stringtranslate.com

GSM-Р

GSM-R , Глобальная система мобильной связи — железная дорога или GSM-железная дорога — это международный стандарт беспроводной связи для железнодорожной связи и приложений.

Подсистема Европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), она используется для связи между центрами управления поездами и железными дорогами. Система основана на спецификациях GSM и EIRENE – MORANE , которые гарантируют работу на скорости до 500 км/ч (310 миль в час) без каких-либо потерь связи.

GSM-R может быть заменен LTE-R, [1] при этом первая производственная реализация находится в Южной Корее. [2] Тем не менее, LTE обычно считается протоколом « 4G », а программа UIC «Будущая железнодорожная система мобильной связи ( FRMCS )» [3] рассматривает возможность перехода на что-то на основе « 5G » (в частности, 3GPP R15/16). , то есть 5G NR ), [4] таким образом пропуская два технологических поколения. [5] [6]

Мачта и шкаф GSM-R, Абергавенни, Уэльс
Ретранслятор GSM-R в Дин Клаф, Болтон, Северо-Западная Англия
Направленные антенны GSM-R, направленные на восточную часть туннеля Фройденштайн, Германия.
Мобильная антенна GSM-R «Акулий плавник», установленная на значительной части железнодорожных транспортных средств Великобритании.

История

GSM-R построен на технологии GSM и извлекает выгоду из эффекта масштаба своего технологического наследия GSM, стремясь стать экономически эффективной цифровой заменой 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 совместимости с использованием единой коммуникационной платформы. GSM-R является частью стандарта Европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS) и передает сигнальную информацию непосредственно машинисту поезда, обеспечивая более высокую скорость поезда и плотность движения при высоком уровне безопасности.

Спецификации были окончательно доработаны в 2000 году на основе проекта MORANE (Мобильная радиосвязь для сетей железных дорог в Европе), финансируемого Европейским Союзом . Спецификация поддерживается проектом ERTMS Международного союза железных дорог . GSM-R был выбран 38 странами мира, включая все государства-члены Европейского Союза и страны Азии, Евразии и Северной Африки.

GSM-R — это безопасная платформа для голосовой связи и передачи данных между эксплуатационным персоналом железной дороги, включая машинистов, диспетчеров, членов маневровых бригад, машинистов поездов и контролеров станций. Он предоставляет такие функции, как групповые вызовы ( VGCS ), голосовое вещание (VBS), соединения на основе местоположения и упреждение вызова в случае чрезвычайной ситуации. Это поддерживает такие приложения, как отслеживание грузов, видеонаблюдение в поездах и на станциях, а также услуги по информированию пассажиров.

GSM-R обычно реализуется с использованием выделенных мачт базовых станций, расположенных рядом с железной дорогой, при этом покрытие туннелей осуществляется с помощью направленных антенн или «протекающей» фидерной передачи. Расстояние между базовыми станциями составляет 7–15 км (4,3–9,3 мили). Это создает высокую степень резервирования и более высокую доступность и надежность. В Германии, Италии и Франции сеть GSM-R насчитывает от 3000 до 4000 базовых станций . В зонах, где используется Европейская система управления поездом (ETCS) уровня 2 или 3, поезд постоянно поддерживает цифровое модемное соединение с коммутацией каналов с центром управления поездом. Этот модем работает с более высоким приоритетом, чем обычные пользователи (eMLPP). Если модемное соединение потеряно, поезд автоматически остановится.

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

В Европу входят страны-члены СЕПТ , 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, Соединенное Королевство и Ватикан.

Хотя ранее члены СЕПТ, Беларусь и Россия были приостановлены на неопределенный срок, начиная с 00:00 (центральноевропейское время) 18 марта 2022 года. Ассамблея СЕПТ приняла это решение после опроса членов, проведенного Президиумом СЕПТ, и опубликовала свое решение. решение от 17 марта 2022 г. [8] )

GSM-R использует определенную полосу частот , которую можно назвать «стандартной» полосой GSM-R: [9]

В Германии эта полоса была расширена за счет дополнительных каналов в диапазонах 873–876 МГц и 918–921 МГц. [10] Поскольку новые частоты ранее использовались для региональных транкинговых радиосистем, полное использование новых частот запланировано на 2015 год. [11]

Китай

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

Индия

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

Австралия

GSM-R реализуется в диапазоне DCS 1800 [15].

Полоса DCS 1800 изначально была разделена и продана на аукционе 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 спектр 2 × 15 МГц для развертывания GSM-R. [16]

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

Техническое использование частот в GSM-R

Используемая модуляция — модуляция GMSK (гауссова манипуляция с минимальным сдвигом). GSM-R представляет собой систему TDMA («множественный доступ с временным разделением каналов»). Передача данных осуществляется периодическими кадрами TDMA (с периодом 4,615 мс) для каждой несущей частоты (физического канала). Каждый кадр TDMA разделен на 8 временных интервалов, называемых логическими каналами (длиной 577 мкс, каждый временной интервал), несущих 148 бит информации.

Есть опасения, что мобильная связь LTE будет мешать GSM-R, поскольку ей присвоена полоса частот, довольно близкая к GSM-R. Это может вызвать сбои в работе ETCS, случайное экстренное торможение из-за потери связи и т. д. [19]

В результате наблюдается растущая тенденция к мониторингу и управлению помехами GSM-R с использованием активного и автоматизированного тестирования в поездах и на путях. [20]

Текущая версия GSM-R

Стандартная спецификация GSM-R разделена на две спецификации EIREN: [21]

EIRENE определяет «Техническую спецификацию совместимости» (TSI) как набор обязательных спецификаций, которые необходимо соблюдать для сохранения совместимости с другими европейскими сетями; текущие TSI - это 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. Текущими версиями являются версии FRS 8.0.0 и SRS 16.0.0 от 21 декабря 2015 г. [22] Спецификации GSM-R достаточно стабильны; последнее обязательное обновление было в 2006 году. Полный график версий GSM-R: [23]

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

GSM-R использует

Радиопанель GSM-R, монтируемая в кабине

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

Он используется для передачи данных между поездами и центрами железнодорожного регулирования со 2 и 3 уровнями ETCS. Когда поезд проезжает через Eurobalise , он передает свое новое положение и свою скорость, затем получает обратное согласие (или несогласие) на переход 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 EIREN. Особенности звонка:

Есть и другие дополнительные возможности:

Возможности GSM-R

Портативная кабинная радиосистема GSM-R
Компактная кабинная радиостанция GSM-R
Двухрежимная кабинная радиостанция (GSM-R и UIC 751–3) в 19-дюймовой стойке
Графический радиоинтерфейс GSM-R в кабине с возможностью отображения на разных языках.
Пользовательский интерфейс GSM-R с цветным дисплеем
Панель управления GSM-R для СББ

Функции ASCI (расширенные элементы речевого вызова)

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

VGCS (Служба голосовых групповых вызовов)

VGCS позволяет большому количеству пользователей участвовать в одном вызове. Эта функция имитирует аналоговый групповой вызов PMR (частное мобильное радио) с помощью клавиши 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 в одной соте находится множество пользователей, они будут использовать только одну частоту для всех слушателей и две частоты для говорящего (как при вызове «точка-точка»). При многостороннем вызове каждому пользователю выделяется один временной интервал. 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 ранее включил прием соответствующей группы.

VBS (Служба голосового вещания)

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

REC (железнодорожный экстренный вызов)

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

СЭК (Маневровый вызов экстренной помощи)

Вызов маневровой экстренной помощи представляет собой выделенный групповой вызов с номером 599. Вызов устанавливается с приоритетом уровня экстренной помощи, уровень которого равен максимально возможному приоритету 0. SEC включен 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]

Служба многоуровневого приоритета и приоритета (eMLPP)

Это определяет приоритет пользователя. Различные уровни приоритета:
  • A и B: наивысшие уровни приоритета (не используются сетями GSM-R).
  • 0: самые высокие 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 автоответа 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 числовыми префиксами.

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 Эйрен

Функциональное управление номерами

  • Функциональная нумерация
    • Позволяет вызвать мобильную станцию ​​по ее функции: машинист поезда ххх, ...
    • Оно использует:
      • USSD и «Следуй за мной»
      • UUS1 (для отображения номера)
  • Адресация, зависящая от местоположения
    • Устанавливает вызов от мобильной станции к (обычно) фиксированному абоненту/диспетчеру, выполняющему функцию в районе расположения мобильной станции.

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 об окончании вызова, который отправляется всеми мобильными станциями, присоединившимися к вызову с высоким приоритетом (включая инициатора). В этом отчете сообщается о:
  • Тип звонка
  • Длительность звонка
  • Идентификатор мобильной станции
  • Причина завершения вызова Обычный, завершен пользователем, мобильная станция отключена пользователем, питание выключено из-за низкого заряда батареи, …)
  • …
Если отчет не может быть отправлен (выключение мобильной станции пользователем или питание из-за низкого заряда батареи), мобильная станция попытается еще раз (при необходимости несколько раз) отправить отчет при следующем включении.

Маневровый режим

Режим «Маневровый» — приложение, которое будет регулировать и контролировать доступ пользователей к маневровым коммуникациям.
Сигнал подтверждения связи (LAS) обеспечивает водителю уверенность в том, что радиосвязь работает.

Прямой режим

Прямой режим - это режим рации (мобильные станции разговаривают друг с другом без сети), он был предложен в Эйрене, однако он никогда не применялся с тех пор, как был основан на аналоговом радио.
Sagemcom утверждает, что разработала прямой режим GSM, который в настоящее время не признан в спецификации GSM-R и не имеет распределения частот.

Рынок GSM-R

Рыночные группы GSM-R

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

Сетевые операторы и железнодорожные операторы

Железные дороги, использующие GSM-R

Австралия

Transport NSW устанавливает систему цифровой радиосвязи для поездов (DTRS) на всей электрифицированной железнодорожной сети протяженностью 1455 километров (904 миль), включая 66 туннелей протяженностью 70 километров (43 мили), ограниченных Киамой , Макартуром , Литгоу , Бонди-Джанкшен и Ньюкаслом с GSM. -R для замены существующей аналоговой железнодорожной радиостанции MetroNet. Замена будет соответствовать рекомендациям Специальной комиссии по расследованию железнодорожной катастрофы «Водопад», чтобы обеспечить общую платформу общения для персонала, работающего на железной дороге. Оборудование будет установлено примерно в 250 точках и более чем на 60 площадках в туннелях. Старая аналоговая сеть была демонтирована в 2020 году. [29]

Общественный транспорт Виктории установил систему цифровой радиосвязи для поездов (DTRS) в сети поездов Мельбурна с GSM-R взамен старой системы, называемой системой радиосвязи для городских поездов (UTRS). Оборудование установлено примерно в 100 точках. Это стоило 152 миллиона долларов. [30]

TGV POS , связывающий Париж с Германией и Швейцарией.

Франция

ICE 3M на Восточном вокзале в Париже

Во Франции первым открытым коммерческим железнодорожным маршрутом с полным покрытием GSM-R является LGV Est européenne, соединяющий Восточный вокзал Парижа 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: в это число входят 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, не обслуживаемые напрямую GSM-R. Соглашения о роуминге также заключены с французскими и швейцарскими железнодорожными компаниями, и планируется распространить их на другие страны. [32]

Нидерланды

В Нидерландах покрытие имеется на всех линиях, а от старой системы Telerail отказались 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

Кабинная радиостанция Siemens UK GSM-R установлена ​​на поезде Northern Rail Sprinter DMU
Путевой телефон GSM-R
Путевой телефон DAC Limited GSM-R в Северном Уэльсе

В январе завершено строительство более 14 000 км (8700 миль) железной дороги с поддержкой GSM-R, предназначенной для замены устаревших систем Национальной радиосети УКВ 205 МГц (NRN) и пригородных систем безопасной радиосвязи в кабине УВЧ 450 МГц (CSR). 2016.

По состоянию на весну 2016 года единственные участки UK Network Rail, в настоящее время использующие поездную радиосвязь УКВ, находятся на участках линий Хайленд и Крайний Север в Шотландии, где используется система Radio Electronic Token Block с использованием модифицированных частот Ofcom около 180 МГц. был исключен 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

