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【摘要】本文通過對鐵路專用的移動通信技術(shù)發(fā)展概述，就通信業(yè)務(wù)的應(yīng)用場景及技術(shù)體制做了細致的分析，并從鐵路移動通信的技術(shù)發(fā)展前景角度，對無線電頻譜、線路體系規(guī)劃及技術(shù)研發(fā)角度進行了探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】移動通信；電波；場景；網(wǎng)絡(luò)；頻率

列車的無線通信、無線對講以及有線通信，聯(lián)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(shù)字移動通信系統(tǒng)的建設(shè)，有效地推動了鐵路系統(tǒng)的指揮調(diào)度系統(tǒng)，運行控制及同步操作等的安全實施。經(jīng)過近10年的發(fā)展，基于鐵路的GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了與鐵路系統(tǒng)的同步建設(shè)。截至2018年底，我國的鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了近6萬km的里程。隨著高鐵事業(yè)的不斷繁榮，針對鐵路的專用移動通信網(wǎng)絡(luò)在面臨新的挑戰(zhàn)同時也會迎來更多的挑戰(zhàn)。

1鐵路專用移動通信的技術(shù)應(yīng)用分析

1.1通信技術(shù)的應(yīng)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(shù)據(jù)及圖像的傳輸服務(wù)。從具體的場景應(yīng)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(wù)及信息傳送。能夠?qū)φ緝?nèi)進行運行狀況的監(jiān)控和檢測信息傳送，為站內(nèi)提供語音及圖像傳輸服務(wù)。②鐵路的運行線路。對列車運行進行系統(tǒng)控制，行車過程的安全調(diào)度和預(yù)警，列車設(shè)備的檢測和乘客換乘信息服務(wù)。為列車行駛中提供車內(nèi)服務(wù)和應(yīng)急通信。1.2在鐵路業(yè)務(wù)場景的應(yīng)用。為列車的運行提供指揮調(diào)度服務(wù)，對列車運行進行追蹤預(yù)警，核對車次，列車進程預(yù)告等都要用到移動通信網(wǎng)絡(luò)。另外，對列車運行的移動載體及設(shè)備進行監(jiān)測信息的傳送，為列車檢測維修及安保服務(wù)提供語音及信息服務(wù)，進行監(jiān)控圖像信息的傳送。最后，借助移動網(wǎng)絡(luò)還能夠進行列車語音服務(wù)，為乘客提供乘坐過程的網(wǎng)絡(luò)通信便利，提升火車乘坐的便捷性。1.3信息傳輸?shù)念l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(yè)務(wù)場景需要合理進行信息傳送頻率的選擇。通過電波傳輸?shù)睦碚摲治鰜砜矗∮?000MHz的頻段適合鐵路的正線鏈狀網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，能夠降低越區(qū)切換的頻率，提供高質(zhì)量的通信服務(wù)。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(wǎng)絡(luò)時代的即將到來，更高端的頻率將會投入鐵路通信系統(tǒng)，那時的電波傳輸距離將會更短，基站的建設(shè)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(xiàn)高頻波無法使用的情況。1.4網(wǎng)絡(luò)的運用技術(shù)分析。鐵路的無線系統(tǒng)承擔(dān)著鐵路運行安全及穩(wěn)定性的使命。鐵路運行的路網(wǎng)專用通信，其網(wǎng)絡(luò)需要滿足行車的組織和運行要求，能夠具有較為統(tǒng)一的技術(shù)模式、工作頻率及規(guī)劃部署。使全國鐵路處于同一張網(wǎng)絡(luò)體系下，能夠支持車載終端及手持終端的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。對區(qū)域性的通信網(wǎng)絡(luò)，需要由鐵路單位按照實際的客貨運場景進行系統(tǒng)的布設(shè)，各區(qū)域可以對網(wǎng)絡(luò)進行復(fù)用，實現(xiàn)頻譜的高效利用。在技術(shù)制式上，可以根據(jù)使用需要進行實際的產(chǎn)品自主開發(fā)，區(qū)域通信需要地方主管單位及無線資源的支持。公眾網(wǎng)絡(luò)是以3G、4G公網(wǎng)實現(xiàn)鐵路應(yīng)用，為鐵路運營提供各類圖像等信息傳輸和經(jīng)營服務(wù)，公眾網(wǎng)絡(luò)是專用網(wǎng)絡(luò)的有效補充。1.5網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制的運行。以4G為基礎(chǔ)的寬帶移動通信能夠進行全IP的構(gòu)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(yīng)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(qū)域，致力于高數(shù)據(jù)傳輸及流量密度的客戶服務(wù)。5G的低功耗的連接將會趨向于智慧城市以及環(huán)境監(jiān)測等方面的市場服務(wù)。

