主頁（http://www.by236.com）：章建軍：GSM-R向LTE-R演進路線淺析

GSM—R作為全球鐵路無線通信的主流技術，承擔了鐵路列車語音調度和列車控制數據承載的重要責任。但GSM—R無法滿足大量鐵路非安全數據業務需求，如視頻監控、與高速數據相關的旅客服務、列車日志傳送等，無線技術發展日新月異，被GSM—R作為基礎技術的GSM已逐步從產品項峰向生命周期末期走下坡路，GSM—R從長遠考慮必然向新技術演進。
1 GSM—R向LTE-R演進的原由
按照無線技術的演進線路從GSM到UMTS，再到LTE，短短幾年時間就實現了產品的催熟，并開始更新換代。這種演進速度并不適合鐵路穩定和長期的服務要求，GSM—R演進更應該是通過跨越式的演進路線來保障一代技術更長久地滿足鐵路通信服務。業界移動廠商的融合通信技術(Single RAN和Single Core技術)為這種演進方式鋪平了道路，從GSM—R直接演進蛩JLTE—R成為目前業界的主流思路(見圖1)。融合通信技術的實現將GSM—R和LTE—R看作一個通信平臺上的不同軟件特性應用，以達到演進過程中鐵路業務的延續性。

GSM—R向LTE—R演進后給鐵路運輸帶來的好處：

(1)LTE以更小的端到端傳輸時延，進一步縮短列控傳輸時延，提升列控安全性，支撐信號系統向ETCS3／CTCS一4級移動閉塞邁進。
(2)更大的數據傳輸速率，為旅客提供豐富的數據體驗。
(3)代表未來的技術方向，可以獲得業界主流廠商的支持，保證產品成熟度和產業鏈完善，保障了鐵路通信的穩定發展和長期服務。
GSM—R與LTE—R的技術參數對比見表1。

2 GSM—R向LTE-R演進條件

鐵路通信產品第一要求是安全可靠，方案成熟。因此LTE產品的成熟穩定是首要條件，只有經過運營商網絡的規模商用技術才會被應用到鐵路領域。按照無線技術發展歷程， 2014年，LTE走向大規模商用，產業鏈成熟后，將是GSM—R向LTE—R演進的時機。
鐵路通信系統另一特點體現在端到端產業鏈，因此打造一條成熟的產業鏈至關重要，特別是通信系統配套產品完善，如IP化調度臺、車載臺和手持臺。
GSM—R向LTE—R演迸必然要有一個過渡階段，需要依據鐵路通信業務數據要求進行頻率申請。GSM—R的4 MHz頻率已無法滿足鐵路業務使用，歐洲已經申請7 MHz頻率供GSM—R使用。如果過渡到LTE—R，最好分配5 MHZ以上頻率給LTE—R使用，保障業務較Single RAN+Single Core
3 如何向LTE-R演進
GSM—R向LTE—R演進需要同時考慮網絡與業務的演進，并保證演進的平滑過渡(見圖2)。GSM—R與LTE—R長期共存被認為是一個必然階段。

圖2 GSM-R向LTE-R演進過渡示意圖

(1)無線網絡演進。多模基站的引入是GSM—R向LTE—R演進的必要條件，將LTE基站平臺引入GSM為無線系統演進奠定了基礎。現有機柜及配套設施可以利用。
為保證演進的平滑性，避免演進過程中對鐵路業務影響，制定以下演進路線，最大限度保證鐵路業務的延續性和安全性。
(2)核心網絡演進(見圖3)。現有軟交換核心網絡具備向IMS演進能力，可同時支持GSM—R和LTE—R的業務，以達到對鐵路投資的保護，以及對鐵路業務影響最小。

圖3 GSM-R向LTE-R核心網演進過渡示意圖

核心網的演進同時需要鐵路通信相關配套產品的同步支持，如lP化調度臺的實現。目前SIP調度臺已成為國際眾多鐵路運營商的重要關心課題，目前SIP調度臺的對接已經啟動。
未來lMS核心網將是鐵路業務的集大成者，統一平臺，不同的系統被集成到一套平臺上，系統功能完全由軟件定義。例如：
HLR演進為統一用戶數據中心。
GSM—R電路域核心網演進為AGCF和MGCF兩個模塊，承擔接入GSM—R BSS系統和對外互連功能。
SGSN演進為同時支持G PRS分組數據管理模塊(SGSN功能)和LTE分組數據管理模塊(MME功能)。
GGSN演進為多類型接入網關系統，包括接ALTE—R基站(LTE—RGW)。
MGW演進可同時支持TDM和l P交換，同時接入GSM—R BSC和SIP調度臺。
此外，核心網備份能力將在lP化網絡下得到進一步增強，原有的MSC雙歸屬和BSC Pool繼續保證GSM—R網絡容災能力；SGSN Pool、GGSN Pool技術保證所有LTE相關網元在單點故障下不影響業務。
(3)業務演進(見圖4)。GSM—R作為列調語音和列控承載將在很長一段時間內存在，LTE—R初期建議以承載非安全數據業務為主。理論分析LTE—R下的PTT技術和分組數據性能，無論在呼叫時延還是在數據傳輸速率上將會優于GSM—R，但終端是制約目前GSM—R向LTE—R演進的主要瓶頸。GSM-R/LTE-R多模終端是解決業務演進的關鍵因素，LTE-R的PTT技術和分組數據承載列控需要經過試驗線充分驗證。

圖4 IMS核心網絡業務演進示意圖