鄧世勇

【摘要】 本文從系統(tǒng)架構(gòu)、性能指標(biāo)、系統(tǒng)應(yīng)用、工程設(shè)計等方面對LTE-R與GSM-R進(jìn)行對比闡述，為鐵路LTE-R的建設(shè)提供一些建議。

【關(guān)鍵詞】 LTE-R GSM-R 對比

目前中國的鐵路移動通信系統(tǒng)有三種制式，第一是列車調(diào)度無線通信系統(tǒng)（簡稱無線列調(diào)），第二是GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)，第三是LTE-R寬帶數(shù)字移動通信系統(tǒng)。

一、標(biāo)準(zhǔn)

GSM-R系統(tǒng)基于GSM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，在引入中國前歐洲已完成標(biāo)準(zhǔn)編制，并已開始商用。LTE標(biāo)準(zhǔn)分為頻分雙工（Frequency Division Duplexing，F(xiàn)DD，簡稱FD-LTD）和時分雙工（Time Division Duplexing，TDD，簡稱TD-LTE）兩種，其中FD-LTE主要是WCDMA系統(tǒng)的演進(jìn)方向，而TD-LTE是TD-SCDMA系統(tǒng)的演進(jìn)方向。目前兩種LTE制式均已在全球建設(shè)商用網(wǎng)絡(luò)，推出商用服務(wù)?；贚TE的LTE-R標(biāo)準(zhǔn)尚未正式建立。UIC正在研究基于GSM-R分組域承載列控信息的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)，作為從GSM-R標(biāo)準(zhǔn)至LTE-R標(biāo)準(zhǔn)的一個過渡。國內(nèi)朔黃鐵路發(fā)展公司的LTE-R系統(tǒng)在2012年完成功能業(yè)務(wù)試驗后，正在建設(shè)中，尚未開通，具體標(biāo)準(zhǔn)亦未出臺。由于我國在LTE-R系統(tǒng)試驗、使用方面已領(lǐng)先，在標(biāo)準(zhǔn)制定方面可以有所優(yōu)先選擇權(quán)，對推動我國LTE-R系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展亦將有所幫助。

二、架構(gòu)

GSM-R系統(tǒng)分為四個主要部分，分別是交換中心、基站控制器、基站、終端，其承載語音、實時安全性數(shù)據(jù)（如列控信息、重載列車的機(jī)車同步操控）均在電路域，分組域承載非實時數(shù)據(jù)（如調(diào)度命令、車次號等）。

LTE-R系統(tǒng)分為三個主要部分，分別是交換中心、基站、終端，其承載的語音、實時安全性數(shù)據(jù)、非實時數(shù)據(jù)等均在分組域，因為LTE系統(tǒng)全是基于分組域進(jìn)行架構(gòu)的。為實現(xiàn)安全性數(shù)據(jù)、語音等的實時傳輸，主要靠各種Qos策略來保證。

三、性能

3.1 傳輸延時

由于LTE系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)相比，減少了一部分（基站控制器），因此理論上其系統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)傳輸時延將更小。

3.2 吞吐量

GSM-R系統(tǒng)無論是電路域、分組域傳輸數(shù)據(jù)，其吞吐量均小，因為GSM系統(tǒng)本身即為一個窄帶系統(tǒng)。

LTE-R系統(tǒng)基于LTE系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)，LTE系統(tǒng)設(shè)計即以為終端提供高帶寬為目的，故LTE-R系統(tǒng)亦能為終端提供較高的吞吐量。

3.3 其他

作為針對鐵路的蜂窩移動通信系統(tǒng)，尚有終端連接建立時延、連接建立失敗率、越區(qū)切換成功率、丟包率等性能指標(biāo)對系統(tǒng)應(yīng)用有較大影響，LTE-R系統(tǒng)在此類性能指標(biāo)上的表現(xiàn)有待于具體工程實際測試結(jié)果來證實。

四、系統(tǒng)應(yīng)用

GSM-R系統(tǒng)本身是窄帶系統(tǒng)，其能承載的鐵路業(yè)務(wù)主要有調(diào)度語音、列控信息、調(diào)度命令、車次號、列尾信息等對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不高的業(yè)務(wù)。

LTE-R系統(tǒng)除能承載上述業(yè)務(wù)之外，亦可以傳輸視頻監(jiān)控、電視會議等對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高的業(yè)務(wù)。

五、工程設(shè)計

5.1 電平值與容量

GSM-R系統(tǒng)設(shè)計時，其覆蓋的最低電平值與系統(tǒng)容量本身沒有關(guān)系，可以分開設(shè)計。最低電平值為固定值，只要達(dá)到該值，即能滿足各種鐵路業(yè)務(wù)所需要求。

LTE-R系統(tǒng)由于LTE本身制式的關(guān)系，其覆蓋的最低電平值與系統(tǒng)容量是正相關(guān)的，即工程建設(shè)完成后覆蓋電平值越高，其能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬越大。

因此LTE-R工程設(shè)計中需先理清該鐵路線所需承載的鐵路業(yè)務(wù)，計算出所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬容量，并應(yīng)考慮好預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)帶寬容量，然后根據(jù)該系統(tǒng)帶寬容量得出工程所需的覆蓋電平值，再進(jìn)行上下行鏈路平衡計算，得出允許的鏈路損耗，再通過相關(guān)無線傳播模型計算對應(yīng)高度的天線的覆蓋距離，從而確定基站位置、間距等關(guān)鍵因素。

5.2 頻率規(guī)劃

GSM-R系統(tǒng)在國內(nèi)僅有4M帶寬，在鐵路樞紐地區(qū)的頻率規(guī)劃已經(jīng)成為各設(shè)計單位較難解決的設(shè)計難題。

LTE-R系統(tǒng)所有基站可以采用同頻設(shè)置，所有頻率管理由設(shè)備本身實現(xiàn)，樞紐地區(qū)設(shè)計時主要考慮需納入該系統(tǒng)承載的主要鐵路業(yè)務(wù)即可。

六、結(jié)束語

隨著國家對頻譜利用率要求越來越高，其對頻譜的規(guī)劃也在不斷調(diào)整，收回GSM系統(tǒng)頻譜也會提到議事日程，建設(shè)LTE系統(tǒng)是未來的趨勢，本文就GSM-R系統(tǒng)與LTE-R系統(tǒng)進(jìn)行了一些對比，為LTE-R的工程設(shè)計提供了一些思路。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Michael Klocker. GSM-R Technology Evolution of UIC Telecommunication System. BeiJing：Nokia Solutions and Networks，2013endprint