stringtranslate.com

GSM-R

GSM-R , Глобальная система мобильной связи – Железнодорожный транспорт или GSM-Railway — международный стандарт беспроводной связи для железнодорожной связи и приложений.

Подсистема Европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), используется для связи между центрами управления поездами и железнодорожным регулированием. Система основана на спецификациях GSM и EIRENE – MORANE , которые гарантируют производительность на скоростях до 500 км/ч (310 миль/ч) без потери связи.

GSM-R может быть вытеснен LTE-R, [1] при этом первая промышленная реализация была в Южной Корее. [2] Однако LTE обычно считается протоколом « 4G », и программа UIC Future Railway Mobile Communication System ( FRMCS ) [3] рассматривает переход на что-то на основе « 5G » (в частности, 3GPP R15/16, т.е. 5G NR ), [4] таким образом, пропуская два технологических поколения. [5] [6]

Мачта и шкаф GSM-R, Абергавенни, Уэльс
Ретранслятор GSM-R в Дин-Клоу, Болтон, северо-запад Англии
Направленные антенны GSM-R направлены в восточную часть туннеля Фройденштайн, Германия
Мобильная антенна GSM-R «Shark's-Fin», установленная на значительном количестве локомотивов железных дорог Великобритании

История

GSM-R построен на основе технологии GSM и извлекает выгоду из экономии масштаба своего наследия технологии GSM, стремясь стать экономически эффективной цифровой заменой для существующих несовместимых внутрипутевых кабельных и аналоговых железнодорожных радиосетей. Сообщается, что только в Европе существует более 35 различных таких систем. [7]

Стандарт является результатом более чем десятилетнего сотрудничества между различными европейскими железнодорожными компаниями с целью достижения взаимодействия с использованием единой коммуникационной платформы. GSM-R является частью стандарта Европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS) и передает сигнальную информацию непосредственно машинисту поезда, что позволяет увеличить скорость поездов и плотность движения при высоком уровне безопасности.

Спецификации были окончательно утверждены в 2000 году на основе финансируемого Европейским Союзом проекта MORANE (Mobile Radio for Railways Networks in Europe). Спецификация поддерживается проектом Международного союза железных дорог ERTMS. GSM-R был выбран 38 странами по всему миру, включая все государства-члены Европейского союза и страны Азии, Евразии и Северной Африки.

GSM-R — это защищенная платформа для голосовой и информационной связи между железнодорожным эксплуатационным персоналом, включая водителей, диспетчеров, членов маневровой бригады, машинистов поездов и диспетчеров станций. Она обеспечивает такие функции, как групповые вызовы ( VGCS ), голосовая трансляция (VBS), соединения на основе местоположения и упреждение вызовов в случае чрезвычайной ситуации. Это поддерживает такие приложения, как отслеживание грузов, видеонаблюдение в поездах и на станциях, а также службы информирования пассажиров.

GSM-R обычно реализуется с использованием выделенных базовых станций, расположенных близко к железной дороге, с туннельным покрытием, осуществляемым с помощью направленных антенн или «утечки» фидерной передачи. Расстояние между базовыми станциями составляет 7–15 км (4,3–9,3 мили). Это создает высокую степень избыточности и более высокую доступность и надежность. В Германии, Италии и Франции сеть GSM-R имеет от 3000 до 4000 базовых станций . В районах, где используется Европейская система управления поездами (ETCS) уровня 2 или 3, поезд постоянно поддерживает коммутируемое цифровое модемное соединение с центром управления поездом. Этот модем работает с более высоким приоритетом, чем обычные пользователи (eMLPP). Если соединение модема потеряно, поезд автоматически останавливается.

Верхняя система

GSM-R является частью ERTMS (Европейской системы управления железнодорожным движением), которая состоит из:

Диапазон частот

GSM-R стандартизирован для реализации в диапазоне частот E-GSM (900 МГц-GSM) или DCS 1800 (1800 МГц-GSM), которые оба используются во всем мире.

