古 松
１．歐洲鐵路無線系統 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ＧＳＭ平臺上的、專門為滿足鐵路應用而開發的數字式的無線通信系統，ＧＳＭ－Ｒ完全汲取了ＧＳＭ十多年來的發展成果，又專門針對鐵路各種不同的需求開發了許多功能。從集群通信的角度來看，ＧＳＭ－Ｒ是一種數字式的集群系統，能提供無線列調、編組調車通信、應急通信、養護維修組通信等語音通信功能。利用ＧＳＭ－Ｒ平臺的數字傳輸能力，能傳輸列車診斷數據，提供貨運信息，車載旅客信息服務和其他增值服務等。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的良好傳輸平臺，正在試驗中的ＥＴＣＳ歐洲列車控制系統（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（ＦＦＢ），都是將ＧＳＭ－Ｒ作為傳輸平臺。
ＧＳＭ－Ｒ是采用公開標準的系統，１９９２年歐洲鐵路通信標準機構（ＥＩＲＥＮＥ）就開始了怎樣將公共ＧＳＭ平臺移植為鐵路應用的研究，旨在尋找一種能滿足未來鐵路無線通信需求的、先進的、數字式通信系統，用來取代目前各種落后的、不同制式的模擬系統。歐洲鐵路通信標準機構（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，進行了大量的系統驗證試驗，試驗結果表明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。如用于無線列調的依據位置的尋址功能和根據功能號的尋址功能，用于應急通信用的小區語音廣播功能，用戶優先級功能及用于調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設備不是由獨家生產。目前西門子、北電能提供網絡設備，生產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域，各種類型的終端及輔助設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技術性能試驗和技術規范驗證的３個試驗網分別設在法國、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的語音增強功能（包括組呼、小區語音廣播、用戶優先級等）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個試驗網的最后試驗和驗證工作。以后，這３個試驗網將移交給法、德、意鐵路部門。
瑞典是世界上第一個簽訂ＧＳＭ－Ｒ商業合同，實施ＧＳＭ－Ｒ工程的國家。瑞典鐵路公司準備建設覆蓋其７２００公里鐵路的ＧＳＭ－Ｒ網，工程分４期實施。第一期工程２４００公里的設備安裝業已完成（１臺交換機，６臺基站控制器，２６０個基站），已進入調試和驗收階段，今年內將逐步投入商業運行。２－４期工程建設將分別于２００１年、２００２年和２００３年完成。德國對其２７０００公里鐵路實施ＧＳＭ－Ｒ的工程已經啟動，網絡設備安裝已完成數百公里。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將在２００４年初全部關閉。
瑞士鐵路在洛桑一烏爾特之間３５公里區段建設了世界上第一個基于ＧＳＭ－Ｒ傳輸平臺的無線列車控制系統試驗線，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量，能滿足最大速度５００公里，以及列控的需求。
·在隧道內的轉播性能好，特別是在新建的混凝土或鋼構的隧道中，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網絡和移動終端生產廠生產的設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（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，高速下無線傳輸的物理特性將會變差，另外基站的密度將大大增加。頻率為１８００ＭＨｚ基站的覆蓋面積僅是頻率為９００ＭＨｚ基站的１／４。由于基站數量的大幅增加，網絡設備及建設費用將大大增加。在高速下的Ｈａｎｄｏｖｅｒ次數太多，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，由于網絡和終端設備生產廠家要對設備進行特定的修改（包括軟硬件），設備采購的價格將會上升。而且偏離了標準化的產品，采購的可選性會受到限制，導致采購和維護費用可能上升，需慎重考慮。
應考慮的另一個因素是歐洲３個ＧＳＭ－Ｒ試驗網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和制式，互不兼容，運行維護費用很高，這些設備基本上無進一步擴展的可能性。如德國鐵路現有約８種不同制式的通信系統，這些系統互不兼容，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一個系統取代現存的８種不同系統，其重要因素是考慮節約運行和維護成本。
５．ＧＳＭ－Ｒ未來的技術擴展
模擬系統已無進一步技術擴展的可能，而ＧＳＭ－Ｒ是基于公共ＧＳＭ技術開發的。公共ＧＳＭ系統的技術發展很快，ＧＰＲＳ（通用分組線業務）技術不久將引入ＧＳＭ網中。ＧＰＲＳ能使數字通信的速率由原來的９．６ｋｂｉｔ／ｓ。提高至１１５ｋｂｉｔ／ｓ。ＧＰＲＳ技術能很容易地移植到ＧＳＭ－Ｒ系統中來，開發出各種針對鐵路的服務。另外，智能網技術也使ＧＳＭ－Ｒ未來能提供各種由網絡運營商自已設計的服務，使各種服務功能更加靈活，更適合本地的需要。
據悉，瑞典鐵路的ＧＳＭ－Ｒ系統選用了智能網網元，并計劃引入ＧＰＲＳ。
