GSM-R, czyli Global System for Mobile Communications – Railway, to specjalistyczny system komunikacji bezprzewodowej przeznaczony dla kolei. Opiera się na standardzie GSM, ale ma specyficzne funkcje dostosowane do wymagań branży kolejowej. Oto szczegółowe wyjaśnienie działania GSM-R:
Komponenty i architektura GSM-R:
1. Stacje mobilne (MS):
W kontekście GSM-R stacja mobilna odnosi się do urządzenia komunikacyjnego używanego przez maszynistów, personel kolejowy, a czasami także pasażerów na pokładzie. Zawiera radio, antenę i interfejs użytkownika kompatybilne z GSM-R.
2. Bazowa stacja nadawczo-odbiorcza (BTS):
BTS odpowiada za nawiązanie łączności ze stacjami mobilnymi znajdującymi się na obszarze jego zasięgu. W GSM-R BTS jest często określany jako podsystem stacji bazowej (BSS).
3. Kontroler stacji bazowej (BSC):
BSC zarządza i kontroluje wiele BTS-ów. Odpowiada za takie zadania, jak przekazywanie, przeskakiwanie częstotliwości i zarządzanie zasobami radiowymi. W GSM-R funkcje BSC są często integrowane z systemem stacji bazowej (BSS).
4. Mobilne centrum przełączające (MSC):
MSC jest centralnym elementem sieci GSM-R. Obsługuje routing połączeń, konfigurowanie połączeń i przekazywanie między różnymi komórkami. MSC łączy się także z sieciami zewnętrznymi, takimi jak publiczna komutowana sieć telefoniczna (PSTN) lub inne sieci GSM.
5. Centra dyspozytorskie i kontrolne:
Operatorzy kolejowi posiadają centra kontroli wyposażone w systemy dyspozytorskie. Systemy te umożliwiają operatorom komunikację z maszynistami i efektywne zarządzanie ruchem kolejowym.
Mechanizm roboczy:
1. Ustanowienie komunikacji:
Kiedy pociąg wjeżdża do nowej komórki lub obszaru zasięgu, stacja mobilna GSM-R nawiązuje komunikację z BTS-em w tym obszarze. Połączenie to zapewnia ciągłą komunikację w trakcie poruszania się pociągu po torze.
2. Komunikacja pociąg-ziemia:
Maszyniści i personel kolei wykorzystują stacje mobilne GSM-R do komunikacji z centrami dyspozytorskimi i kontrolnymi. Komunikacja ta obejmuje połączenia głosowe, wymianę danych i informacje sygnalizacyjne związane z ruchem i eksploatacją pociągów.
3. Połączenia grupowe i transmisje:
GSM-R obsługuje połączenia grupowe, umożliwiając jednoczesną komunikację z wieloma użytkownikami, co jest istotne w funkcjonowaniu kolei. Wiadomości rozgłoszeniowe mogą być także przesyłane do wszystkich stacji mobilnych na określonym obszarze.
4. Priorytetyzacja i funkcje bezpieczeństwa:
GSM-R zawiera funkcje zapewniające priorytetową komunikację w scenariuszach krytycznych dla bezpieczeństwa. Połączenia alarmowe i wiadomości związane z bezpieczeństwem mają wyższy priorytet, aby szybko reagować na sytuacje krytyczne.
5. Pasma częstotliwości i roaming:
GSM-R działa w wydzielonych pasmach częstotliwości zarezerwowanych dla komunikacji kolejowej. Zapewnia to pozbawioną zakłóceń komunikację w środowisku kolejowym. Między różnymi operatorami kolejowymi mogą obowiązywać umowy o roamingu, aby ułatwić płynną komunikację podczas podróży transgranicznych.
Zalety GSM-R:
1. Komunikacja krytyczna dla bezpieczeństwa:
GSM-R zapewnia niezawodną i bezpieczną platformę komunikacyjną dla operacji kolejowych o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa. Zapewnia to personelowi kolei możliwość skutecznej komunikacji w celu zarządzania ruchem pociągów i reagowania w sytuacjach awaryjnych.
2. Bezproblemowe przejęcia:
Gdy pociągi poruszają się między różnymi komórkami, GSM-R obsługuje płynne przełączenia, zapewniając nieprzerwaną komunikację podczas podróży.
3. Dedykowane pasma częstotliwości:
Wykorzystanie dedykowanych pasm częstotliwości minimalizuje zakłócenia i zwiększa niezawodność komunikacji w środowisku kolejowym.
Podsumowując, GSM-R działa poprzez zapewnienie dedykowanego i bezpiecznego systemu komunikacji dla operacji kolejowych. Ułatwia komunikację głosową i transmisję danych, nadaje priorytet komunikatom o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa i zapewnia bezproblemową łączność, gdy pociągi poruszają się po różnych obszarach zasięgu.