Европа

Европа включает в себя государства-члены CEPT , в число которых входят все члены ЕС , а также Албания, Андорра, Азербайджан, Босния и Герцеговина, Грузия, Исландия, Лихтенштейн, Северная Македония, Молдавия, Монако, Черногория, Норвегия, Сан-Марино, Сербия, Швейцария, Турция, Украина, Великобритания и Ватикан.

Хотя ранее Беларусь и Россия были членами СЕПТ, их членство было приостановлено на неопределенный срок с 00:00 (CET) 18 марта 2022 года. Ассамблея СЕПТ приняла это решение после опроса членов, проведенного Президентством СЕПТ, и опубликовала свое решение 17 марта 2022 года. [8] )

GSM-R использует определенный диапазон частот , который можно назвать «стандартным» диапазоном GSM-R: [9]

В Германии эта полоса была расширена дополнительными каналами в диапазонах 873–876 МГц и 918–921 МГц. [10] Ранее использовавшиеся для региональных транкинговых радиосистем, новые частоты планируется полностью использовать к 2015 году. [11]

Китай

GSM-R занимает диапазон шириной 4 МГц диапазона E-GSM (900 МГц-GSM). [12]

Индия

GSM-R занимает диапазон шириной 1,6 МГц диапазона P-GSM (900 МГц-GSM), принадлежащего Индийским железным дорогам : [13] [14]

Австралия

GSM-R внедряется в диапазоне DCS 1800 [15]

Диапазон DCS 1800 был первоначально разделен и выставлен на аукцион парными участками по 2 × 2,5 МГц каждый с дуплексным интервалом 95 МГц. Государственные железнодорожные операторы приобрели шесть в основном не сгруппированных участков, которые покрывают 2 × 15 МГц спектра для развертывания GSM-R. [16]

Государственные железнодорожные операторы повторно лицензировали 2 x 10 МГц из спектра 1800 МГц в Аделаиде, Брисбене, Мельбурне, Перте и Сиднее для железнодорожной безопасности и управления связью. Все, за исключением Департамента планирования транспорта и инфраструктуры Южной Австралии (Аделаида), повторно лицензировали 2 x 5 МГц из спектра 1800 МГц по коммерческим тарифам, установленным правительством Австралии. [17] [18]

Использование технических частот в GSM-R

Используемая модуляция — GMSK (Gaussian Minimum-Shift Keying). GSM-R — это система TDMA («Time-Division Multiple Access»). Передача данных осуществляется периодическими кадрами TDMA (с периодом 4,615 мс) для каждой несущей частоты (физический канал). Каждый кадр TDMA делится на 8 временных интервалов, называемых логическими каналами (длиной 577 мкс, каждый временной интервал), несущими 148 бит информации.

Есть опасения, что мобильная связь LTE будет мешать GSM-R, поскольку ей был выделен частотный диапазон, довольно близкий к GSM-R. Это может вызвать помехи ETCS, случайное экстренное торможение из-за потери связи и т. д. [19]

В результате растет тенденция к мониторингу и управлению помехами GSM-R с использованием активного и автоматизированного тестирования на борту поездов и на путях. [20]

Текущая версия GSM-R

Спецификация стандарта GSM-R разделена на две спецификации EIRENE: [21]

EIRENE определяет «Техническую спецификацию взаимодействия» (TSI) как набор обязательных спецификаций, которые необходимо выполнить для сохранения совместимости с другими европейскими сетями; текущие TSI — FRS 7 и SRS 15. EIRENE также определяет необязательные спецификации, которые называются «промежуточной версией», которая определяет дополнительные функции, которые, вероятно, станут обязательными в следующих TSI. Текущие версии — версии FRS 8.0.0 и SRS 16.0.0 от 21 декабря 2015 года [22] Спецификации GSM-R довольно стабильны; последнее обязательное обновление было в 2006 году. Полная хронология версий GSM-R: [23]

Текущая версия GSM-R может работать в сетях 3GPP R99 и R4.

