主页（http://www.pttcn.net）：华为推动GSM-R向LTE铁路网络通信演进 为提高铁路运行的效率和安全，铁路运营商需要专业的无线通信系统来承载语音调度以及列车控制。1992年，国际铁路联盟UIC开始讨论并在几年之后确定了基于GSM技术的GSM-R作为全球范围的铁路移动通信标准。目前GSM-R系统已经在欧洲以及全球其它区域广泛部署，列车在跨国运行的时候无须更换设备，不同的通信设备商可以进行互通而形成开放的竞争，各国铁路运营商可以借鉴其他国家的部署和运营经验，所有这些都依赖于统一的专业铁路通信标准。 GSM-R基于全球最广泛部署、最成熟的GSM移动通信系统，在过去20年的时间被证明是成功的铁路通信系统，但是随着技术的发展和新的需求，铁路客户需要寻求新的演进方向。公网运营商已经不再部署属于2G技术的GSM网络，而是向3G、4G发展，GSM-R的设备周期已经无法满足铁路用户新建网络需要15年维护的需求。GSM-R的频谱利用率较低，使得现在分配给铁路使用的4MHz频段宽度已经难以满足大型车站和车辆编组场的业务需求。不管是GSM的电路型数据业务的9.6Kbps传输速率还是GPRS的171.2Kbps理论传输速率都无法高效的传输，除了短文本、控制命令和简单图片以外的数据，而现在铁路应用的发展需要传送图像以及更多同时进行的数据业务。既然GSM-R是基于GSM技术，那么GSM-R的演进也要跟随GSM的演进，绝大多数公网运营商已经选择LTE作为最新的移动通信演进标准，UIC也基本确定了LTE作为下一代铁路通信系统的唯一候选技术，于2010年制定了一代铁路通信系统的需求规范草稿，华为公司作为唯一的中国GSM-R供应商也参与需求规范草稿的讨论并提出了修订意见。 铁路通信系统作为专业的生产支撑系统，相比公网的演进需要考虑更多的因素。首先铁路系统的建设周期很长，列车上的设备更换比较困难，而且需要考虑列车在不同的网络间跨国运行，因此LTE铁路通信网络的建设不会单独部署，而是在现有部分GSM-R网络的基础上叠加一层LTE铁路网络，或者在新建铁路同时新增建设GSM-R网络和LTE铁路网络。在演进初期，LTE网络将主要承载非安全相关的通用数据业务，语音集群业务及列控业务将维持在GSM-R网络，当LTE网络应用成熟后，所有的业务将迁移到LTE铁路通信网络。 原来GSM-R的4MHz频段宽度（上行876-880MHz，下行921-925MHz）显然无法满足部署LTE铁路网络的需求，而在LTE技术在铁路上实际验证之前，铁路运营商很难申请更多的频段。幸运的是，欧洲的铁路运营商已经在正确更多的频段用于铁路通信，目前已经申请了额外的3MHz（上行873-876MHz，下行918-921MHz）用于解决GSM-R频率资源紧张以及易受到相邻公网频段干扰的问题。因此在LTE网络发展初期，可以考虑利用这额外的3MHz频段宽度作为LTE铁路网络的频率，在充分验证后，再申请更多的专用于LTE网络的频段。 LTE铁路通信网络除了提供新的宽带数据业务，还需要继承GSM-R的传统业务，例如用于语音调度业务的组呼和广播呼叫。而LTE网络本身并没有完善的语音解决方案，更没有语音集群的解决方案，因此需要考虑在对LTE网络尽量少的、甚至没有改造的情况下，来提供语音调度业务。铁路移动通信网络还有一个很重要的功能就是承载列车控制系统，虽然LTE网络的带宽没有问题，但是仍然需要考虑传输误码和时延等关键性能指标。 铁路通信系统是一个庞大而复杂的系统，需要考虑和GSM-R或者LTE铁路通信系统相连的其它系统设备的对接问题，尽量减少由GSM-R向LTE演进过程中，对于外部设备的影响，或者需要考虑和外部设备同步演进。例如列车控制系统在GSM-R中采用的电路型数据业务，而在将来的LTE铁路网络中，将需要向IP分组域发展。 另外，铁路专网设备的投资是非常巨大的，在演进的过程中需要考虑如何保护铁路运营商当前在GSM-R网络上的投资。综合以上各种铁路通信网络的演进需求，华为公司基于十多年的GSM-R系统开发和部署经验，研究了GSM-R网络向LTE铁路网络演进的解决方案。 针对保护客户投资的需求，华为GSM-R基站采用第四代基站技术，射频模块可以在GSM模式和LTE模式之间自由切换，在演进过程中完全利用了原有的GSM基站。华为的GSM-R核心网也采用了最新的硬件和软件平台，仅通过软件升级，即可作为LTE的核心网使用。现有铁路通信系统的演进也同时以传输网络的IP化演进为前提和基础，华为GSM-R基站也已经支持了Abis over IP，可以很好的适应传输网络的IP化改造。同时GSM-R核心网也已经支持了SIP接口，与IP化改造的调度台进行对接。 华为LTE铁路通信系统采用PoC服务器来承载语音集群业务，包括继承GSM-R的铁路语音业务，例如功能号码等。采用PoC作为语音集群方案的最大优势就是无须LTE网络进行任何定制化的修改，从而可以大大降低LTE铁路网络的成本。由于所有的铁路业务都是通过外部的PoC服务器来实现，所以可以快速的实现铁路业务的定制化和扩展。相对于GSM-R网络中采用统一的组呼和广播信道，PoC集群方案为每个用户分配单独的无线资源，这样就可以针对单个用户进行功率控制，减少干扰，而且可以获知每个组呼用户的在线状态，这个功能在GSM-R的机制下是无法实现的。 当LTE网络用于承载列车控制系统的时候，性能的要求就会非常严格。华为借鉴了GSM-R的关键性能指标，同时结合LTE的分组域网络特点，制定了LTE铁路网络的性能指标的定义和测试方法。通过在实际网络中进行的动态验证，华为的LTE铁路解决方案的性能指标全面优于GSM-R网络，完全能够满足列车控制以及其它多业务同时运行的要求。 华为基于在公网运营商领域领先的LTE技术优势以及在铁路领域多年的部署经验，在GSM-R向LTE演进领域的研究和验证走在业界的前列，并已经和国内外主流的铁路运营商进行过技术探讨，将推动铁路移动通信系统的演进，满足铁路客户日益增长的业务需求。 附：缩略语 GPRS General Packet Radio Service GSM Global System of Mobile communication GSM-R GSM Railway IP Internet Protocol LTE Long Term Evolution PoC PTT Over Cellular SIP Session Initiation Protocol UIC International Union of Railways (中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮) |
