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基站控制器BSC主要負責在其覆蓋區域內的移動性管理和無線電資源管理功能，并負責無線網絡的運營與維護功能。編譯碼器TRAU負責將13kbit/s的話音或數據信息轉換成64kbit/s的標準數據，完成編譯碼和速率的轉換，從而減少BSC中PCM鏈路數量。移動交換中心MSC設備負責呼叫控制；拜訪位置寄存器VLR負責存儲當前MSC區內活動用戶的數據；歸屬位置寄存器HLR負責存儲歸屬用戶永久性資料；組呼寄存器GCR負責存儲用于相關MSC區的語音組呼和語音廣播配置屬性。GPRS通用分組無線業務系統由業務支持節點SGSN和網關支持節點GGSN兩大主要設備組成，負責移動分組業務的有效實現。其中，SGSN負責存儲已注冊用戶的位置信息和簽約信息；GGSN負責存儲用戶的路由信息和簽約信息，路由信息通過隧道技術，把分組數據包傳送至移動臺注冊的GGSN節點上。移動智能子系統SCP是智能網的核心功能設備，它負責業務邏輯和存儲用戶數據，實現業務數據功能SDF和業務控制功能SCF。SSP接受SCP的指令控制，提供業務交換功能SSF和呼叫控制功能CCF；SSP以MSC/GGSN為基礎，以必要的軟件、硬件和No.7信令系統接口集成SSF功能。

運行與支持維護子系統OSS分為：對應移動交換子系統的操作維護中心OMC-S和對應基站子系統的操作維護中心OMC-R。運行與支持維護子系統OSS是系統設備與操作人員進行人機界面的中介，負責實現各子系統的集中維護與操作，完成包括設備管理、用戶管理以及網絡維護操作一系列功能。終端子系統分為無線固定終端和移動終端兩大部分。移動終端是gsm-r移動通信系統網絡的無線接入部分，是鐵路無線通信業務實現的關鍵載體，主要包括機車臺CIR和手持臺GPH、OPH兩大類型。移動臺MS是由移動設備ME和用戶識別數據模塊SIM卡組成。移動設備ME與基站子系統BSS之間通過空中無線接口Um實現互聯；數據模塊SIM卡負責存儲和管理用戶的特定信息。移動設備ME與數據模塊SIM卡之間采用國際標準接口進行互聯。

GSM-R網絡布局及頻率分配

網絡架構布局在我國，GSM-R核心網網絡采用二元網絡結構，包括移動匯接網TMSC和移動本地網MSC。匯接網TMSC全國僅設3處，分別為北京、武漢、西安匯接中心，兼作MSC和GMSC；本地網MSC/SSP/SGSN/GGSN全國共設19個，在鐵路局所在地設置18個，另外根據青藏線的特殊性在拉薩設置1個。其全路核心網邏輯結構如圖1所示，實線表示主用路由；虛線表示備用路由。

無線頻率的分配GSM-R無線通信系統采用900Mhz工作頻段；上行使用885-889Mhz（移動臺發，基站收）頻段，下行使用930-934Mhz（基站發，移動臺收）頻段，總共4Mhz頻率帶寬；雙工收發頻率間隔為45Mhz；相鄰頻道間隔為200Khz，根據以上參數劃分為21個載頻（頻點），頻道編號為999至1019，扣除低端999和高端1019兩個頻點作為隔離保護，實際可用頻點僅19個。

GSM-R系統承載的業務

電路域業務電路域業務又分為電路域數據業務和電路域話音業務。電路域數據業務主要指的是列車控制信息（C3列控業務）；電路域話音業務就是調度移動通信語音（基礎語音）業務、高級語音業務。GSM-R除了提供基礎語音通話功能外，還具備較高級的語音功能，如：優先級與強拆(eMLPP)、語音組呼(VGCS)、語音廣播(VBS)。優先級是指呼叫建立時給呼叫指定一個優先級，該呼叫就以該優先級參與網絡資源的調配和競爭；強拆是當網絡中目前沒有空閑資源可以利用時，具有較高優先級用戶就可以搶占那些低優先級用戶的信道資源而進行通信。語音組呼是指一個講話（呼叫的發起人），多人聆聽；當發起人停止講話，某個人需要講時，需要先進行申請，同意后也可以講話。語音廣播意味著只能由發起人講話，其他人沒有講話的權力。語音組呼和語音廣播可以用于實現調度指揮、緊急通信等功能，主要適用于鐵路行車指揮調度系統。電路域業務主要針對于那些對實時性要求較高，又要十分準確地傳遞信息，具有最高或者較高的優先級的業務。一般用于列車控制，調度語音指揮行車，鐵路應急指揮通信等重要的業務。所以采用電路交換數據傳輸方式，配置固定信道，無法和其他信道共享。以此來保證傳輸的實時性和準確性。電路交換數據傳輸系統是通過占用一條話音信道提供端到端的數據傳輸；建立完成后，每條鏈路數據獨占一個時隙（即一個信道）；數據傳輸速率最高為9.6kbps。

分組域業務目前，高速鐵路GSM-R網所承載的分組域數據業務有無線車次號信息、調度命令、近路預告信息等。分組域數據業務主要針對于那些對實時性要求較低（與電路域業務相比），突發性強，有一定的數據量的業務。采用分組交換技術，可以高效傳輸數據和信令，只有當傳輸數據時才占用網絡資源。優化了對網絡資源和無線資源的利用，同時提高了傳輸的速率。無線資源中的一個頻點即一個TDMA幀可分配1到8個無線接口時隙。這些時隙能為用戶所共享，且上行鏈路和下行鏈路的分配是獨立的。可以同時使用8個時隙進行數據傳輸，最高速率可達171.2kbps（理論值）。說到分組域數據業務，我們就不得不提到一個詞—GPRS（通用分組無線業務）。對于GPRS，我們現在常用的手機上網業務，按流量或包月的形式來計費。都是通過GPRS來實現的。我們常用的手機的GPRS模式都是3+2的，即下行3個時隙，上行2個時隙的分配方式。在歐洲GSM-R標準體系中沒有將GPRS技術應用到鐵路通信中。我國鐵路先于歐洲發展基于GSM-R的GPRS業務，是根據我國鐵路運輸需要對通信業務需求量特別大、但頻率資源又十分緊張的現實情況下而進行的技術提升，為提高有限的頻率資源利用率而引入的特有功能，其在歐洲是沒有的。GSM-R內加入GPRS，把一些特定的鐵路業務來通過GPRS進行分組傳輸，以提高頻率的利用率。

GSM-R網絡覆蓋及配置

以鄭西高鐵為例，在西安設置2套基站控制器BSC設備、編譯碼和速率適配單元（TRAU）設備、分別負責管轄A、B層基站（BTS）設備。BSC與基站間按2M/E1環路設計,3－5個BTS環形組網,構成與BSC的鏈接，這樣組網的原理是提高系統的可靠性。原因：1個2M相當于120×16K，則120/8=15載頻，這樣3-5個基站，每個基站2載頻，共6-10個載頻，預留一定的余量，比較合理。高速鐵路GSM-R系統普遍按照單網交織冗余覆蓋的實施方案，即奇數站1、3、5N組成第一層環路保護網，偶數站2、4、6N+1組成另一層環路保護網。當其中一個基站如果因某種事由出現故障時，那么相鄰兩個小區的覆蓋電平還能夠正常達到系統規定的性能要求。

作者：符遠東單位：中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司