GSM-R использует

Радиопанель GSM-R, устанавливаемая на кабине

GSM-R допускает новые услуги и приложения для мобильной связи в нескольких областях:

Он используется для передачи данных между поездами и центрами регулирования железных дорог с уровнями 2 и 3 ETCS. Когда поезд проходит через Eurobalise , он передает свое новое положение и свою скорость, затем получает обратное согласие (или несогласие) на вход на следующий путь и свою новую максимальную скорость.

Мобильный телефон GSM-R, используемый Национальной железнодорожной компанией Бельгии.

Как и другие устройства GSM , оборудование GSM-R может передавать данные и голос. Новые функции GSM-R для мобильной связи основаны на GSM и определены проектом EIRENE. Функции вызова:

Есть и другие дополнительные возможности:

Возможности GSM-R

Портативная система GSM-R Cab Radio
Компактный GSM-R радиоприемник для кабины
Двухрежимная кабинная радиостанция (GSM-R и UIC 751–3) в 19-дюймовой стойке
Графический интерфейс GSM-R для радиосвязи в кабине, способный отображать информацию на разных языках.
Пользовательский интерфейс GSM-R с цветным дисплеем
Панель управления GSM-R для SBB

Функции ASCI (Расширенные элементы речевого вызова)

Следующие определения являются частью Спецификации системных требований (SRS), как определено стандартом EIRENE. [24]

VGCS (служба голосовых групповых вызовов)

VGCS позволяет большому количеству пользователей участвовать в одном звонке. Эта функция имитирует аналоговый групповой звонок PMR (Private Mobile Radio) с клавишей PTT (Push-to-Talk).
Определены три типа пользователей: говорящий, слушатель и диспетчер. Говорящий может стать слушателем, отпустив клавишу PTT, а слушатель становится говорящим, нажав клавишу PTT.
Одним из преимуществ VGCS по сравнению с многосторонними вызовами (функция конференц-связи GSM) является эффективность использования спектра. Действительно, когда много пользователей находятся в одной и той же ячейке, они будут использовать только одну частоту для всех слушателей и две частоты для говорящего (как при вызове точка-точка). В многостороннем вызове один временной интервал выделяется каждому пользователю. Второе преимущество по сравнению с многосторонними вызовами заключается в том, что нет необходимости знать, какие мобильные телефоны будут участвовать в вызове. Вызов VGCS устанавливается исключительно на географической основе, при условии, что мобильный телефон предварительно включил прием соответствующей группы.

VBS (служба голосового вещания)

VBS — это групповой широковещательный вызов: это означает, что по сравнению с VGCS, говорить может только инициатор вызова. Остальные, присоединяющиеся к вызову, могут быть только слушателями. Этот вид вызова в основном используется для трансляции записанных сообщений или для объявлений.

REC (Экстренный вызов на железной дороге)

REC — это групповой вызов, или VGCS, предназначенный для экстренных случаев. Это вызов с более высоким приоритетом (приоритет REC — уровень 0 — см. ниже: eMLPP).

SEC (Экстренный вызов маневрового режима)

Шунтирующий экстренный вызов — это выделенный групповой вызов с номером 599. Вызов устанавливается с приоритетом уровня экстренного вызова, уровень которого является наивысшим возможным приоритетом 0. SEC включается и используется устройствами, зарегистрированными для маневровых операций. Установление такого вызова приводит к автоматическому принятию вызова на всех включенных устройствах в пределах текущей области или настроенной группы ячеек. [24]

Многоуровневая служба приоритета и упреждения (eMLPP)

Это определяет приоритет пользователя. Различные уровни приоритета:
  • A и B: наивысшие уровни приоритета (не используются сетями GSM-R)
  • 0: Высшие уровни приоритета для ASCI и обычных вызовов (в основном используются для вызовов REC)
  • 1: Более низкий приоритет, чем уровень 0
  • 2: Более низкий приоритет, чем уровень 1
  • 3: Более низкий приоритет, чем уровень 2
  • 4: Самый низкий уровень приоритета (приоритет по умолчанию, назначается вызовам «точка-точка»)
Функция автоответчика с таймером также доступна для вызовов с приоритетом 0, 1 и 2.

