铁路专用移动通信技术发展思路

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【摘要】本文通过对铁路专用的移动通信技术发展概述，就通信业务的应用场景及技术体制做了细致的分析，并从铁路移动通信的技术发展前景角度，对无线电频谱、线路体系规划及技术研发角度进行了探讨，以供参考。

【关键词】移动通信；电波；场景；网络；频率

列车的无线通信、无线对讲以及有线通信，联合组成了铁路的移动通信体系。为进一步提升铁路的移动通信频率，专用性数字移动通信系统的建设，有效地推动了铁路系统的指挥调度系统，运行控制及同步操作等的安全实施。经过近10年的发展，基于铁路的GSM-R网络系统已经实现了与铁路系统的同步建设。截至2018年底，我国的铁路GSM-R网络已经覆盖了近6万km的里程。随着高铁事业的不断繁荣，针对铁路的专用移动通信网络在面临新的挑战同时也会迎来更多的挑战。

1铁路专用移动通信的技术应用分析

1.1通信技术的应用场景。铁路的移动通信是为铁路运行过程中提供良好的语音、数据及图像的传输服务。从具体的场景应用来看主要为：①铁路车站场景。大型的火车站、货运中心、动车及车辆检修场所，能够通过移动通信为客户提供火车乘坐、车票购买、旅客信息服务及信息传送。能够对站内进行运行状况的监控和检测信息传送，为站内提供语音及图像传输服务。②铁路的运行线路。对列车运行进行系统控制，行车过程的安全调度和预警，列车设备的检测和乘客换乘信息服务。为列车行驶中提供车内服务和应急通信。1.2在铁路业务场景的应用。为列车的运行提供指挥调度服务，对列车运行进行追踪预警，核对车次，列车进程预告等都要用到移动通信网络。另外，对列车运行的移动载体及设备进行监测信息的传送，为列车检测维修及安保服务提供语音及信息服务，进行监控图像信息的传送。最后，借助移动网络还能够进行列车语音服务，为乘客提供乘坐过程的网络通信便利，提升火车乘坐的便捷性。1.3信息传输的频率及电波传输。高频率的信息传输，路径短，路径损耗大，高频率的宽带资源丰富，能够承载较多的信号，频谱效率高。低频率的信号传输路径损耗低，传播的距离远，宽带资源相对紧张，承载能力较差，频谱效率较低。不同的业务场景需要合理进行信息传送频率的选择。通过电波传输的理论分析来看，小于1000MHz的频段适合铁路的正线链状网络构建，能够降低越区切换的频率，提供高质量的通信服务。900MHz以下的GSM-R基站，普通铁路站间距离在6~7m，高速铁路的站距在3~4m。随着5G网络时代的即将到来，更高端的频率将会投入铁路通信系统，那时的电波传输距离将会更短，基站的建设密度可能会进一步增加。特别是隧道部分的痛惜传输，将会出现高频波无法使用的情况。1.4网络的运用技术分析。铁路的无线系统承担着铁路运行安全及稳定性的使命。铁路运行的路网专用通信，其网络需要满足行车的组织和运行要求，能够具有较为统一的技术模式、工作频率及规划部署。使全国铁路处于同一张网络体系下，能够支持车载终端及手持终端的网络应用。对区域性的通信网络，需要由铁路单位按照实际的客货运场景进行系统的布设，各区域可以对网络进行复用，实现频谱的高效利用。在技术制式上，可以根据使用需要进行实际的产品自主开发，区域通信需要地方主管单位及无线资源的支持。公众网络是以3G、4G公网实现铁路应用，为铁路运营提供各类图像等信息传输和经营服务，公众网络是专用网络的有效补充。1.5网络技术体制的运行。以4G为基础的宽带移动通信能够进行全IP的构架组成，峰值速率高达1000mb/s，4G重点的进行移动宽带的覆盖应用。5G作为4G的延伸，频谱效率将会提升5~15倍，5G将重点解决局部的热点区域，致力于高数据传输及流量密度的客户服务。5G的低功耗的连接将会趋向于智慧城市以及环境监测等方面的市场服务。

