絡(luò)運營商自已設(shè)計的服務(wù)，使各種服務(wù)功能更加靈活，更適合本地的需要。
據(jù)悉，瑞典鐵路的ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)選用了智能網(wǎng)網(wǎng)元，并計劃引入ＧＰＲＳ。
