陇海铁路宝鸡至天水段无线列调系统改建GSM—R通信系统设计
2022-06-08
摘 要：根据中国铁路部门相关规定要求及西安铁路局规划需求，结合系统现状和运用情况，拟对陇海铁路宝鸡至天水段既有450M模拟无线列调系统进行GSM-R数字移动通信系统改建。通过方案比选，结合铁路实际现场情况，选择了合理的弱场覆盖方案。在满足系统需求的情况下，优化了GSM-R总体组网方案，提高了系统的可靠性，有效的保障了铁路行车安全，也为其它线路无线列调系统改造提供参考。
关键词：陇海铁路；无线；GSM-R；方案研究
中图分类号：F532 文献标识码：A
1 概述
作为铁路通信网络的重要组成部分，铁路无线通信网必须满足铁路运输各项服务需求。目前，我国铁路无线通信系统主要采用GSM-R数字移动通信系统和450M模拟无线列调通信系统。西安铁路局依据中国铁路总公司发布的铁总运[2013]189号《关于既有普速铁路450MHz无线列调改建GSM-R系统方案优化的指导意见》要求，结合管段内既有铁路无线通信系统现状以及各条铁路无线设备使用年限和设备运用状况，决定对设备较为陈旧、设备故障率较高的陇海铁路宝鸡-天水段无线列调系统进行GSM-R系统改造。
1.1 铁路概况
西安铁路局管段陇海铁路宝天段起自陕西宝鸡车站，西至甘肃社棠车站，上下行线全长约266公里，全线为双线电气化铁路，设计时速160公里每小时，为国家I级干线铁路。全线设有车站18座，分别为宝鸡、福临堡、坊塘埔、固川、坪头、颜家河、石家滩、拓石、凤阁岭、建河、元龙、伯阳、社棠、晁峪、东口、马家湾、新拓石、新建河；设有隧道共计163座，长度约116.7公里。
该段铁路为山区铁路，桥梁隧道多，弯道多，桥隧相连，地理环境条件差。
1.2 既有铁路无线通信概况
陇海铁路宝天段既有无线通信系统为450MHz B2制式无线列调通信系统。车站设置有车站电台，区间及隧道内设有中继器及光纤直放站，弱场区段主要采用漏缆和天线进行覆盖。
宝天段上行线设备为1999年开通运用，下行线2003年开通运用。部分设备运行时间已长达16年，设备已超期运用，故障率高，备品备件紧缺，且该系统大三角及无线转接功能不稳定，车站及区间设备不具备监控功能。
2 设计方案
根据相关设计规范标准，根据铁路等级、铁路运行方式等，本次改造方案GSM-R基站子系统按照单层网络结构组网考虑。
2.1 设计原则
2.1.1 结合既有设施，优化方案，在满足设计要求的同时尽可能的节省投资；
2.1.2 既有机房、电源等尽可能利旧，在节省投资的同时提高施工的便利性。
2.1.3 本次改造设计应统筹考虑路局其它铁路无线列调改造的需求。
2.2 需求分析
2.3 系统构成
GSM-R系统由下列七个子系统组成：网络交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务系统（GPRS）、智能网系统（IN）、固定用户接入交换机（FAS）系统、运行与维护子系统（OMC）及终端。
2.3.1 交换子系统（SSS）
包括汇接移动交换中心（TMSC）、网关移动交换中心（GMSC）、移动交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AuC）、组呼寄存器（GCR）、网络互联功能模块（IWF）、短消息中心（SMSC）、确认中心（AC）等设备。本次改造利用西安既有核心网交换系统，并对核心网节点进行扩容、数据加载及调测以满足本线需求。
2.3.2 移动智能网子系统（IN）
包括业务交换点（SSP）、智能外设（IP）、业务控制点（SCP）、业务管理系统（SMS）等设备。本次改造利用西安核心网节点中的SSP设备，只考虑为其加载本线相关数据。
2.3.3 基站子系统（BSS）
包括基站收发信机（BTS）、基站控制器（BSC）以及编译码和速率适配单元（TRAU）和小区广播短消息中心（CBC）等设备。本次新设BSC、TRAU设备。BSC、TRAU与MSC同址设置于西安铁路局GSM-R核心网机房内。根据西安铁路局既有线无线通信改造规划，咸铜（咸阳-铜川）、甘钟等线路无线通信改造时考虑接入本次工程设置的TRAU和BSC设备，故应统筹规划TRAU、BSC等设备容量。
铁路沿线车站设置O3基站，区间根据场强覆盖的需要设置O2基站，每个基站通过有线传输系统提供的2M环通道接入BSC，每3～5个基站组成一个2M环路；对于隧道等弱场区段可针对具体的地形条件采用光纤直放站或分布式基站加漏泄同轴电缆或天线方式解决。
2.3.4 通用分组无线业务子系统（GPRS）
包括网关业务支持节点（GGSN）、业务支持节点（SGSN）、分组控制单元（PCU）、边界网关（BG）、计费网关（CG）、域名服务器（DNS）、认证服务器（RADIUS）等设备。本次改造只新设PCU设备，PCU与BSC同址设置。其它设备利用既有，只考虑数据制作加载及调试。