2推动铁路专用移动通信技术创新的思路

2.1积极进行移动网络的创新。我国在进行铁路的移动通信网络研究中，已经逐渐地加强了与世界先进国家的技术研究同步，无论是产品开发和检验，还是体系建设都已经处于相对先进的水平。在未来的铁路移动通信网络发展中，还要继续进行产品及技术的自主研发和创新，通过进行系统性的网络应用部署，确保铁路发展技术的领先地位，从而为我国的铁路装备能够走出国门奠定扎实的技术基础。2.2进行移动通信频率的合理规划。铁路系统的运输线路长站点多，为了确保铁路运行的安全性，必须对专用通信网络进行铁路沿线的无缝覆盖，让火车站、区间线路、货运中心及车辆检修车间都处在同一个网络体系下，既能够解决铁路运行中的指挥调度需求，又能够满足客货运带来的旅客信息管理和服务要求。结合不同的应用场景进行对应的无线通信频率规划，当然以优先使用1000MHz以下的频段为主。并将铁路专用移动通信与其他无线通信的兼容性研究作为重点，确保铁路移动通信的运行稳定性。2.3不断完善移动通信的技术标准体系。通过监理科学的铁路移动通信技术标准，能够有效地降低铁路通信的成本投入。技术标准的确定要从先进行以及实用性角度进行统筹，以实际的产业支撑及配套，来确保铁路运行的移动通信配置能够可持续发展。针对铁路2019-2020年的系统方案设定，在铁路移动通信的工程设计及运行方面要强化对宽带通信标准的完善，全面提升铁路移动通信的建设及维护工作。2.4加强关键设备及技术的创新。当铁路的移动通信频率确定后，需要结合频段进行对应的技术及设备创新。调整无线基站的软件、射频滤波器，提升信息接收机的灵敏度，并提升它对其他无线信号的抗干扰能力。根据铁路通信的运行要求，研发多制式、多频段的车载通信模块，强化铁路通信的运用效果。对车载的天线技术进行优化，特别是研发适合高铁运行的天线，减少车载天线使用数量，构建无线的接入平台。开发能够适用于工作人员手持终端app的应用平台，提升移动通信的信息化应用水平。结合实际情况进行示范性工程的建设，为规模性的网络建设提供经验。2.5积极进行无线网络平台的构建和应用。铁路无线的运用呈现了技术及频率的多样化，铁路在多类频率的资源利用中可能会出现新旧系统并存的可能，对全面进行网络系统的改造待料较高的难度和成本投入。全IP和IP多媒体服务将会是未来通信的主流，这就使得无线网络将会是未来网络的整合趋势。无论是专用网络还是公共网络，无线都将呈现明显的优势，一体化的综合无线网络平台，能够实现各类移动信息的互相传输，确保不同场景及业务需求的网络实用性。2.6为铁路专用移动网络提供良好的发展环境。铁路无线系统的发展需要国家及科研单位的大力支持，为此，铁路系统要深化与通信企业的合作，通过提升核心芯片及重要装备的研发，不断壮大铁路移动通信的产业链。做好无线电频的保护，为移动通信提供良好的电磁环境。铁路专用移动通信事关铁路运行安全和乘客安全，无线电及通信行业要联合建立长期频率保护机制，加强对无线电系统的运行监测，提升无线系统的抗干扰能力，确保铁路专用移动通信的运行环境安全。

3结语

综上所述，在综合进行国内外铁路通信技术的分析技术上，充分地进行更加畅通的移动通信技术研究，能够是铁路运输具有更加可靠的运行控制系统。作为铁路通信技术的专门研究机构，需要准确的进行铁路无线电频资源的争取和利用，不断实现铁路移动通信技术的创新，为全面实现智能化的高铁运行提供重要的网路保障。

参考文献

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作者:侯佳骁 单位:中国铁建电气化局集团第二工程有限公司