План нумерации GSM-R

Документ EIRENE SRS определяет фиксированный план нумерации для GSM-R. Он определяется префиксами номеров.

Эти номера используются для функциональной регистрации и фиксированных записей для MSISDN или коротких кодов набора, как определено в HLR. Например, 807660 определяет MSISDN мобильного абонента. Номер 23030301 будет функциональным номером, связанным с номером поезда 30303 и ролью пользователя 01.

Особенности Эйрены

Функциональное управление номерами

  • Функциональная нумерация
    • Позволяет вызывать мобильную станцию ​​по ее функции: машинист поезда xxx, ...
    • Он использует:
      • USSD и «Следуй за мной»
      • UUS1 (для отображения чисел)
  • Адресация, зависящая от местоположения
    • Устанавливает вызов с мобильной станции (обычно) стационарному абоненту/диспетчеру, выполняющему функцию в районе, где расположена мобильная станция.

Подтверждение завершения вызова

Функция подтверждения завершения вызова доступна только для групповых вызовов с наивысшим приоритетом (уровень приоритета 0) (VGCS) и широковещательных вызовов (VBS) (см. eMLPP).
Он состоит из отчета о завершении вызова, который отправляется всеми мобильными станциями, присоединившимися к высокоприоритетному вызову (включая инициатора). Этот отчет информирует о:
  • Тип вызова
  • Продолжительность звонка
  • Идентификация мобильной станции
  • Причина завершения вызова (Обычная, завершено пользователем, отключение питания мобильной станции пользователем, отключение питания из-за низкого заряда батареи, …)
  • …
Если отчет не может быть отправлен (мобильная станция была выключена пользователем или из-за низкого заряда батареи), мобильная станция попытается снова (при необходимости несколько раз) отправить отчет при следующем включении питания.

Режим маневрирования

Режим маневрирования — это приложение, которое будет регулировать и контролировать доступ пользователей к маневровым коммуникациям.
Сигнал подтверждения связи (LAS) обеспечивает водителю уверенность в работоспособности радиосвязи.

Прямой режим

Прямой режим — это режим рации (мобильные станции общаются друг с другом без сети), который был предложен в Ирландии, однако никогда не применялся, поскольку был основан на аналоговом радио.
Компания Sagemcom утверждает, что разработала прямой режим GSM, который в настоящее время не признан спецификацией GSM-R и не имеет выделенных частот.

Рынок GSM-R

Группы рынка GSM-R

Рынок GSM-R составляют различные группы: [25] [ требуется обновление ]

Сетевые операторы и железнодорожные операторы

Железные дороги, использующие GSM-R

Австралия

Транспорт Нового Южного Уэльса устанавливает цифровую систему поездной радиосвязи (DTRS) на всей 1455-километровой (904 мили) электрифицированной железнодорожной сети, включая 66 туннелей протяженностью 70 километров (43 мили), ограниченных Киамой , Макартуром , Литгоу , Бонди-Джанкшен и Ньюкаслом с GSM-R для замены существующей аналоговой поездной радиосвязи MetroNet. Замена будет выполнять рекомендации Специальной комиссии по расследованию железнодорожной катастрофы в Уотерфолле, чтобы обеспечить общую платформу связи для персонала, работающего на железной дороге. Оборудование будет установлено примерно в 250 местах и ​​более чем на 60 участках в туннелях. Старая аналоговая сеть была демонтирована в 2020 году. [29]

Public Transport Victoria установила цифровую систему радиосвязи поездов (DTRS) на железнодорожной сети Мельбурна с GSM-R, чтобы заменить старую систему под названием Urban Train Radio System (UTRS). Оборудование было установлено примерно в 100 местах. Стоимость установки составила 152 миллиона долларов. [30]

TGV POS , соединяющий Париж с Германией и Швейцарией

Франция

ICE 3M на Восточном вокзале в Париже

Во Франции первым коммерческим железнодорожным маршрутом, открытым с полным покрытием GSM-R, стал LGV Est européenne, соединяющий Парижский вокзал Gare de l'Est со Страсбургом . Он был открыт 10 июня 2007 года.

