集群系统是一种具有交换和控制双重功能的专
用移动通信调度系统，这将使一个国家最先进的通
信技术和微加工技术紧密结合，许多连同少量的用
户通道合理地将集群控制器的信道分配给用户，在
许多用户共用一个通道数互相不干扰的情况下，使
专用移动通信系统发展到高级阶段。它的主要特点
是连接时间短、高优先级的集群系统共享资源，可
以提供备用和应急电话、有线电话网、语音加密、
支持传真数据等业务的互操作性。
1 集群制式的移动通信网络专用无线移动通信系统也经常被使用在集群中
的标准（也被称为大区）的移动通信网络中，例
如，GSM-R（铁路移动通信全球系统）是在调度的
移动通信系统的铁路集成提到的，是专门为铁路
通信设计的数字移动通信系统。这是增加的8时隙
200kHz带宽TDMA调度通信功能构成的一个集成专用
移动通信系统的GSM蜂窝系统上的多种方式。用GSM
基础设施提供先进的语音通话服务，以独特的铁路
调度服务和信息技术作为一个平台，使铁路部门实
现铁路管理信息都共享在这个平台上。GSM-R系统
是基于GSM规格的协议，优先级组呼，广播呼叫铁路运输调度通信功能，适用于铁路通信的需求。为
了完成功能的调度通信，GSM-R系统和GSM系统是
不同的组呼叫寄存器（GCR）是在其结构中增加。
更重要的是，GSM-R系统除了具有语音传输功能具
有数据传输功能，它可以实现机车主板计算机结合
GPS卫星定位系统，控制列车和地面之间的距离，
实时传输火车信息，确保列车安全的目的。因此，
铁路运输指挥调度通信系统GSM-R网络关闭其网络
和业务需求的调度通信，具有安全性和实时性等特
点，只需要有限的互操作性，这是与外部的通信网
络，实现铁路运输指挥和业务需求。铁路专用电话
网，铁路网互连的各种MIS信息，在一定程度上，
可以与公共网络互连互通，保证各类业务之间的顺
序开展。
2 GSM-R的组成及特点从集群通信的角度来看，GSM-R是基于GSM技
术在公共网络上的调度通信功能，是专门用于铁路
无线通信数字集群通信系统的整合。其突出的特点
是从自动列车控制信息传输的高速铁路调度通信的
语音通信到统一的无线通信平台。这是一个全功能
的、高效的通信系统集成先进的通信信号。GSM-R铁路数字集群通信系统的特点与发展
何永贵（神华准能公司大准铁路通信段，内蒙古 鄂尔多斯 010300）
摘要：数字集群通信系统采用先进的数字技术、数字信令方式、语音数字编码技术、调制解调技术，集多功能于一体，在技术上和系统容量上满足大型共网的建设要求，能提供指挥调度、电话互连、数据传输、短消息收发等多种业务。文章将针对我国目前主流的铁路数字集群通信系统的特点与发展进行了介绍。关键词：铁路数字集群通信系统；GSM-R；TETRA；数字信令；语言数字；通信网络中图分类号：U285 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）
32-0089-04 2012年第32/35期（总第239/242期）NO.32/35.20121 （CumulativetyNO.239/242）可提供包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变
电调度通信、调度和专用通信站通信、应急通信、
施工养护通信和交叉通信等功能。
GSM-R能满足列车运行速度500公里每小时安
全的无线通信的要求。GSM-R通信系统由6个子系
统：切换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、操
作和维护子系统（OMC）、通用分组无线电服务子
系统（GPR）、终端子系统和移动智能网络子系统
（IN）中的网关构成，并通过切换子系统（SSS）
的网关移动交换中心（GMSC），以实现所述互连和
所述电路的其他的通信网络的操作，通过通用分组
