GSM-R基站覆盖设计.doc

论文题目：GSM-R基站覆盖设计专业：通信技术学生 签名： 指导老师： 签名： 摘要GSM-R(GSM for Railway的缩写)是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统；由于GSM-R 可实现跨越国界的高速和一般列车之间的通信；能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中。GSM-R系统无线接口是为高达500kmh的速度设计的，适合高速铁路发展的需要。GSM-R的空中接口符合GSM标准，是目前唯一能够向第三代移动通信系统平滑过渡的提供专用调度通信服务的系统。发展GSM-R技术是适应中国铁路运输现代化服务的需要。本论文是关于GSM-R技术在中国铁路上再一次应用的项目。论文对GSN-R系统做了详细的介绍，其中包括GSM-R概述，系统的发展历程以及GSM-R系统的基本组成和功能。其中GSM-R覆盖设计，其中主要针对铁路上的线性覆盖做了重要阐述，包括频率分配，重叠区确定，系统余量，小区分层以及上下链路的平衡计算。基站的选址原则和布局设计以及基站天线的选择原则和参数设定是对西宝铁路地形的研究后确定基站数目的决定性因素。本文就是通过链路计算和路径损耗来完成西宝铁路基站覆盖设计的。【关键字】GSM-R系统 链路预算 系统余量【论文类型】设计型Topic: GSM-R base station coverage designMajor: Communication TechnologyStudent: Signture: Teacher: Signture: ABSTRACT GSM-R ( GSM for Railway abbreviation) is specialized for Railway Communication Design of the integrated digital mobile communication system can be realized; because the GSM-R across borders and general communication between high speed train; capable of existing railway communication application integration into a single network platform. GSM-R system radio interface is as high as 500km / h speed design, suitable for the needs of the development of high speed railway. GSM-R air interface with GSM standards, is currently the only to the third generation mobile communication system smooth transition to provide special dispatching communication service system. The development of GSM-R technology is adapted to Chinese modernization of railway transport service needs.This paper is about the GSM-R technology in Chinese Railway again on the application of the project. Study on GSN-R system is introduced in detail, including an overview of GSM-R, the development process of the system and the GSM-R system and the basic function. The GSM-R covering design, which mainly aims at the railway on the linear cover made important elaboration, including frequency distribution, overlapping area determination, system margin, hierarchical cell as well as the upper and lower