鐵路專用移動通信技術發展思路

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【摘要】本文通過對鐵路專用的移動通信技術發展概述，就通信業務的應用場景及技術體制做了細致的分析，并從鐵路移動通信的技術發展前景角度，對無線電頻譜、線路體系規劃及技術研發角度進行了探討，以供參考。

【關鍵詞】移動通信；電波；場景；網絡；頻率

列車的無線通信、無線對講以及有線通信，聯合組成了鐵路的移動通信體系。為進一步提升鐵路的移動通信頻率，專用性數字移動通信系統的建設，有效地推動了鐵路系統的指揮調度系統，運行控制及同步操作等的安全實施。經過近10年的發展，基于鐵路的GSM-R網絡系統已經實現了與鐵路系統的同步建設。截至2018年底，我國的鐵路GSM-R網絡已經覆蓋了近6萬km的里程。隨著高鐵事業的不斷繁榮，針對鐵路的專用移動通信網絡在面臨新的挑戰同時也會迎來更多的挑戰。

1鐵路專用移動通信的技術應用分析

1.1通信技術的應用場景。鐵路的移動通信是為鐵路運行過程中提供良好的語音、數據及圖像的傳輸服務。從具體的場景應用來看主要為：①鐵路車站場景。大型的火車站、貨運中心、動車及車輛檢修場所，能夠通過移動通信為客戶提供火車乘坐、車票購買、旅客信息服務及信息傳送。能夠對站內進行運行狀況的監控和檢測信息傳送，為站內提供語音及圖像傳輸服務。②鐵路的運行線路。對列車運行進行系統控制，行車過程的安全調度和預警，列車設備的檢測和乘客換乘信息服務。為列車行駛中提供車內服務和應急通信。1.2在鐵路業務場景的應用。為列車的運行提供指揮調度服務，對列車運行進行追蹤預警，核對車次，列車進程預告等都要用到移動通信網絡。另外，對列車運行的移動載體及設備進行監測信息的傳送，為列車檢測維修及安保服務提供語音及信息服務，進行監控圖像信息的傳送。最后，借助移動網絡還能夠進行列車語音服務，為乘客提供乘坐過程的網絡通信便利，提升火車乘坐的便捷性。1.3信息傳輸的頻率及電波傳輸。高頻率的信息傳輸，路徑短，路徑損耗大，高頻率的寬帶資源豐富，能夠承載較多的信號，頻譜效率高。低頻率的信號傳輸路徑損耗低，傳播的距離遠，寬帶資源相對緊張，承載能力較差，頻譜效率較低。不同的業務場景需要合理進行信息傳送頻率的選擇。通過電波傳輸的理論分析來看，小于1000MHz的頻段適合鐵路的正線鏈狀網絡構建，能夠降低越區切換的頻率，提供高質量的通信服務。900MHz以下的GSM-R基站，普通鐵路站間距離在6~7m，高速鐵路的站距在3~4m。隨著5G網絡時代的即將到來，更高端的頻率將會投入鐵路通信系統，那時的電波傳輸距離將會更短，基站的建設密度可能會進一步增加。特別是隧道部分的痛惜傳輸，將會出現高頻波無法使用的情況。1.4網絡的運用技術分析。鐵路的無線系統承擔著鐵路運行安全及穩定性的使命。鐵路運行的路網專用通信，其網絡需要滿足行車的組織和運行要求，能夠具有較為統一的技術模式、工作頻率及規劃部署。使全國鐵路處于同一張網絡體系下，能夠支持車載終端及手持終端的網絡應用。對區域性的通信網絡，需要由鐵路單位按照實際的客貨運場景進行系統的布設，各區域可以對網絡進行復用，實現頻譜的高效利用。在技術制式上，可以根據使用需要進行實際的產品自主開發，區域通信需要地方主管單位及無線資源的支持。公眾網絡是以3G、4G公網實現鐵路應用，為鐵路運營提供各類圖像等信息傳輸和經營服務，公眾網絡是專用網絡的有效補充。1.5網絡技術體制的運行。以4G為基礎的寬帶移動通信能夠進行全IP的構架組成，峰值速率高達1000mb/s，4G重點的進行移動寬帶的覆蓋應用。5G作為4G的延伸，頻譜效率將會提升5~15倍，5G將重點解決局部的熱點區域，致力于高數據傳輸及流量密度的客戶服務。5G的低功耗的連接將會趨向于智慧城市以及環境監測等方面的市場服務。

