主頁(yè)（http://www.www.jjxinkai.com）：章建軍：GSM-R向LTE-R演進(jìn)路線淺析

GSM—R作為全球鐵路無(wú)線通信的主流技術(shù)，承擔(dān)了鐵路列車(chē)語(yǔ)音調(diào)度和列車(chē)控制數(shù)據(jù)承載的重要責(zé)任。但GSM—R無(wú)法滿(mǎn)足大量鐵路非安全數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，如視頻監(jiān)控、與高速數(shù)據(jù)相關(guān)的旅客服務(wù)、列車(chē)日志傳送等，無(wú)線技術(shù)發(fā)展日新月異，被GSM—R作為基礎(chǔ)技術(shù)的GSM已逐步從產(chǎn)品項(xiàng)峰向生命周期末期走下坡路，GSM—R從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮必然向新技術(shù)演進(jìn)。
1 GSM—R向LTE-R演進(jìn)的原由
按照無(wú)線技術(shù)的演進(jìn)線路從GSM到UMTS，再到LTE，短短幾年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的催熟，并開(kāi)始更新?lián)Q代。這種演進(jìn)速度并不適合鐵路穩(wěn)定和長(zhǎng)期的服務(wù)要求，GSM—R演進(jìn)更應(yīng)該是通過(guò)跨越式的演進(jìn)路線來(lái)保障一代技術(shù)更長(zhǎng)久地滿(mǎn)足鐵路通信服務(wù)。業(yè)界移動(dòng)廠商的融合通信技術(shù)(Single RAN和Single Core技術(shù))為這種演進(jìn)方式鋪平了道路，從GSM—R直接演進(jìn)蛩JLTE—R成為目前業(yè)界的主流思路(見(jiàn)圖1)。融合通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將GSM—R和LTE—R看作一個(gè)通信平臺(tái)上的不同軟件特性應(yīng)用，以達(dá)到演進(jìn)過(guò)程中鐵路業(yè)務(wù)的延續(xù)性。

GSM—R向LTE—R演進(jìn)后給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)的好處：

(1)LTE以更小的端到端傳輸時(shí)延，進(jìn)一步縮短列控傳輸時(shí)延，提升列控安全性，支撐信號(hào)系統(tǒng)向ETCS3／CTCS一4級(jí)移動(dòng)閉塞邁進(jìn)。
(2)更大的數(shù)據(jù)傳輸速率，為旅客提供豐富的數(shù)據(jù)體驗(yàn)。
(3)代表未來(lái)的技術(shù)方向，可以獲得業(yè)界主流廠商的支持，保證產(chǎn)品成熟度和產(chǎn)業(yè)鏈完善，保障了鐵路通信的穩(wěn)定發(fā)展和長(zhǎng)期服務(wù)。
GSM—R與LTE—R的技術(shù)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

2 GSM—R向LTE-R演進(jìn)條件

鐵路通信產(chǎn)品第一要求是安全可靠，方案成熟。因此LTE產(chǎn)品的成熟穩(wěn)定是首要條件，只有經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模商用技術(shù)才會(huì)被應(yīng)用到鐵路領(lǐng)域。按照無(wú)線技術(shù)發(fā)展歷程， 2014年，LTE走向大規(guī)模商用，產(chǎn)業(yè)鏈成熟后，將是GSM—R向LTE—R演進(jìn)的時(shí)機(jī)。
鐵路通信系統(tǒng)另一特點(diǎn)體現(xiàn)在端到端產(chǎn)業(yè)鏈，因此打造一條成熟的產(chǎn)業(yè)鏈至關(guān)重要，特別是通信系統(tǒng)配套產(chǎn)品完善，如IP化調(diào)度臺(tái)、車(chē)載臺(tái)和手持臺(tái)。
GSM—R向LTE—R演迸必然要有一個(gè)過(guò)渡階段，需要依據(jù)鐵路通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)要求進(jìn)行頻率申請(qǐng)。GSM—R的4 MHz頻率已無(wú)法滿(mǎn)足鐵路業(yè)務(wù)使用，歐洲已經(jīng)申請(qǐng)7 MHz頻率供GSM—R使用。如果過(guò)渡到LTE—R，最好分配5 MHZ以上頻率給LTE—R使用，保障業(yè)務(wù)較Single RAN+Single Core
3 如何向LTE-R演進(jìn)
GSM—R向LTE—R演進(jìn)需要同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的演進(jìn)，并保證演進(jìn)的平滑過(guò)渡(見(jiàn)圖2)。GSM—R與LTE—R長(zhǎng)期共存被認(rèn)為是一個(gè)必然階段。