2推動鐵路專用移動通信技術(shù)創(chuàng)新的思路

2.1積極進行移動網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新。我國在進行鐵路的移動通信網(wǎng)絡(luò)研究中，已經(jīng)逐漸地加強了與世界先進國家的技術(shù)研究同步，無論是產(chǎn)品開發(fā)和檢驗，還是體系建設(shè)都已經(jīng)處于相對先進的水平。在未來的鐵路移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，還要繼續(xù)進行產(chǎn)品及技術(shù)的自主研發(fā)和創(chuàng)新，通過進行系統(tǒng)性的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署，確保鐵路發(fā)展技術(shù)的領(lǐng)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(shù)基礎(chǔ)。2.2進行移動通信頻率的合理規(guī)劃。鐵路系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)進行鐵路沿線的無縫覆蓋，讓火車站、區(qū)間線路、貨運中心及車輛檢修車間都處在同一個網(wǎng)絡(luò)體系下，既能夠解決鐵路運行中的指揮調(diào)度需求，又能夠滿足客貨運帶來的旅客信息管理和服務(wù)要求。結(jié)合不同的應(yīng)用場景進行對應(yīng)的無線通信頻率規(guī)劃，當(dāng)然以優(yōu)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(wěn)定性。2.3不斷完善移動通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。通過監(jiān)理科學(xué)的鐵路移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效地降低鐵路通信的成本投入。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定要從先進行以及實用性角度進行統(tǒng)籌，以實際的產(chǎn)業(yè)支撐及配套，來確保鐵路運行的移動通信配置能夠可持續(xù)發(fā)展。針對鐵路2019-2020年的系統(tǒng)方案設(shè)定，在鐵路移動通信的工程設(shè)計及運行方面要強化對寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)的完善，全面提升鐵路移動通信的建設(shè)及維護工作。2.4加強關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)的創(chuàng)新。當(dāng)鐵路的移動通信頻率確定后，需要結(jié)合頻段進行對應(yīng)的技術(shù)及設(shè)備創(chuàng)新。調(diào)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(jù)鐵路通信的運行要求，研發(fā)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(shù)進行優(yōu)化，特別是研發(fā)適合高鐵運行的天線，減少車載天線使用數(shù)量，構(gòu)建無線的接入平臺。開發(fā)能夠適用于工作人員手持終端app的應(yīng)用平臺，提升移動通信的信息化應(yīng)用水平。結(jié)合實際情況進行示范性工程的建設(shè)，為規(guī)模性的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供經(jīng)驗。2.5積極進行無線網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建和應(yīng)用。鐵路無線的運用呈現(xiàn)了技術(shù)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(xiàn)新舊系統(tǒng)并存的可能，對全面進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改造待料較高的難度和成本投入。全IP和IP多媒體服務(wù)將會是未來通信的主流，這就使得無線網(wǎng)絡(luò)將會是未來網(wǎng)絡(luò)的整合趨勢。無論是專用網(wǎng)絡(luò)還是公共網(wǎng)絡(luò)，無線都將呈現(xiàn)明顯的優(yōu)勢，一體化的綜合無線網(wǎng)絡(luò)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)各類移動信息的互相傳輸，確保不同場景及業(yè)務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)實用性。2.6為鐵路專用移動網(wǎng)絡(luò)提供良好的發(fā)展環(huán)境。鐵路無線系統(tǒng)的發(fā)展需要國家及科研單位的大力支持，為此，鐵路系統(tǒng)要深化與通信企業(yè)的合作，通過提升核心芯片及重要裝備的研發(fā)，不斷壯大鐵路移動通信的產(chǎn)業(yè)鏈。做好無線電頻的保護，為移動通信提供良好的電磁環(huán)境。鐵路專用移動通信事關(guān)鐵路運行安全和乘客安全，無線電及通信行業(yè)要聯(lián)合建立長期頻率保護機制，加強對無線電系統(tǒng)的運行監(jiān)測，提升無線系統(tǒng)的抗干擾能力，確保鐵路專用移動通信的運行環(huán)境安全。

3結(jié)語

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

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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