Италия

По состоянию на 2008 год в Италии более 9000 километров (5600 миль) железнодорожных линий обслуживаются инфраструктурой GSM-R: это число включает как обычные, так и высокоскоростные линии, а также более 1000 км (620 миль) туннелей. Соглашения о роуминге с другими итальянскими операторами мобильной связи позволяют покрывать линии, которые напрямую не обслуживаются GSM-R. Соглашения о роуминге также были заключены с французскими и швейцарскими железнодорожными компаниями, и планируется расширить их на другие страны. [32]

Нидерланды

В Нидерландах покрытие имеется на всех линиях, а старая система Telerail была отменена в пользу GSM-R в 2006 году.

Норвегия

В Норвегии сеть GSM-R была открыта на всех линиях 1 января 2007 года, заменив старую сеть Scanet .

Великобритания

Радиостанция Siemens UK GSM-R Cab Radio, установленная на дизель-поезде Northern Rail Sprinter
Путевой телефон GSM-R
DAC Limited GSM-R путевой телефон в Северном Уэльсе

По состоянию на январь 2016 года завершено внедрение более 14 000 км (8700 миль) железнодорожных линий с поддержкой GSM-R, которые должны заменить как устаревшую национальную радиосеть VHF 205 МГц (NRN), так и систему пригородной радиосвязи UHF 450 МГц (CSR).

По состоянию на весну 2016 года единственными областями UK Network Rail, которые все еще используют железнодорожную радиосвязь VHF, являются участки линий Highland и Far North в Шотландии, где используется система Radio Electronic Token Block , использующая модифицированные частоты Ofcom около 180 МГц, которые были исключены из национального плана GSM-R из-за практических трудностей, связанных с развертыванием системы GSM-R в этом регионе. В настоящее время 100% сети Великобритании имеет покрытие GSM-R. [33]

