隨著高速鐵路的快速發展，傳統的單信道模擬鐵路通信系統已經無法滿足現代化高速鐵路通信的需求，GSM-R（為鐵路專用的通信網絡）市場面臨著巨大的發展機遇。但是，在拓寬通信頻段、與公網實現互聯以及寬帶數據通信接入等關鍵技術方面，我國GSM-R發展仍需要突破更多的核心技術。 GSM-R契合鐵路通信要求 作為GSM-R系統的母體，GSM系統已經在全球廣泛應用，其以良好的網絡覆蓋能力和強大的產業鏈，獲得了各大運營商和用戶的青睞。 實際上，GSM-R系統是歐洲鐵路綜合調度移動通信系統的簡稱，脫胎于GSM系統，是專門為鐵路無線通信設計的綜合專用數字移動通信系統。它是在GSM系統上增加了調度通信功能和適應高速移動環境的要素構成的一個綜合專用移動通信系統。 “作為從GSM公網延伸出來的鐵路專用網絡系統，GSM-R系統的構成既含有面狀覆蓋又含有鏈狀覆蓋的網絡，既可用于地區性的覆蓋也可用于全國性的覆蓋。”北電大中國區企業網解決方案及銷售工程部總經理曾勉之告訴記者。 根據鐵路沿線的情況，GSM-R系統可以在沿鐵路線采用鏈狀覆蓋，在車站及樞紐地區采用面狀覆蓋。為了滿足鐵路對傳輸的高可靠性需求，鏈狀覆蓋一般采用雙重冗余的重疊小區結構，每2個基站（BTS）重疊覆蓋一個小區（cell）；面狀覆蓋采用多小區（或多扇區）蜂窩結構，每個基站（BTS）覆蓋一個小區（cell），也可以采用重疊覆蓋小區結構。 桑達無線通訊技術有限公司市場總監胡小榮告訴記者，為實現相應的鐵路通信的功能，GSM-R通信協議在GSM協議的基礎上，增加了語音組呼業務（VGCS）、語音廣播呼叫業務（VBS）、增強多優先級與強拆（EMLPP）業務等鐵路調度功能業務以及功能尋址、基于位置的尋址等服務，不僅可以實現GSM語音呼叫、短消息等功能，還能夠實現鐵路緊急呼叫、廣播呼叫、組呼叫、多方通話、鐵路功能號等鐵路調度專用的鐵路無線通信以及列車控制和調度命令的數據傳輸功能。 我國鐵路網對GSM-R需求巨大 我國鐵路覆蓋面大，鐵路線長，沿線地形復雜，無線通信覆蓋困難較多。尤其是廣大西部邊遠地區，山川縱橫，鐵路沿線自然環境相對較差。 以青藏鐵路來說，青藏鐵路建設是中國西部開發的標志性工程，是目前世界上海拔最高、線路最長、穿越凍土里程最長的高原鐵路。縱觀青藏鐵路1142千米全線，平均海拔4500米，最高點唐古拉山埡口達到海拔5072米。海拔4000米以上地段長達960千米，多年凍土地帶550多千米。 “如此惡劣的沿線環境，給鐵路無線通信保障帶來了巨大的困難。”曾勉之在接受記者采訪時說，“但事實證明，作為世界上平均海拔最高的GSM-R系統，其適應了青藏高原特殊的自然環境，經受了高寒、高海拔、低氣壓的嚴酷考驗，具備極高的可靠性。”這也為GSM-R在我國西部鐵路的無線通信應用市場打開了突破口。 而伴隨著今年4月份全國鐵路網的再次提速，我國已經出現了大量時速超過200千米、甚至300千米的高速動車。而我國鐵路通信以列車無線通信系統為主，屬于單信道模擬通信系統。這些高速列車的廣泛出現，給傳統的鐵路通信系統帶來了許多新的課題。 由于列車時速過快，采用傳統的覆蓋系統，必然會出現由于多普勒效應以及信號小區切換過于頻繁導致的掉話率升高和接通率降低等問題。“每小時超過300千米的時速將使用戶在非常短的時間內穿過多個小區，會引起用戶在通話過程中在不同的小區覆蓋范圍內的頻繁切換，導致掉話等諸多問題。”部電信研究院高級工程師張俊峰告訴記者。安全性和穩定性是鐵路通信的關鍵所在，一旦出現信號間斷問題，將會造成難以估量的嚴重后果。傳統的單信道模擬信號鐵路無線傳輸網絡已經遠遠不能滿足高速列車運行的要求。 目前，通過采用交織站址（單）雙層網和同站址雙層網的方法，GSM-R系統克服了小區切換頻繁的問題，能夠滿足運行速度為0-500千米/小時之間的列車無線通信的要求。GSM-R網絡屬于鐵路運輸指揮專用的移動通信系統，其網絡和業務具有調度通信網絡要求的封閉性、安全性、可靠性和實時性特征。 我國鐵路建設已經進入全面數字化和GSM-R全面建設的時期。按照相關規劃，到2010年我國將實現全國3萬千米鐵路的GSM-R覆蓋，到2020年實現鐵路10萬千米的GSM-R覆蓋。 核心技術需要更大突破 “自從2002年11月，中國鐵道部科技司與當時的西門子公司簽訂協議，正式引進第一套GSM-R系統以來，GSM-R系統在中國經過了接近7年的理論研究和運行并取得了良好的效果。”諾基亞西門子通信GSM-R解決方案銷售管理部總監楊久渝告訴記者。 按照規劃，中國鐵通要在全路建立一張移動通信網絡，利用通信手段實現鐵路移動設施和固定設施的無縫連接，確保列車平穩、高速、安全地運行。 在中國鐵通高度重視GSM-R建設，不斷加快GSM-R全路建設進程的同時，華為已經通過自主創新，成長為少數幾家能夠提供GSM-R端到端解決方案的廠商之一。中國電子信息產業集團旗下的桑達也通過自主研發，在GSM-R核心技術方面取得了重大突破。 胡小榮告訴記者，作為高科技國有企業，桑達始終重視自主知識產權的研發。2007年，公司成功研發了我國第一臺具有自主知識產權的鐵路GSM-R無線通信終端作業手持臺，并于2008年4月17日通過鐵道部運輸局和科技司組織的技術審查，成為第一款通過鐵道部技術審查的GSM-R無線通信終端產品，并于當年投入線路使用。通過不斷努力，桑達在我國鐵路GSM-R無線通信領域已經取得了一定的市場份額。 雖然桑達和華為在GSM-R最為關鍵的知識產權部分——協議棧方面取得了重大突破，開發出了具有完全自主知識產權的GSM-R協議棧，但是由于我國鐵路線路沿線環境的復雜程度在世界上是獨一無二的，所以在GSM-R標準體系的建設上有很多特殊的要求。這些都要求我國必須在拓寬通信頻段、與公網實現互聯、寬帶數據通信接入等方面取得更多核心技術。 華信郵電咨詢設計研究院有限公司高級工程師葛海平告訴記者：“GSM-R系統是我國引進的歐洲標準，相較于歐洲國家，當前GSM-R系統在中國鐵路的應用還處在起步階段。我國的運營企業和設備企業在GSM-R的發展，尤其是核心技術方面還需要進一步突破。” 采用GSM-R系統是我國鐵路信息化建設的迫切需求，能夠極大地推進CTCS（中國列車運行控制系統）的進程，推進鐵路控制信號、通信的一體化，將為鐵路現代化發展奠定堅實的基礎。在這個過程中，必須加強基礎科研工作，完善標準體系結構，立足國產化，進一步突破核心技術。