標簽：GSM一R  越區(qū)切換

一、GSM一R系統(tǒng)概述

GSM一R是針對鐵路通信而專門設計的綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)，其以GSM為基礎設施，既保有GSM原有業(yè)務劃分，又增添了鐵路特定的應用，使鐵路用戶可在GSM一R平臺上開發(fā)各種鐵路相應的應用。

GSM一R業(yè)務包括：高級語音呼叫和鐵路特有調度兩項業(yè)務。高級語音呼叫包括語音組呼、語音廣播和增強多優(yōu)先級及強拆。鐵路特有調度包含功能尋址，接入矩陣與基于位置尋址。

1964年，日本東海道新干線作為世界上第1條高速鐵道正式通車，標志著世界進入高速鐵路建設時代。高速鐵路對各方面的鐵路技術提出新要求，德國、法國、英國、意大利、瑞典等國都已采用的GSM一R系統(tǒng)建成高速鐵路，由此看來GSM一R受到各國高速鐵路業(yè)的青睞。我國高鐵建設起步晚， 1999年8月建設的秦沈專線是我國高速鐵路建設的起點。截止到2020年，我國計劃建造、使用高速鐵路總里程約1.2萬km。

二、GSM一R無線網絡覆蓋和實現(xiàn)

在鐵路帶狀環(huán)境中，建設GSM一R無線網絡應盡可能采用定向的天線，以方便調整方位進行帶狀覆蓋，形成沿著鐵路的橢圓小區(qū)。

(一)GSM一R無線覆蓋

據(jù)歐洲GSM一R標準和規(guī)范，GSM一R網絡在可用性、服務質量、容災、冗余可靠等方面比其他公眾通信網絡要求要嚴格，GSM一R的安全性級別很高，要滿足在高速的條件下通話需求和列控需求。

1、網絡覆蓋要求：98dBm，95%時間區(qū)域(列調);95dBm，95%時間區(qū)域(列控，速度<220km小);92dBm，95%時間區(qū)域(列控，速度>280ki孔七)。

2、通話建立時間(95%的情況)：應急通話少于2秒;操作通話少于5秒;低優(yōu)先級通話少于10秒。

3、高越區(qū)的切換成功率。

4、保證鐵路車站、鐵路隧道、鐵路站場等區(qū)域高質量無線覆蓋。

5、高級別抗干擾能力。

依據(jù)鐵路專線具體的特點，針對其GSM一R系統(tǒng)進行特殊組成環(huán)節(jié)設計，采取不同組網的解決方案，用以滿足具體要求。

(二)無線雙網覆蓋方式

對于GSM一R系統(tǒng)無線雙層覆蓋結構來說，在正常工作情況下，移動臺通常在主用層小區(qū)切換。如果主用層基站發(fā)現(xiàn)故障就會觸發(fā)主用層基站切換到備用層網絡，主用層恢復后，再切換回主用層。

(三)專用模式下GSM一R雙網實現(xiàn)

對于雙層網絡而言，位于第一層連續(xù)兩個基站間的第二層基站，互相為冗余兩層網絡，其提供場強的覆蓋區(qū)域不相同。第二層基站恰當彌補第一層小區(qū)的重疊區(qū)域內場強弱的區(qū)域。目前歐洲的國家多采用的是交織站址的雙層網絡。而在我國大多采用交織站址的雙層網絡均勻分擔方式。

三、GSM一R無線網絡越區(qū)切換性能分析

GSM一R無線網絡越區(qū)切換指端到端通話移動臺或語音組呼中占用上行鏈路的相對應移動臺，在小區(qū)間移動時維持呼叫不間斷的過程。切換用于滿足無線網絡管理需要，減輕網絡的擁塞。與GSM系統(tǒng)相對比，GSM一R的小區(qū)半徑小，越區(qū)切換概率高。因此GSM一R無線網絡的越區(qū)切換性能影響磁卡整個GSM一R無線網絡的服務質量。

(一)越區(qū)切換的流程分析

GSM一R無線網絡越區(qū)切換過程分為四階段：測量，觸發(fā)，選擇與執(zhí)行。整個GSM一R無線網絡的切換過程由MS、BSC、BTS、和MSC協(xié)同完成，MS測量無線子系統(tǒng)的下行鏈路性能與小區(qū)中接收的信號強弱;BTS監(jiān)視每一個被服務之移動臺上行接收的點平與質量，在空閑話務信道上進行干擾電平的監(jiān)測。BTS把測量結果發(fā)至BSC，BSC完成最初判決。判決從其他BSS、MSC發(fā)來信息的測量結果由MSC完成。

(二)切換掉話的性能分析

GSM一R無線網絡掉話現(xiàn)象是使用移動臺過程中常見的問題，它是系統(tǒng)不良的綜合表現(xiàn)，影響系統(tǒng)運行的質量。掉話率是通信網絡中的重要指標，掉話率的高低反映出移動網絡通信質量的水平。引起掉話原因很多，主要包括無線鏈路故障，越區(qū)切換失敗及系統(tǒng)故障等因素。越區(qū)切換的掉話問題主要是因為GSM一R系統(tǒng)中的越區(qū)切換是硬性切換，切換時掉話風險比較大，據(jù)不完全統(tǒng)計，由于切換而發(fā)生的掉話占整個網絡掉話40%。所以要針對掉話改進GSM一R無線網絡的性能，盡可能減少掉話情況的發(fā)生。