link balance calculation. Base station location and layout principle of design as well as the base station antenna selection principle and parameter setting of Bao railway topographical studies after the decisive factor determining base station number. This paper is through link calculation and path loss to complete Xi railway station coverage design. Key words GSM-R system link budget system margin type of Thesis design type目录1绪论11.1GSM-R的提出及发展11.2GSM-R在世界以及我国的应用情况51.3课题提出的意义62GSM-R系统简介82.1GSM-R系统概述82.2GSM-R系统的基本组成及功能83GSM-R覆盖设计123.1基站覆盖的定义123.2线性覆盖123.2.1频率的分配123.2.2重叠区的确定133.2.3系统余量143.2.4上下链路的平衡计算153.2.5小区分层174基站的选址与布局194.1基站布局设计194.2基站选址原则205基站天线选择225.1基站天线选择原则225.2基站天线参数设计226基站数目的确定27致谢34参考文献35331 绪论1.1 GSM-R的提出及发展随着欧洲铁路网络的迅速发展，欧盟各国都急需解决如何在列车高速运行时语音数据的可靠传输以及跨国运行时自动列车防护(ATP)的互操作性(兼容)问题。国际铁路联盟(UIC)为满足欧洲21世纪铁路网络一体化进程向欧委会推荐了欧洲铁路综合调度移动通信系统GSM-R（GSM for Railway）。欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)就是继96/48/EC 的一个很重要的欧洲铁路通信信号一体化发展项目，它包含两个重要方面，一个是欧洲列车控制系统(ETCS)，一个是欧洲铁路综合调度移动通信系统(GSM-R)。随着欧洲政治、经济的不断发展，欧洲在国际事务中的作用越来越重要。欧盟成员国由原来的15个（德国、法国、意大利、荷兰、比利时、卢森堡、英国、爱尔兰、丹麦、希腊、西班牙、葡萄牙、奥地利、瑞典、芬兰），东扩到28个，人口达5亿左右，欧盟的政治、经济实力大为增强，在欧洲乃至国际事务中的影响力显著提升。欧洲在通信行业特别是移动通信中的影响可谓举足轻重，ISDN、GSM、WCDMA 等著名标准和技术均出自欧洲。欧洲对铁路行业的影响也是巨大的，国际铁路联盟(UIC)提出的高速铁路发展计划得到欧委会的采纳。在欧盟的1996年7月23日官方文件(96/48/EC)中，欧盟高瞻远瞩地提出泛欧高速铁路系统互操作性规定，从此使欧洲铁路进入一条可持续发展的轨道。GSM 原意为“移动通信特别小组”（Group Special Mobile），是欧洲邮电主管部门会议CEPT（欧洲电信标准组织ETSI 的前身）为开发数字蜂窝移动系统在1982年成立的机构。1987年，欧洲15个国家的电信业务经营者在哥本哈根签署了一个谅解备忘录。随着移动通信设备的研制与开发及数字蜂窝通信网的成立，GSM就逐步成了欧洲数字移动通信系统的代名词。欧洲的专家们将GSM重新命名为“Global System for Mobile Communications”，从而使其变成了“全球移动通信系统”的简称。全世界大多数国家都采用了基于GSM 原始规范的GSM，DCS1800、PCS1900等系统，到2002年底全球GSM的用户已经超过7亿。GSM-R是在GSM蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素组成，能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求。由于GSM-R 可实现跨越国界的高速和一般列车之间的通信；能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，以减少集成和运行费用；而且由于GSM-R是由已标准化的设备改进而成，GSM平台上已经提供了大量的业务，因而引入铁路专用的功能时只需最低限度地改动，故能保证价格低廉、性能可靠地实现和运行；在GSM Phase 2中添加了ASCI（增强的语音呼叫业务）特性，能灵活地提供专网中所需的语音调度服务如VBS、VGCS和MLPP，因此GSM-R是面向未来的技术，它将从广阔的GSM公网市场和GSM技术的不断演进中获益，具有巨大的发展空间，GSM-R在欧洲取得巨大的成功，目前超过30个铁路公司已承诺在其国际路网中使用该技术。截至2003年6月底，有德国、瑞典、瑞士、意大利、西班牙、英国、比利时、荷兰、芬兰等国家签订了全国铁路商用化合同，在2005年至2008年完成全国网络的建设。GSM-R系统很多技术借鉴了公网的GSM技术，保留了GSM的大体结构，使得从一开始GSM-R系统就是一个成熟可靠的系统，它的绝大多数软硬件都已在现网中得到检验。不仅如此，由于二者都可以工作在900M频段，因此在无线网络规划方面也是基本相同的， GSM-R系统的规划设计也可借助于已成熟的GSM系统工具，可以方便快捷地为用户提供网络设计安装。GSM-R的基本特性已在铁路网的MORANE试验中得到安装、测试和验证。出于众多的需要，GSM新技术如GPRS已经规范化并将安装使用。向UMTS的演进将提供新的业务和更加强大的无线系统。GSM-R据此可最大限度地引入新的业务。为了适应中国铁路实现跨越式发展的需要，2001年铁道部决定全面采用GSM-R技术建设铁路综合移动通信网。按照铁道部的相关规定，到2020年中国将实现全国10万千米铁路的GSM-R覆盖。目标是在全路建设一张移动通信网络，利用通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接，在一个制定区域内，确保95%的时段和95%的覆盖率，信号强度-98dBm，高达500km/h下的无缝通信，确保列车平稳、高速、安全地运行。GSM-R是一个全新的铁路无线通信系统，已经在欧洲铁路得到了较好的应用，在中国也将广泛的应用。目前，我国的青藏、大秦、胶济铁路以及那相继开通使用。近期将在六大繁忙干线重要枢纽同步建设，20082020年中长期建设规划中，将在既有线与调度集中（CTC）同步，与铁路中长期路网新线同步建设，并逐步扩大无线覆盖范围，建成中国铁路GSM-R网络。1) GSM-R的发展大致分为三个阶段：（1） 标准制定阶段1993年国际铁路联盟(UIC)与欧洲电信标准组织(ETSI)协商，提出了欧洲各国铁路下一代无线通信以GSM Phase 2为标准的GSM-R技术，这一提议在1995年经UIC评估并最终确认。之后，UIC展开了一系列的标准制定和测试工作。首先，UIC建立了标准化组织EIRENE（欧洲铁路综合移动通信网络），制定了一系列铁路需求规范，涉及范围包括业务功能、调度台车载台需求、电磁环境等各项指标。其次还密切与欧洲电信联盟合作，最终将其所提出的系列调度业务需求纳入到GSM Phase 2规范中，为GSM-R的发展奠定了坚实基础。（2） GSM-R系统试验阶段1997年，24个国家的32个铁路组织签署了GSM-R谅解备忘录，签字的铁路组织至少要将GSM-R 用于过境运输通信。同年，为了验证GSM-R 系统的可靠性、兼容性等指标，UIC还成立了另一个专门组织MORANE（欧洲铁路移动无线系统），它的主要成员包括铁路运营商、GSM-R制造商和研究机构。MORANE项目的重点放在包括测量高速环境的GSM-R特性上。从1997年至2000年间，MORANE 组织分别在法国、意大利、德国的高速线上开展了三个试验项目，对GSM-R 系统进行了严格的测试。法国SNCF 试验线，该项目从1997年开始研究，2000年8月完成。测试线路在巴黎城内（Rue de la Chapelle，LongueilArsyMonchy），全长30km，共采用了4个BTS、1个BSC/TRAU 和1个MSC/VLR/HLR/AC、1个SGSN/GGSN3。意大利FS 试验线开始于1997年10月，2000年8月测试完成。线路的位置从PratoFlorence-Arrezzo，总长78km，其中从PratoFlorence之间是城市环境，而在FlorenceArrezzo之间有很多高架桥和隧道。测试线上共有20多km 的隧道和9km的高架桥，隧道中采用天线和泄漏电缆实现覆盖。此项目共采用了19个BTS，1个BSC/TRAU 和1个MSC/VLR/HLR/AC。德国GTS试验线从1998年7月开始，测试线路设在StuttgartMannheim间的高速线上，测试环境有城市的也有乡村的环境，其中约27km的测试线分布在14个隧道中，在隧道中的无线覆盖采用直放站。试验线上共采用了18个BTS、2个BSC和1个MSC1。在进行测试的同时，MORANE还制定了一系列技术标准用来规范一些主要流程和设备接口。从而保证将来GSM-R系统在各过程中不仅要设备兼容，而且还要终端兼容、业务兼容。（3） GSM-R工程实施阶段1999年第一个GSM-R网络在连接瑞典到丹麦的Oresund大桥建成并投入运营。Oresund大桥铁路线属于瑞典SIR/Banverket 全国线路工程的一部分。全国线路工程分为四期实施，覆盖线路总长7200km，第一期工程2400km的设备安装、调试和验收已经在2000 年夏天完成并投入商业运行。随后，瑞士、德国、荷兰、法国、西班牙、匈牙利、美国等相继建设了自己的GSM-R系统。另外，芬兰、挪威、印度等国家也开始对GSM-R进行招标或商业咨询。在实施GSM-R时，各国铁路部门考虑的重点不同。象瑞典、德国铁路首先考虑的是话音通信，用GSM-R取代目前的各种落后的互不兼容的模拟设备；而瑞士铁路是为实现高速双线客货混用；西班牙铁路为全国高速线做前期准备等。瑞士SBB ETCS试验线设在洛桑至乌尔特之间的35km区段上，主要完成二级ETCS对覆盖和服务质量的测试。它是世界上第一个基于GSM-R传输平台的无线列车控制系统试验段，为双线客货混用，最高时速达160km。瑞士SBB全国线路从2003年开始，同年将会有部分线路开始运营，线路全长3200km，主要应用是列车无线通信和ETCS。 德国DB全国GSM-R第一阶段商用网线路总长27000km，计划采用7个MSC、60个BSC、2700个BTS、1个IN，目前只配备了1600个BTS。德国铁路部门在2000年试运行了这条线路，2001年正式投入商业运行。德国的科隆至法兰克福间高速线是一条城市间特快线，于2002年8月1日开始运行。总长180公里，其间穿越30条隧道。这条线上共有56 列高速列车，都配备了具有标准速度超过300km/h的GSM-R无线机车。德国的模拟无线通信系统将于2004年全部关闭。西班牙GIF高速线是MadridLleida高速新线，属于欧盟的泛欧高速铁路计划的一部分，全长486km。2000年10月开始试验，计划2003年3月投入运行，主要应用是列车无线通信、ETCS，高可靠性网路覆盖（双层覆盖）。此项目要达到的目标是高质量的GSM-R 网络，为将来扩展至全国高速线路打好基础，目前已经完成线路的服务质量测试。荷兰 NS-RIB全国线包括ETCS试验线和全国商业运营线，其中两段ETCS试验线共93km，全国商业运营线2800km，此项目从2000年开始，主要应用是列车无线通信，ETCS和采用准确位置数据库（TRALIS）的基于位置寻址，并采用GPRS与NSRIB的企业内部网相连提供数据业务。目前已经开始ETCS 测试，正在进行全国建网。匈牙利MAV试验线从2000年10月开始研究，2001年3月投入试验运营，位置是SzolnokBekescaba，全长100km，QoS服务质量的测试已经完成，目前正在做GSM-R测试。此试验线的目标是将匈牙利MAV 的通信网络现代化。英国WCML第一阶段GSM-R铁路线的位置是从伦敦到曼彻斯特，总长700km。第一个BTS的建设从2001年开始，测试跟踪的整个设备早已经建成，第一次呼叫从2001年5月完成，网络的最终交付使用是2003 年，网络的全部功能实现要到2005年。英国的CTRL 新线从2001年12月开始项目施工，位置从FolkstoneLondon Waterloo，全长109km，主要应用在列车无线通信中，目前正在设备安装。俄罗斯MPS试验线从2001年10月开始，2002年10月投入运营，线路全长153km从Ekaterinenburg 到Kamishlov，此试验的目标是将俄罗斯铁路通信网络现代化，并符合国际规范。意大利FS ETCS 试验线是原MORANE项目，研究从2002开始，主要测试内容是二级ETCS（欧洲铁路控制系统）以及与公众GSM网的漫游。二级ETCS 在2002年3月首次演示成功。并同TIM合作实现了全国互连互通及故障弱化功能。意大利FS全国线共长7500km，项目从2002年开始，2003年中期完成漫游的测试，目前正在进行全国网络的铺设，2005年全部设备投入运营。意大利TAV线路是罗马到那不勒斯间的高速线，共218km，此间的地形比较特殊，要穿越亚平宁山脉地区，目前已经建成了53km的网络。核心部分已经建立起来，第一个呼叫在已经试验成功，低速列车5月为止，更高速度的测试到9月，最后高速列车的测试已经在2003年底完成。1.2 GSM-R在世界以及我国的应用情况1)GSM-R在世界的应用情况MoU于1997年6月生效后，欧洲各国又签订了AoI (Agreement on Implementation)安装协定。该协定作为MoU的补充。签署协定的各铁路组织表示，他们在2003年之前至少在泛欧铁路网上部分开始安装GSM-R。而且，签字者同意将不迟于2001年开始规划GSM-R的安装，不迟于2003年决定其时间表。签字者将与周边铁路组织在频谱管理、安装事宜和新业务引入上维持高层合作。这是在欧洲大陆上开展建设GSM-R的重要步骤现在各项任务在欧洲国家基本完成。瑞典是世界上第一个签订GSM-R商业合同、实施GSM-R工程的国家。瑞典铁路公司准备建设覆盖其7200km铁路的GSM-R网，工程分四期实施。第一期工程2400km的设备安装、调试和验收已完成，并投入商业运行，且将继续建设完成GSM-R网络。第二至四期工程建设分别于2003年、2004年和2005年，三期工程已经完成。德国对其27000km铁路实施GSM-R的工程己经启动，网络设备安装已完成数千千米。瑞士己建成一段GSM-R的试验线。另外，己签订合同的项目还有：英国，300km，主要是西海岸主干线(WCML)；意大利，200km(罗马那不勒斯)；荷兰，全国为3500km；西班牙，高速铁路460km(Madrid-Lleida/Barcelom)。以及签订GSM-R项目商业合同的国家有印度、德国(未纳入27000km的部分)。2)GSM-R在我国的应用情况我国对GSM-R时技术的研究始于上个世纪末，99年即开始对GSM-R技术进行跟踪研究，2001年在大秦线扩容改造工程和青藏铁路中立项，2002年成立大秦线GSM-R试验工作组，7月份完成全套系统的研究开发，系统也先后和国内外的调度台、车载台、手持终端厂家实现对接，产品成熟、系统稳定。在终端方面，目前支持手持终端的厂家主要是欧洲的SAGEM公司，支持调度台、车载台的厂家相对较多，包括奥地利的Kapsch，国内的北方交大现代通信所等，另外，由于受欧洲GSM-R应用增长的激励，更多的国内外厂家正积极研发符合中国铁路特色的应用终端。我国铁道部也制定了相应的标准，其中机车综合无线通信设备(CIR)就是其中之一。大秦线GSM-R工程是我国建设的第一个铁路综合数字移动通信系统网络，其工程范围为大同大同南秦皇岛东，总长近680公里。本工程于2004年9月开工，2005年3月完成全部工程的施工安装和调试工作。2005年9月2005年10月，根据全线测试情况，对无线网络进行优化，青藏线GSM-R工程范围包括格尔木拉萨段，全长1142公里的铁路，有84%在海拔4000米以上，接近一半建造在终年冻土区。试验段包括西宁移动交换中心和格尔木冻泉段共183公里的线路。试验段于2004年2月开工，2004年7月完成施工和调试工作。其余路段（不冻泉拉萨）于2005年2月开始施工，2005年12月完成设备安装并开始系统调试，2006年6月完成全线的系统调试工作。目前青藏线正在进行GSM-R系统的网络优化胶济线GSM-R工程范围包括青岛济南（K0+000-K384+600）、济南济南西（包括南北环线），总长473公里。2005年12月2006年1月，完成主要设备测试，2006年1月完成系统联网静态测试。2006年2月2006年3月，完成第一次动态测试。全部工程于2006年4月底全部完成。1.3 课题提出的意义中国铁路无线通信经过几十年的发展，在铁路运输生产中发挥了积极的作用。但是，由于铁路运输规模的不断扩大，也暴露许多问题，具体如：大量单信道、独立系统的使用，造成了铁路无线频谱资源的浪费，使频谱利用率降低；目前铁路枢纽列调设施重新设立，同频干扰严重。因此，随着铁路运输事业的发展，中国铁路需要建立一整套符合通信信号的一体化要求，新一代的数字综合移动通信系统，以满足日益增长的铁路移动话音业务、数据传输业务和客货服务类业务的要求。GSM-R系统就是这一方面的通信系统。GSM-R规划设计的目标就是为铁路沿线和枢纽地区提供连续无线网络覆盖，保证铁路运输生产和通信指挥可靠畅通。GSM-R系统在欧洲的成功应用以及铁道部在青藏铁路线上建设的系统，已验证GSM-R系统在技术方面的合理性和有效性。而在西宝高速铁路的覆盖设计中应用GSM-R这一成熟可靠的系统可以使铁路通信更加完善。2 GSM-R系统简介2.1 GSM-R系统概述GSM-R是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准协会（ETSI）专为欧洲铁路无线移动通信开发的数字制的铁路指挥调度通信系统，是在公网GSM的基础上，增加了相应的铁路专用调度通信功能。GSM-R是基于900MHz频段的GSM标准，引入了话音广播呼叫、组呼叫、优先级、强插强拆功能寻址、位置寻址等功能。主要解决调度员与司机之间的运营通信、调车作业通信、车站和维修段的地区通信、旅客服务通信等，并为列车控制信息传输、远程遥测遥控信息等车地间信息传输提供通道。典型的GSM-R 数字移动通信网是由沿铁路线或铁路车站范围内若干个蜂窝小区组成的，根据通信容量、用户密度，每一个小区由一个或多个基本通信站构成。一个通信基站控制器负责与其相连的若干个蜂窝小区。基站控制器与移动交换中心MSC相连。交换中心提供内部通信系统的连接和与其他网络互联的接口。我国铁路也以此为标准，并制定了相应的铁路GSM-R数字移动通信系统发展建设规划、规范和标准，先后在青藏线、大秦线、胶济线分别采用北电、华为、西门子公司的GSM-R系统建立了试验段，以对我国铁路GSM-R系统的功能、规范、标准作进一步验证、完善。2.2 GSM-R系统的基本组成及功能1）GSM-R系统的基本组成GSM-R 系统一般由7个子系统组成：交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务系统（GPRS）、移动智能网系统（IN）、固定用户接入交换机（FAS）系统、运行与维护子系统（OMC）及终端子系统。有的资料将FAS 纳入SSS 子系统。GSM-R 系统的结构如图2-1所示： 图2-1 GSM-R系统结构（1）交换子系统（SSS）交换子系统包括：网关移动交换中心（GMSC）、移动交换中心（MSC）、访问位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AuC)、组呼寄存器(GCR)、网络互联功能模块(IWF)、短消息中心(SMSC)、确认中心(AC)、固定用户接入交换机FAS 等设备。（2）基站子系统(BSS)包括基站收发信机（BTS），基站控制器（BSC）以及编译码和速率失配单元（TRAU）、小区广播短消息中心（CBC）等设备。（3）通用分组无线业务子系统（GPRS）实现 GSM-R 系统的分组无线数据传输业务。主要包括网关支持节点GGSN、业务支持节点SGSN、分组控制单元PCU、域名服务器DNS等设备。（4）移动智能网子系统（IN）智能网系统提供的业务包括：功能寻址、基于位置的寻址、基于车次功能号的动态组呼、自动获取调度中心IP 地址、灵活的呼叫限制等。主要包括业务交换点（SSP）、智能外设（IP）、业务控制点（SCP）、业务管理系统（SMS）北电BTS西门子BTS基站天线等设备。（5）固定用户接入交换机（FAS）子系统包括铁道部 FAS、铁路局FAS、铁路分局FAS 及站段FAS。（6）运行与维护子系统（OMC）包括无线网络管理子系统（OMC-R）、交换网络管理子系统（OMC-S）、数字业务管理子系统（OMC-D）、直放站及中继器管理子系统（OMC-T）、FAS网管系统等。（7）终端子系统包括固定终端、移动终端等设备。固定终端包括：调度终端、车站终端及其他用户电话，以及呼叫记录和录音系统等设备。移动终端：由移动设备和SIM卡组成。包括：机车综合通信设备、列控数据传输设备、便携台等。1） 系统的基本功能GSM-R系统在提供话音、数据业务的同时，针对铁路运用提供了功能寻址、基于位置的寻址、广播呼叫、紧急呼叫、直通模式等特殊功能。提供的铁路应用功能有：（1）无线列调通信。根据运输指挥的需要,地面调度员与司机之间的通话联系,既能保证随叫随通,又能保证适应动态改变组呼成员的要求。（2）编组站调车作业通信。编组站调车作业通信通常是临时组成,而且成员经常变化。话音组呼业务(VGCS)能够动态地改变组呼成员,而且不需要改变组呼成员所用的通信设备和频率。（3）区段养护维修作业组通信。使用通用GSM-R手机,可以代替目前的铁路区间通话柱,用无线方式传输,区段养护维修作业组人员的通信将变得非常方便。（4）隧道通信。由于使用了900 MHz频段,在隧道中电磁波传输会产生波导效应,使无线电场强覆盖更好;在发生紧急情况时,抢险人员的通信和其他铁路通信是同一系统,可以提高通信能力和使用效率。（5）列车自动控制。GSM-R可以为地面ATC控制中心和车载计算机之间的传输数据提供安全通道。由于欧洲列车控制系统ETCS/欧洲铁路运输管理系统ERTMS的信息传输通道,采用了GSM-R作为标准,今后,调度中心对移动列车的信息采集、调度指挥以及运营管理,均通过GSM-R所提供的通道传输。（6）列车检测。列车上的机车工况数据等检测资料,可以通过GSM-R系统传输到地面维修中心。（7）寻址功能。为了保证列车跨国界运行时通信系统的畅通,欧洲铁路数字无线网络标准EIRENE制定了全欧洲统一的列车编号方案。由于有了统一的列车编号方案,下列功能已经能够实现。(1)功能地址:每一列车在自己的国家都注册1个车次号,这个车次号将和一个储存在HLR/AC内部寄存器中的功能号码结合起来。列车出发前,列车司机给他的移动台号码注册一个功能号码,则无论该列车运行到欧洲哪一个国家,只要呼叫这个功能号码,就能找到该列车的司机。(2)基于地址的列车定位:列车在旅途中,可能会经过多个列车控制区域,列车司机与各个控制区域控制中心之间的通信链路,必须能够很方便地建立。