无线服务系统（GPRS）支持节点（GGSN），以实现
与其他分组数据网络业务的互操作性。GSM-R通信
系统包括：交换机、基站、机车通信设备、移动电
话和其他设备。开关是GSM-R系统的核心，其主要
的CPU处理器和各种功能模块包括：CPU处理器、交
换结构、内部总线、双备份配置。这双备份的硬件
结构和完整的软件系统具有很高的可靠性，专门开
发用于铁路通信系统的基站覆盖范围的要求，特别
适用于恶劣的自然环境和无人值守的铁路沿线的类
型。GSM-R网络，它就像普通的GSM手机一样能进行
语音通话，但也具备增加铁路运输专用调度通信的
功能，甚至能够无线传输图像和数据信息。GSM-R
铁路综合数字移动通信系统与GPS卫星定位技术相结
合，以实现通信和信号技术的深度融合。电子地图
和卫星定位技术相结合，使工作人员远在千里之外
就能对列车运行状态一目了然。
为了满足铁路传输的高可靠性，覆盖范围、服
务质量和网络的可用性是一个重要的铁路通信系
统。GSM-R系统使用了独特的算法和小区规划，成
功地克服因信号失真引起的过高的速度，以减少
信道切换，从而大大提高了通信系统的可靠性。
GSM-R系统在该地区的网络规划，能有效利用现有
资源。根据现有铁路系统的机房条件、供电能力、
传输条件，铁路系统的使用接下来要考虑的是基站
站点易于维护，并提供广泛的网络覆盖解决方案，
以满足铁路覆盖。同时含有平面也可用于覆盖和含有链覆盖网络覆盖区域和覆盖全国的GSM-R系统可
以被配置。链涵盖，例如铁路沿线、车站及枢纽地
区的覆盖面，GSM-R系统将完成无线列调功能，更
重要的是举办一些重要的控制序列数据，这需要设
有铁路的双网络覆盖覆盖，以确保可靠的无线数据
传输通道和车站。我们应该改变现状，一旦铁路沿
线的带状分布300公里范围内，每小时列车运行大
约以每75秒的速度沿铁路线实行无线覆盖。出于这
个原因，在连接中的相邻小区的重叠区域中，设置
了一定的深度，以减少在弱电场区域的可能性。随
着列车速度的移动台与小区半径越大，则重叠区域
具有足够的长度。GSM-R细胞的冗余覆盖，缩短了
基间隔，使得移动台始终是在2小区覆盖范围内。
因此，GSM-R系统有一个非常独特的地方，它的信
号采取了双重覆盖，这是类似的双机备份，两套信
号控制系统交错重叠。一旦一套系统出现了问题和
故障，另一套系统仍然可以保持正常的通信，以保
护高速列车运行通信的连续性。
在双沿铁路线网络组BTS，形成两个不同的层，
每一层由所述特定BSC控制。分布结构有两种：BTS
设备安装在同一台机器上的位置的两个层，这两层
是相同的覆盖区域；间隔机器位置的两层BTS设备
的安装。这两种方案，前者的特点是易于安装和成
本较低，但对自然环境影响设备的运行情况，两
层BTS将失败，而后者具有更高的成本和复杂的安
装，但另一个层对自然环境影响较小，层的中断服
务不会受到影响。出于安全考虑，后者是更好的，
如果你考虑到安装成本和设计的复杂性，前者是更好
的。此外，为了防止相互干扰的两个层，每一层分别
具有不同频率。所述基站系统使用相同的站地址冗余
双层结构，在相同的方式，有利于天线设置。
3 地面集群无线电通讯——TETRA泛欧集群无线电系统，陆地集群无线电通信
（TETRA）为欧洲的数字集群通信标准的数字集群
系统，是基于数字时分多址（TDMA）技术的无线集
群移动通信系统。该系统是ETSI（欧洲电信标准
协会）的制造商和检测部门，甚至政府部门都联合使用它，以满足欧洲国家的专业部门建立一个统一
的标准，开放的系统设计满足了移动通信的需求。
TETRA数字集群通信系统的功能和技术规格适合应
用于生产指挥，相同的技术平台、广域网的数据传
输和语音服务的数字无线通信适合于指挥调度。
TETRA数字集群系统还支持强大的移动台（DMO）、
离网直接认证、空中接口加密和终端到终端的加