(三)切換阻塞的性能分析

GSM一R無線網絡呼叫阻塞指由于沒有空閑信道導致的呼叫阻塞性中斷。呼叫分成源發(fā)呼叫與切換呼叫，由于GSM一R無線網絡與單層網絡相比，其無線資源比較少，因此當呼叫和切換業(yè)務量較大的時候，極易發(fā)生切掉阻塞。切換成功率影響系統(tǒng)的整體運營服務質量，因此必須重視減少發(fā)生切換阻塞。

為降低GSM一R無線網絡阻塞概率，宜采用切換排隊，即當小區(qū)沒有空閑的信道時，切換呼叫可以排隊等待，在排隊的有效對應時間內，一旦有釋放的信道，切換呼叫就可占用這個信道，減小切換阻塞。

四、高速鐵路GSM一R越區(qū)切換

高速運行的列車(25Okm/小時以上)對無線通信系統(tǒng)有更高要求，列車的自動控制、告警、無線通信、調車通信、鐵路維護、車次號及售票系統(tǒng)等方面都對無線通信有不同的要求。

(一)高速鐵路GSM一R越區(qū)切換存在的問題

高速鐵路要求GSM一R系統(tǒng)越區(qū)切時間要更短，切換的成功率要更高。GSM一R無線網絡要可以提供可靠性與有效性更高的服務，與普速鐵路比較，客運專線的列車高速運行帶來的多普勒頻移、越區(qū)切換、無線信道變換等技術難題都需要解決。

高速鐵路的GSM一R無線網絡越區(qū)切換要減少切換次數(shù)，簡化切換過程，避免切換，及時、快速完成切換是提升GSM一R越區(qū)切換性能的關鍵。下面分階段進行說明：

1、網絡規(guī)劃階段

在列車高速運行過程中，越區(qū)切換會頻繁發(fā)生，如果經常呼叫中斷，會給列車運行造成安全性的威脅。因此在GSM一R網絡規(guī)劃階段應減少總越區(qū)切換的次數(shù)。為避免在移動小區(qū)的邊界處切換次數(shù)增加，在進行網絡規(guī)劃時應該采用一個基站配設兩根定向天線，通過功率禍合器連接兩根定向天線后接到基站內收發(fā)信機上，配以相同頻率。每根定向天線對應一塊扇區(qū)，扇區(qū)間形成了單一小區(qū)。這種方式可有效減少總越區(qū)切換的次數(shù)。此外為減小同頻、鄰頻干擾，分配相鄰小區(qū)的頻點須有適當?shù)拈g隔。

2、網絡優(yōu)化階段

優(yōu)化GSM一R網絡是長期的、細致的工作，要保障GSM一R無線網絡的覆蓋質量良好，消除覆蓋中的盲區(qū)、弱場，保持相整理鄰小區(qū)有深重疊的區(qū)域和越區(qū)切換區(qū)內信號良好;在網絡運行中不斷進行優(yōu)化配置，使GSM一R網絡的服務質量不斷加強。對于高鐵的GSM一R系統(tǒng)來說，減少切換次數(shù)，降低切換進的掉話率，提升切換成功率是GSM一R系統(tǒng)網絡優(yōu)化階段的重要內容?？梢詮恼{整切換門限值、利用乒乓切換拒絕定時器、調整天線俯仰角三方面優(yōu)化GSM一R網絡。

(二)高速鐵路越區(qū)切換算法

為使移動臺能及時切換，保證用戶通話順利進行，要依據(jù)觸發(fā)條件的不同進行移動臺相應切換。觸發(fā)過程有七種切換算法，它們是命令重試法、捕獲切換法、質量切換法、電平切換法、距離切換法、功率估計切換法和業(yè)務切換法。

鐵路小區(qū)規(guī)劃線狀覆蓋，切換目標小區(qū)單一，可采用電平切換法與距離切換法;對高速運動的移動臺誚采用功率估計切換法切換。其他的高速高速鐵路越區(qū)切換算法的運用，要依據(jù)具體情況具體分析，然后實施。

五、結論

隨著我國高速鐵路飛速發(fā)展，GSM一R無疑網絡技術在鐵路通信中的作用越來越重要。從鐵路特殊安全考慮，GSM一R無線系統(tǒng)的線狀覆蓋和越區(qū)切換也提出更高要求。GSM一R作為一種先進的移動通信技術體系，為高速鐵路的專用通信提供了有著強大的功能、豐富的業(yè)務，穩(wěn)定而可靠的信息化平臺。

隨著鐵路通信需求的快速增長和新一代移動通信系統(tǒng)相繼崛起，鐵路GSM一R無線網絡覆蓋必定會實現(xiàn)無疑覆蓋，而GSM一R無線網絡系統(tǒng)的越區(qū)切換性能也會得到更大程度的提升。