通过拨叫事先定义好的简短号码,列车长能够自动联络到该列车控制区域的控制中心。MSC将该简短号码与列车所在的小区位置号码(小区ID号码)结合在一起,就能在寄存器中选择出正确的长号码。如果列车正在经过2个控制区域的交界处,则列车长将同时与2个控制中心建立通信链路。（8）旅客服务。通过数据服务功能,乘务员可以在任何需要的地方,使用带有GSM-R系统接口的在线终端,实现自动联网售票及电子付款等现代化的服务。3 GSM-R覆盖设计3.1 基站覆盖的定义基站覆盖定义为移动台接受信号强度高于设计值90%以上的区域。针对不同的服务区，小区制在覆盖方式上可以分为带状服务覆盖区和面状服务覆盖区。带状服务覆盖区主要覆盖公路、铁路、海岸等。面状服务覆盖区主要用于覆盖较大区域的平面。3.2 线性覆盖通常面状覆盖用于城市、乡村等地域宽阔的地带，而在铁路、公路、狭长的水面上这样的呈带带状的地区，往往采用线状覆盖的方式，如图3-1所示。GSM-R系统应用于铁路，应当采用线状覆盖的方式。线状覆盖使用的蜂窝基本原理与面状覆盖类似，只是在小区频率组的分配和重叠区的问题上要单独考虑。 图3-1 线性覆盖3.2.1频率的分配在线状覆盖中，一般以圆形小区为模型来进行分析和设计，如图3-2所示。沿着覆盖区域的分布按照n个小区为一组的间隔可以进行频率复用，n的取值要考虑到频率利用率、同频干扰和建网成本，一般可以取2、3、4。图3-2 圆形小区模型3.2.2重叠区的确定在铁路或公路的覆盖中，移动台往往处于高速移动状态，信号的场强变化复杂，很难确定相邻小区的覆盖边界，通常从场强的平均变化这一意义上来理解覆盖区域。为了保证在覆盖区域尽可能不出现弱场区，要保证相邻小区间有一定的重叠范围。确定重叠区的大小是一个很复杂的问题，如果重叠区太小，可能会出现弱场区；重叠区太大同频干扰增大，越区切换时间太长，不易控制，因此要恰当设计重叠区域的大小。 图3-3在图3-3中，假设移动台位于小区A 的边界P 点，小区半径为R，路径损耗指数为4。那么利用式3-1，采用两小区、三小区、n 小区的频率复用案得到的移动台接收C/I 值分别为：1) 两小区复用 (3-1)2) 三小区复 (3-2)3) n 小区复用 （3-3）因此，可以根据式3-3和S/I 的设计要求，求出重叠区的宽度a。以上情况只考虑了与移动台最近的一个同频干扰小区的情况，如果需要考虑多个同频小区的干扰可以利用式3-1，对多个Di 求和进行计算。根据计算结果，采用四小区复用时，S/I 值可达到30.7dB，完全可以满足通信的要求。3.2.3系统余量系统余量是由覆盖区边缘（或区内）的无线可通率指标带来的。系统余量的计算如下： （3-4）式中：L为百分之覆盖区边缘的无线可通率；K(L)为与无线可通率有关的系统余量系数。K(L)值的计算公式为： （3-5）为误差函数的反函数；如求覆盖区边缘的无线可通率为75%（农村）及90%（城市）的系统余量：K(L)值分别为： （3-6） （3-7）于是，系统余量分别为： （3-8） （3-9）CCIR第567-4号报告中列出的接收信号中值场强随位置及时间变化的标准偏差 和列于下表。这些数据是假定场强随时间和位置的分布为对数正态分布的情况下取得的。合成的标准偏差。表3-1 标准偏差值 频率（MHz）值（dB）准平坦地形不规则地形，h/(m)城市区郊区501503009006.58101518表3-2 标准偏差值（dB）D（km）=50km陆地2海面9水、陆混合路径33.2.4上下链路的平衡计算对于实现双向通信的GSM系统来说，上下行链路平衡是十分重要的，是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素，也关系到小区的实际覆盖范围。下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。上下行链路平衡的算法如下： 下行链路（用dB值表示）： （3-9）式中： 为移动台接收到的功率;为BTS的输出功率； 为合路器、双工器等的损耗； 为BTS的天线的馈线、跳线、接头等损耗； 为基站发射天线的增益； 为基站天线的方向系数； 为移动台接收天线的增益； 为移动台接收天线的分集增益； 为双极化天线的极化损耗； 为下行路径损耗；上行链路（用dB值表示）： （3-10）式中： 为基站接收到的功率； 为移动台的最大输出功率； 为合路器、双工器等的损耗; 为BTS的天线的馈线、跳线、接头等损耗； 为基站发射天线的增益； 为基站天线的方向系数； 为移动台发射天线的增益； 为使用塔放的情况下，由此带来的增益； 为上行路径损耗； 根据互易定理，即对于任一移动台位置，上行路损等于下行路损，即：