Komunikacja kolejowa GSM-R
- Adam Urbanek,
- 01.01.2005
Nowe usługi dla kolejnictwa
Usługi wymagane w kolejnictwie
Zmiana infrastruktury funkcjonowania sieci pozwala w systemach GSM-R wprowadzać usługi dodatkowe, istotne z punktu widzenia obsługi użytkowników taboru kolejowego. Zgodnie z wymaganiami ETSI nowe funkcje dyspozytorskiej łączności ruchowej PMR (Personal Mobile Radio) powinny umożliwiać przesyłanie między poszczególnymi służbami kolejowymi krótkich wiadomości adresowanych według ich funkcji. Do najważniejszych cech nowych usług dla kolejnictwa należą:
- możliwość nadawania komunikatów do wszystkich użytkowników jednocześnie (wywołanie ogólne);
- realizacja priorytetowych połączeń o różnych priorytetach. Połączenia o najwyższym priorytecie mogą przerywać połączenia mniej ważne i zwalniać radiowe zasoby systemu;
- możliwość potwierdzania połączeń o wysokim priorytecie;
- działanie systemu przy szybkościach pociągów do 500 km/h (w GSM maksymalna szybkość przemieszczania się sięga 250 km/h);
- czas zestawiania ważnych połączeń nie dłuższy niż 1 s;
- adresowanie funkcyjne, czyli według pełnionych funkcji z zachowaniem klas dostępu do sieci GSM-R (5 klas);
- przekaz zdefiniowanych kodowo komunikatów obsługi SMS. Są one przesyłane jako kody szyfrowanych komunikatów decyzyjnych (szybciej, wolniej, stop, ograniczenie szybkości XX, inne);
- zapewnienie ciągłości połączenia przy przełączaniu handover oraz funkcji roamingu między odrębnymi obszarami komórkowymi;
- bezpośrednia komunikacja (głosowa) między radiotelefonami.
Klasy dostępu aplikacji GSM-R
Komunikacja rozsiewcza. Głosowa komunikacja rozsiewcza pozwala na przekaz komunikatów wskazanej i ustalonej grupie odbiorców bez przesyłania potwierdzeń zwrotnych (simplex), przy czym o czasie połączenia decyduje nadawca. Adresatami komunikatów mogą być grupy odbiorców identyfikowane przez listę adresową na karcie SIM nadawcy, osoby pełniące funkcje specjalistyczne (np. grupy manewrowe) bądź wszyscy użytkownicy znajdujący się na obszarze pokrycia konkretnej stacji bazowej. Adresy grupowe można zmieniać automatycznie w określonych godzinach lub modyfikować je ręcznie w sytuacjach alarmowych.
Telekonferencje. Głosowe telekonferencje w systemie GSM-R pozwalają na jednoczesne i wzajemne komunikowanie się predefiniowanej grupy użytkowników (karta SIM), przy czym każdy uczestnik może aktywować lub dezaktywować swój udział w telekonferencji. Nadzór nad formowaniem się grupy, wybór aktywnych uczestników spotkania oraz czuwanie nad przebiegiem całej usługi należą do inicjatora spotkania bądź dyspozytora. O zakończeniu telekonferencji alternatywnie decyduje inicjator, dyspozytor systemu bądź określony upływ czasu aktywności połączenia (time out).
Połączenia priorytetowe. Dla sytuacji awaryjnych przewidziano w systemie wielopoziomową hierarchię ważności komunikatów i priorytetów połączeń. O ich zastosowaniu decyduje uprawniony użytkownik, któremu przyznano właściwy status. Czas zestawiania połączenia priorytetowego powinien być krótki (do 1 s), włącznie z przerwaniem istniejącego połączenia w razie konieczności. Aby zapewnić krótki czas reakcji, w terminalach są instalowane moduły odbiorcze do monitorowania informacji priorytetowych (kanały pagingowe), co zapewnia niezależność czasu zestawiania nowego połączenia od stanu, w jakim znajduje się terminal.
Adresowanie funkcyjne. Ta forma adresowania wiąże się z funkcjami służbowymi pracowników kolejowych i umożliwia uzyskanie łączności z użytkownikiem lub aplikacją za pomocą numeru identyfikującego odpowiednią funkcję, a nie fizyczny terminal. Dzięki tej funkcji można przykładowo łączyć się z maszynistą pociągu nie tylko poprzez jego indywidualny adres, ale także podając numer pociągu lub jego lokomotywy. Przypisywaniem odpowiednich adresów pełnionym funkcjom zajmuje się rejonowa stacja prowadząca lub dyspozytor, który może je zmieniać, kasować lub przyporządkować je innemu terminalowi.
Realizacja usług w systemie
Transmisja danych. Do usług transmisji danych należą wszelkie funkcje związane ze sterowaniem ruchem pociągów, które obejmują: zdalne sterowanie urządzeniami pokładowymi i trakcyjnymi, kontrolę bezpieczeństwa pociągów, telekomunikację pomocniczą dla składów oraz różnorodne aplikacje zapewniające pasażerom dostęp do usług pokładowych.
Infrastruktura systemu GSM-R
Niezwykle ważnym elementem w technologii GSM-R jest niezawodna obsługa stacji ruchomych o dużej szybkości przemieszczania się. Ta sytuacja wymaga częstego stosowania niezawodnych przełączeń typu handover między sąsiadującymi komórkami oraz optymalizacji rozwiązań nakładkowych klasy overlay. Istotnym zmianom w stosunku do zwykłych sieci komórkowych GSM ulega też planowanie kolejowej sieci radiokomunikacji ruchomej, która jest związana z liniową infrastrukturą sieci GSM-R oraz warunkami geograficznymi.