2推動鐵路專用移動通信技術創新的思路

2.1積極進行移動網絡的創新。我國在進行鐵路的移動通信網絡研究中，已經逐漸地加強了與世界先進國家的技術研究同步，無論是產品開發和檢驗，還是體系建設都已經處于相對先進的水平。在未來的鐵路移動通信網絡發展中，還要繼續進行產品及技術的自主研發和創新，通過進行系統性的網絡應用部署，確保鐵路發展技術的領先地位，從而為我國的鐵路裝備能夠走出國門奠定扎實的技術基礎。2.2進行移動通信頻率的合理規劃。鐵路系統的運輸線路長站點多，為了確保鐵路運行的安全性，必須對專用通信網絡進行鐵路沿線的無縫覆蓋，讓火車站、區間線路、貨運中心及車輛檢修車間都處在同一個網絡體系下，既能夠解決鐵路運行中的指揮調度需求，又能夠滿足客貨運帶來的旅客信息管理和服務要求。結合不同的應用場景進行對應的無線通信頻率規劃，當然以優先使用1000MHz以下的頻段為主。并將鐵路專用移動通信與其他無線通信的兼容性研究作為重點，確保鐵路移動通信的運行穩定性。2.3不斷完善移動通信的技術標準體系。通過監理科學的鐵路移動通信技術標準，能夠有效地降低鐵路通信的成本投入。技術標準的確定要從先進行以及實用性角度進行統籌，以實際的產業支撐及配套，來確保鐵路運行的移動通信配置能夠可持續發展。針對鐵路2019-2020年的系統方案設定，在鐵路移動通信的工程設計及運行方面要強化對寬帶通信標準的完善，全面提升鐵路移動通信的建設及維護工作。2.4加強關鍵設備及技術的創新。當鐵路的移動通信頻率確定后，需要結合頻段進行對應的技術及設備創新。調整無線基站的軟件、射頻濾波器，提升信息接收機的靈敏度，并提升它對其他無線信號的抗干擾能力。根據鐵路通信的運行要求，研發多制式、多頻段的車載通信模塊，強化鐵路通信的運用效果。對車載的天線技術進行優化，特別是研發適合高鐵運行的天線，減少車載天線使用數量，構建無線的接入平臺。開發能夠適用于工作人員手持終端app的應用平臺，提升移動通信的信息化應用水平。結合實際情況進行示范性工程的建設，為規模性的網絡建設提供經驗。2.5積極進行無線網絡平臺的構建和應用。鐵路無線的運用呈現了技術及頻率的多樣化，鐵路在多類頻率的資源利用中可能會出現新舊系統并存的可能，對全面進行網絡系統的改造待料較高的難度和成本投入。全IP和IP多媒體服務將會是未來通信的主流，這就使得無線網絡將會是未來網絡的整合趨勢。無論是專用網絡還是公共網絡，無線都將呈現明顯的優勢，一體化的綜合無線網絡平臺，能夠實現各類移動信息的互相傳輸，確保不同場景及業務需求的網絡實用性。2.6為鐵路專用移動網絡提供良好的發展環境。鐵路無線系統的發展需要國家及科研單位的大力支持，為此，鐵路系統要深化與通信企業的合作，通過提升核心芯片及重要裝備的研發，不斷壯大鐵路移動通信的產業鏈。做好無線電頻的保護，為移動通信提供良好的電磁環境。鐵路專用移動通信事關鐵路運行安全和乘客安全，無線電及通信行業要聯合建立長期頻率保護機制，加強對無線電系統的運行監測，提升無線系統的抗干擾能力，確保鐵路專用移動通信的運行環境安全。

3結語

綜上所述，在綜合進行國內外鐵路通信技術的分析技術上，充分地進行更加暢通的移動通信技術研究，能夠是鐵路運輸具有更加可靠的運行控制系統。作為鐵路通信技術的專門研究機構，需要準確的進行鐵路無線電頻資源的爭取和利用，不斷實現鐵路移動通信技術的創新，為全面實現智能化的高鐵運行提供重要的網路保障。

參考文獻

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作者:侯佳驍 單位:中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司