铁路行业正经历着一场关键性的转型，从GSM-R过渡到FRMCS？

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铁路行业正经历着一场关键性的转型，从GSM-R（全球移动通信系统-铁路版）过渡到FRMCS（未来铁路移动通信系统）。这一转变远不止是技术层面的代际升级，更是对关键铁路通信网络的构思、规模和部署方式的战略性革新，旨在满足全数字化、高性能铁路运营的需求。

基于 2G 蜂窝技术的 GSM-R 几十年来一直可靠地支持语音和有限的数据服务。相比之下，FRMCS 基于 5G 架构构建，旨在为下一代铁路运营提供宽带、低延迟和超可靠的连接。这种演进支撑着从实时预测性维护和高清视频监控到自主列车控制运行等一系列功能，所有这些都对网络性能、可靠性和可用性提出了极高的要求。

FRMCS 的规模设计不仅限于覆盖范围和容量计算，它是一个以服务为中心的多因素流程，旨在确保网络始终满足严格的覆盖范围、吞吐量、可用性和可靠性目标。与 GSM-R 相对简单的设计模型不同，FRMCS 网络需要一种综合的无线电规划方法，该方法考虑频谱效率（利用波束成形和 MIMO 增益等技术增强）、列车速度对（切换）性能的影响以及安全关键型应用的弹性。

成本影响巨大。FRMCS部署需要大量资本投入，而精确的无线网络规模规划对于优化资产利用、防止瓶颈或过度配置以及确保在迁移窗口期与GSM-R无缝共存至关重要。这包括复杂的频谱规划，以平衡新的FRMCS频段与现有频段的分配，以及涉及移动网络运营商（MNO）的潜在共享使用策略。

换言之，对于铁路基础设施管理者而言，精准的FRMCS规划不仅能保障运营安全和业务连续性，还能为面向未来的高效部署和迁移策略提供蓝图。铁路行业的专业技能和人工智能驱动的工具能够最大限度地重复利用GSM-R资产，并充分发挥与公共移动运营商共享基础设施的潜在效益。

从GSM-R到FRMCS：范式转变

GSM-R 规划围绕覆盖范围和干扰管理展开，而 FRMCS 规划则着眼于在各种运营条件下确保端到端的服务质量——从密集的多轨走廊和车站到列车时速超过 300 公里的高速线路。

事实上，GSM-R 技术一直是欧洲铁路可靠的骨干网络，主要用于语音服务，数据包传输有限，其主要特点如下：

• 在 900 MHz 频段运行

• 规划以覆盖范围和干扰为驱动（参数称为接收信号电平 (RxLev) 和载噪比 (C/I)）

• 通过增加更多频率（载波）来扩展容量

为了确保最佳覆盖范围并控制干扰，GSM-R 网络规划侧重于精心管理频率优化。

相比之下，FRMCS 基于 5G，专为多种分组数据服务（宽带语音、视频和关键任务数据）而设计，并引入了一系列先进的功能和特性：

• 在 900 MHz 频段和 1900 MHz 频段运行

• 增强覆盖范围和可靠性的高级功能（例如波束成形、MIMO）

• 规划以吞吐量需求为导向，重点在于减少干扰（通过站点位置、天线倾斜度、方位角以及考虑列车速度动态）。
  
  

网络容量设计是指在考虑有限频谱限制的情况下，确保网络能够满足容量、可用性和可靠性等性能目标的过程。FRMCS 网络容量设计需要仔细权衡多个相互依存的因素：

• 轨道旁无线网络设计，例如频谱使用、功能使用（例如波束成形）、塔架特性（高度等）、小区间距

• 吞吐量要求，例如关键信号数据传输（ETCS）、预测性维护流量、实时视频传输等

• 交通运输能力，例如列车速度，从低速调车场到时速350公里的高速线路不等。

• 可靠性和冗余性是安全相关应用的关键参数

要应用FRMCS专用系统仿真，需要精准的专业知识。这些仿真能够模拟服务级别要求、天线参数、功率水平、影响（小区边缘）吞吐量和小区间距。这些仿真还整合了列车速度性能曲线以及无线基站和驾驶室无线电的特定配置（MIMO/波束成形）。

先进的铁路无线电容量规划工具可在实际场景下计算链路预算和容量，使规划人员能够避免容量过大（不必要的成本）和容量不足（对安全和服务构成风险）。

规划数字铁路

规划 5G FRMCS 铁路网络需要比 GSM-R 更全面的方法：

• 容量提升是通过网络密集化实现的，而不仅仅是增加信道。

• 干扰缓解涉及多个方面：站点位置、天线类型、天线倾角、方位角以及列车速度的影响。

• 铁路专用轨道规划至关重要：可扩展的设置、基于云的自动化IT平台以及专为FRMCS和移动网络运营商（MNO）合作量身定制的仿真环境。

• 规划流程中的全数字化链确保了准确性和效率，它整合了高分辨率的铁路专用地理数据、校准后的传播模型和人工智能驱动的优化技术。

• 基于不断发展的行业动态和标准化，持续更新规划指南，确保FRMCS部署能够面向未来。

规划和规模评估作为迁移的输入

完善的 FRMCS 规划最具战略意义的优势之一是，它能够制定从 GSM-R 和模拟系统最准确的迁移路径。

事实上，维度划分能够支持以下关键战略方法：

• 哪些GSM-R、移动网络运营商或模拟基础设施可以重复利用——例如基站、铁塔、回程链路和电源

• 在需要增加建筑密度的地方，尤其是在车站、货场和交通繁忙路段周围

• 频谱使用策略——平衡自有FRMCS频谱与潜在的公共移动网络运营商（PMNO）频谱（如适用）

• 从单线乡村线路到多线高速走廊，不同线路类别的服务水平要求

• 冗余和可靠性模型，确保过渡阶段的安全共存

这些知识可以转化为可靠的 FRMCS 部署和迁移策略，从而避免不必要的成本、降低风险并确保运营连续性。

从GSM-R到FRMCS的迁移远不止是简单的无线层升级，更是规划理念的转变。GSM-R基于覆盖范围和频率的规划方式能够很好地满足语音和有限的数据需求，但FRMCS则需要一种多维度、以吞吐量为导向、以服务质量为中心的规划方法。

通过从稳健的尺寸设计入手，使用铁路专用仿真工具，并采用数字化规划环境，基础设施管理者可以避免尺寸过大或过小，确保符合严格的可靠性要求，并使自己能够充分受益于 FRMCS 的潜力。

合理的规模规划和部署对于确保FRMCS兑现其承诺至关重要，即为铁路提供安全、可靠且面向未来的通信。同样重要的是，这些工作为迁移策略奠定了基础，这些策略既能充分利用现有的GSM-R和模拟基础设施，又能通过确保建设适量的轨道旁无线电站点来优化投资。

从这个意义上讲，它既是 FRMCS 部署战略中有效总拥有成本的基石，也是向数字化铁路运营和千兆列车平稳过渡的推动因素。