Рекомендации

  1. ↑ Трейси, Филипп (15 ноября 2016 г.). «Познакомьтесь с LTE-R, сетью, ответственной за умные поезда нового поколения». Новости RCR Wireless .
  2. ^ «Nokia установит LTE-R для железнодорожных перевозок в Южной Корее» . Мобильная Европа . 14 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 4 декабря 2018 г. Проверено 14 августа 2017 г.
  3. ^ Мандок, Дэн; Эвангелу, Жан-Мишель (4 мая 2020 г.). «FRMCS: больше, чем просто последовательная замена GSM-R». Глобальный обзор железных дорог . Рассел Паблишинг Лтд.
  4. ↑ Кесселл, Клайв (30 января 2019 г.). «GSM-R: стратегия перехода к преемнику?». Инженер путей сообщения . Архивировано из оригинала 22 февраля 2019 года.
  5. ↑ Смит, Кевин (1 марта 2017 г.). «За пределами GSM-R: будущее железнодорожного радио». Международный железнодорожный журнал . Simmons-Boardman Publishing Inc. Архивировано из оригинала 8 мая 2017 года.
  6. ↑ Кесселл, Клайв (14 мая 2018 г.). «Общий взгляд на 5G». Инженер путей сообщения . Архивировано из оригинала 12 октября 2018 года . Проверено 4 декабря 2018 г.
  7. ^ «Siemens выигрывает бельгийский GSM-R» . Легкое чтение . 14 мая 2003 года . Проверено 11 января 2014 г.
  8. ^ "CEPT.ORG - CEPT - Хранилище новостей - Приостановление членства Российской Федерации и Беларуси в CEPT" . cept.org . Проверено 27 мая 2022 г.
  9. ^ «Технологии – GSM-R». Виллтек. Архивировано из оригинала 11 января 2014 года . Проверено 11 января 2014 г.
  10. ^ "Frequenznutzungsplan" [План использования частот] (PDF) (на немецком языке). Апрель 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 ноября 2009 г. . Проверено 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 проекта распределения радиочастотного спектра» (PDF) . Регулятор безопасности на железнодорожном транспорте. 25 сентября 2012 года . Проверено 7 апреля 2013 г.
  13. ^ «Частоты GSM-R Индия» (PDF) . ГЛАВА XVIII МОБИЛЬНАЯ СВЯЗЬ – GSM-R . Индийские железные дороги. Архивировано из оригинала (PDF) 21 мая 2012 года . Проверено 13 апреля 2013 г.
  14. ^ «Частоты GSM-R Индия» (PDF) . GSM-R как глобальный стандарт . Международный союз железных дорог (UIC), Конференция UIC ERTMS 2004 г., Рим. Архивировано из оригинала (PDF) 29 мая 2013 года . Проверено 13 апреля 2013 г.
  15. ^ «Спектр - лицензии на диапазон 1800 МГц» . Реестр лицензий ACMA на радиосвязь . Проверено 23 августа 2019 г.
  16. ^ «Представление австралийской железнодорожной отраслью министру широкополосной связи, связи и цифровой экономики лицензий на использование спектра 1800 МГц» (PDF) . Австралазийская железнодорожная ассоциация . Архивировано из оригинала (PDF) 28 марта 2019 года . Проверено 23 августа 2019 г.
  17. ^ «Радиосвязь (плата за доступ к спектру - полоса 1800 МГц) Определение 2012 (№ 1)» . Федеральный реестр законодательства правительства Австралии . Проверено 23 августа 2019 г.
  18. ^ «Радиосвязь (плата за доступ к спектру - полоса 1800 МГц) Определение 2013 (№ 2)» . Федеральный реестр законодательства правительства Австралии . Проверено 23 августа 2019 г.
  19. ^ "Мастерская частот GSM-R" . Электронные новости МСЖД . № 143. МСЖД. 19 мая 2009 г. Архивировано из оригинала 14 марта 2012 г.
  20. ^ Comtest Wireless. «Интерференционные решения». Комтест Беспроводная связь . Архивировано из оригинала 14 июля 2016 года . Проверено 12 июля 2016 г.
  21. ^ «Путь от идеи к GSM-R». МСЖД. 13 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 11 января 2014 г. . Проверено 11 января 2014 г.
  22. ^ «Отчет о внедрении GSM-R». МСЖД. 30 июля 2010 г. Архивировано из оригинала 11 января 2014 г. Проверено 11 января 2014 г.
  23. ^ «Технология GSM-R». Промышленная группа GSM-R . Архивировано из оригинала 11 июля 2011 года . Проверено 11 января 2014 г.
  24. ^ ab «EIRENE SRS Версия 15.3.0» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 апреля 2014 года.
  25. ^ «Планирование и ход реализации» . GSM-Р . 23 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 14 октября 2007 г. Проверено 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. ^ "Цифровая радиосистема для поездов" . Транспорт для Нового Южного Уэльса . 15 апреля 2020 г. Проверено 10 июня 2020 г.
  30. ^ "Цифровая радиосистема для поездов" . Компания ПТВ . Правительство штата Виктория . 2012. Архивировано из оригинала 29 июня 2013 года . Проверено 13 января 2014 г.
  31. ^ Ссылка. SNCF – Парижское агентство Франс Пресс (AFP), воскресенье, 10 июня 2007 г., 07:13 (утра).
  32. ^ «GSM-R, для мобильной связи» [GSM-R для мобильной связи] (на итальянском языке). Rete Ferroviaria Italiana . Архивировано из оригинала 18 декабря 2013 года . Проверено 21 декабря 2008 г.
  33. ^ «Что, почему и как в системе GSM-R» (PDF) . Сетевая железная дорога .

Внешние ссылки