圖2 GSM-R向LTE-R演進(jìn)過(guò)渡示意圖

(1)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。多模基站的引入是GSM—R向LTE—R演進(jìn)的必要條件，將LTE基站平臺(tái)引入GSM為無(wú)線系統(tǒng)演進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)有機(jī)柜及配套設(shè)施可以利用。
為保證演進(jìn)的平滑性，避免演進(jìn)過(guò)程中對(duì)鐵路業(yè)務(wù)影響，制定以下演進(jìn)路線，最大限度保證鐵路業(yè)務(wù)的延續(xù)性和安全性。
(2)核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)(見(jiàn)圖3)。現(xiàn)有軟交換核心網(wǎng)絡(luò)具備向IMS演進(jìn)能力，可同時(shí)支持GSM—R和LTE—R的業(yè)務(wù)，以達(dá)到對(duì)鐵路投資的保護(hù)，以及對(duì)鐵路業(yè)務(wù)影響最小。

圖3 GSM-R向LTE-R核心網(wǎng)演進(jìn)過(guò)渡示意圖

核心網(wǎng)的演進(jìn)同時(shí)需要鐵路通信相關(guān)配套產(chǎn)品的同步支持，如lP化調(diào)度臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。目前SIP調(diào)度臺(tái)已成為國(guó)際眾多鐵路運(yùn)營(yíng)商的重要關(guān)心課題，目前SIP調(diào)度臺(tái)的對(duì)接已經(jīng)啟動(dòng)。
未來(lái)lMS核心網(wǎng)將是鐵路業(yè)務(wù)的集大成者，統(tǒng)一平臺(tái)，不同的系統(tǒng)被集成到一套平臺(tái)上，系統(tǒng)功能完全由軟件定義。例如：
HLR演進(jìn)為統(tǒng)一用戶(hù)數(shù)據(jù)中心。
GSM—R電路域核心網(wǎng)演進(jìn)為AGCF和MGCF兩個(gè)模塊，承擔(dān)接入GSM—R BSS系統(tǒng)和對(duì)外互連功能。
SGSN演進(jìn)為同時(shí)支持G PRS分組數(shù)據(jù)管理模塊(SGSN功能)和LTE分組數(shù)據(jù)管理模塊(MME功能)。
GGSN演進(jìn)為多類(lèi)型接入網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，包括接ALTE—R基站(LTE—RGW)。
MGW演進(jìn)可同時(shí)支持TDM和l P交換，同時(shí)接入GSM—R BSC和SIP調(diào)度臺(tái)。
此外，核心網(wǎng)備份能力將在lP化網(wǎng)絡(luò)下得到進(jìn)一步增強(qiáng)，原有的MSC雙歸屬和BSC Pool繼續(xù)保證GSM—R網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)能力；SGSN Pool、GGSN Pool技術(shù)保證所有LTE相關(guān)網(wǎng)元在單點(diǎn)故障下不影響業(yè)務(wù)。
(3)業(yè)務(wù)演進(jìn)(見(jiàn)圖4)。GSM—R作為列調(diào)語(yǔ)音和列控承載將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存在，LTE—R初期建議以承載非安全數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主。理論分析LTE—R下的PTT技術(shù)和分組數(shù)據(jù)性能，無(wú)論在呼叫時(shí)延還是在數(shù)據(jù)傳輸速率上將會(huì)優(yōu)于GSM—R，但終端是制約目前GSM—R向LTE—R演進(jìn)的主要瓶頸。GSM-R/LTE-R多模終端是解決業(yè)務(wù)演進(jìn)的關(guān)鍵因素，LTE-R的PTT技術(shù)和分組數(shù)據(jù)承載列控需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)線充分驗(yàn)證。

圖4 IMS核心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)演進(jìn)示意圖