Галерея

Ссылки

  1. ^ Трейси, Филлип (15 ноября 2016 г.). «Встречайте LTE-R, сеть, отвечающую за интеллектуальные поезда следующего поколения». RCR Wireless News .
  2. ^ "Nokia установит LTE-R для железнодорожных служб в Южной Корее". Mobile Europe . 14 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 4 декабря 2018 г. Получено 14 августа 2017 г.
  3. ^ Мандок, Дэн; Эвангелу, Жан-Мишель (4 мая 2020 г.). «FRMCS: Больше, чем просто успешная замена GSM-R». Global Railway Review . Russell Publishing Ltd.
  4. ^ Кесселл, Клайв (30 января 2019 г.). «GSM-R: стратегия перехода на его преемника?». Rail Engineer . Архивировано из оригинала 22 февраля 2019 г.
  5. ^ Смит, Кевин (1 марта 2017 г.). «За пределами GSM-R: будущее железнодорожной радиосвязи». International Rail Journal . Simmons-Boardman Publishing Inc. Архивировано из оригинала 8 мая 2017 г.
  6. ^ Кесселл, Клайв (14 мая 2018 г.). «Общая перспектива 5G». Rail Engineer . Архивировано из оригинала 12 октября 2018 г. Получено 4 декабря 2018 г.
  7. ^ "Siemens Wins Belgian GSM-R". Light Reading . 14 мая 2003 г. Получено 11 января 2014 г.
  8. ^ "CEPT.ORG – CEPT – News Storage – Suspension of the Russian Federation and Belarus from CEPT Membership". cept.org . Получено 27 мая 2022 г. .
  9. ^ "Технологии – GSM-R". Willtek. Архивировано из оригинала 11 января 2014 года . Получено 11 января 2014 года .
  10. ^ "Frequenznutzungsplan" [План использования частот] (PDF) (на немецком языке). Апрель 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 ноября 2009 г. Получено 20 декабря 2009 г.
  11. ^ Meldung DB darf zusätzliche GSM-R-Frequenzen für Bahnfunk nutzen . В: DB Welt, Heft, 12/2009, S. 15.
  12. ^ "Представление по проекту распределения радиочастотного спектра" (PDF) . Регулятор безопасности на железных дорогах. 25 сентября 2012 г. Получено 7 апреля 2013 г.
  13. ^ "GSM-R Frequencies India" (PDF) . ГЛАВА XVIII МОБИЛЬНАЯ СВЯЗЬ – GSM-R . Индийские железные дороги. Архивировано из оригинала (PDF) 21 мая 2012 года . Получено 13 апреля 2013 года .
  14. ^ "GSM-R Frequencies India" (PDF) . GSM-R как глобальный стандарт . Международный союз железных дорог (МСЖД), Конференция МСЖД ERTMS 2004, Рим. Архивировано из оригинала (PDF) 29 мая 2013 г. . Получено 13 апреля 2013 г. .
  15. ^ "Спектр – Лицензии на диапазон 1800 МГц". Регистр лицензий на радиосвязь ACMA . Получено 23 августа 2019 г.
  16. ^ "Представление австралийской железнодорожной отрасли министру широкополосной связи, связи и цифровой экономики о лицензиях на спектр 1800 МГц" (PDF) . Australasian Railway Association . Архивировано из оригинала (PDF) 28 марта 2019 г. . Получено 23 августа 2019 г. .
  17. ^ "Радиокоммуникации (плата за доступ к спектру – диапазон 1800 МГц) Определение 2012 (№ 1)". Федеральный реестр законодательства правительства Австралии . Получено 23 августа 2019 г.
  18. ^ "Радиокоммуникации (плата за доступ к спектру – диапазон 1800 МГц) Определение 2013 (№ 2)". Федеральный реестр законодательства правительства Австралии . Получено 23 августа 2019 г.
  19. ^ "The GSM-R Frequency Workshop". UIC eNews . № 143. UIC. 19 мая 2009 г. Архивировано из оригинала 14 марта 2012 г.
  20. ^ Comtest Wireless. "Решения по устранению помех". Comtest Wireless . Архивировано из оригинала 14 июля 2016 года . Получено 12 июля 2016 года .
  21. ^ "Путь от идеи к GSM-R". UIC. 13 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 11 января 2014 г. Получено 11 января 2014 г.
  22. ^ "Отчет о внедрении GSM-R". UIC. 30 июля 2010 г. Архивировано из оригинала 11 января 2014 г. Получено 11 января 2014 г.
  23. ^ "GSM-R Technology". GSM-R Industry Group . Архивировано из оригинала 11 июля 2011 года . Получено 11 января 2014 года .
  24. ^ ab "EIRENE SRS Version 15.3.0" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 апреля 2014 г.
  25. ^ "Планирование и ход реализации". GSM-R . 23 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 14 октября 2007 г. Получено 11 января 2014 г.
  26. ^ "GSM-R-радио и перенесено на датские радиостанции" . 18 февраля 2013 года. Архивировано из оригинала 16 апреля 2014 года . Проверено 1 июля 2019 г.
  27. ^ "Rautateiden liikenneviestintä" . Вяюлявирасто (на финском языке). 8 июня 2020 г. Проверено 8 июня 2020 г.
  28. ^ "Digirata-selvitysprojektin välijulkaisu 2" (PDF) . Финрейл Ой. 12 ноября 2019 года . Проверено 8 июня 2020 г.
  29. ^ "Digital Train Radio System". Транспорт Нового Южного Уэльса . 15 апреля 2020 г. Получено 10 июня 2020 г.
  30. ^ "Цифровая система радиосвязи поездов". PTV Corporate . Правительство штата Виктория . 2012. Архивировано из оригинала 29 июня 2013 года . Получено 13 января 2014 года .
  31. ^ Реф. SNCF – Парижское агентство Франс Пресс (AFP), воскресенье, 10 июня 2007 г., 07:13 (утра).
  32. ^ "GSM-R, per la telecomunicazione mobile" [GSM-R для мобильной связи] (на итальянском). Rete Ferroviaria Italiana . Архивировано из оригинала 18 декабря 2013 года . Получено 21 декабря 2008 года .
  33. ^ "Что, почему и как в системе GSM-R" (PDF) . Network Rail .

Внешние ссылки