密。TETRA数字集群通信系统也有虚拟专用网络的
功能，可以使一个物理网络为多个不相关的组织。
TETRA数字集群系统具有丰富的功能、更高的频率
利用率、高通信质量，组网灵活，具有许多新的应
用（车辆定位、图像传输、移动互联网、数据库查
询等）。
TETRA主要技术特点：信道间隔为25kHz；调
制，r/4DQPSK；调制的信道位速率为36kbit/s；
语音编码速率为4.8kbit/s的（ACELP）；接入
方式的TDMA（4槽）；用户的数据传输速率为
7.2kbit/s（每个时隙）；可变范围的数据速率为
2.4～28.8kbit/s；访问协议时隙ALOHA。TETRA
系统空中接口帧结构：TETRA移动无线电规范分为
V+D（语音+数据）和PDO（分组数据优化）。邮箱
信息和电子、快速管理和快速调度、媒体信息、远
程数据访问、电脑文件传输、视频和多媒体X.25协
议的分组交换虚电路在整个信息的快速传递主要依
靠TETRAPDO应用程序来实现。TETRAV+D系统使用
TDMA多址接入的模式和n/4QPSK调制方法，调制的
信道具有36kbit/s的比特率。TETRAV+D空中接口
定义了七种脉冲串，其特征在于上行链路，下行链
路4种。控制上行链路脉冲串中包含的信息的上升
和PA线性化，尾随位加扰的比特，训练序列和导向
周期，高级别每7.08ms子时隙可以携带168比特的
信息。上行链路的线性爆裂，包含的崛起和PA线性
化信息和指南周期的，突发仅用于控制的硬件性能
和高层次的信息不发送。正常的上行链路突发，占
据了整个85/6ms槽，包括上升和PA线性化资讯、尾
随位、炒位、训练序列和导周期，每个85/6ms的插
槽，可搭载432位高层次的信息。正常连续的下行
链路突发，包括一个训练序列和相位调整加扰位，每个85/6ms的插槽可以进行462位或246位的高层
次信息。同步的连续的下行链路脉冲串中包含的训
练序列，该相位调整，频率校正，加扰的比特，在
同步用训练序列，每个85/6ms插槽可以进行366位
或150位高级别信息的发送。正常不连续的下行链
路突发包括上升和PA线性化的信息、相位调整、扰
频比特的训练序列、引导周期等，每个85/6ms的插
槽，可以进行462位高级别信息的发送。同步的不
连续的下行链路突发的上升和PA线性化的信息，相
位调整，扰频同步比特块，同步加扰的比特的训练
序列，引导周期，每个85/6mS插槽可以携带366比
特的高级别信息。
TETRA的主要优点是：完整性良好的调度功能；呼叫建立快（通常小于1秒）；终端到终端的加密安全模式；强大的直接功能。该系统是专业的部门，如警察、消防、救护、机场、港口、地铁、轻轨广泛使用，但铁路部门需要解决以下不足之处：切换和漫游功能弱。TETRA基站覆盖区域为基
本单元区域网络结构上的汇率制度和汇率制度之间
的互连能力，让用户漫游能力薄弱，需要频繁使用
的用户跨网漫游和全国联网的铁路需要的，功能显
然是不足的。不为铁路用户的需求制定相应的标
准，到目前为止，没有世界的可行性研究和分析的
干线铁路的应用程序，而不是做了现场试验为主线
铁路上的应用，特别是不要有任何国家的高速铁路
的应用研究和试验。已不能满足铁路信号、列车控
制系统和远程控制的需求。到目前为止，还没有
TETRA技术的列车控制系统的发展。
4 铁路数字集群通信系统的发展模拟集群通信系统相对于无线列调的通信系统
来说，成本更高，结构更复杂，但在组呼叫、网络
调度、削弱关键技术的故障有明显的优势。国家标
准工作组（L组）根据ITU（国际电信联盟）推荐一
些优秀的数字集群系统，在合理的性价比、开放性
的标准、先进的技术、系统的灵活性和环境适应性
的首选标准的基础上制定一个开放的系统TETRA和
iDEN数字集群通信标准，在适合中国的国情和市场
需求的基础上，将很快颁布国家工作委员会出台的