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浅析我国高速铁路通信系统更新的趋向

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浅析我国高速铁路通信系统更新的趋向

发布日期:2018-07-14 作者: 点击:

1.导言 
  铁道部在20世纪初将GSM-R系统作为我国开展铁路移动通讯网络的一个首要开展方向,到目前为止,它成为我国铁路运营商选用最广泛的铁路通讯言语。 
  尽管,GSM-R移动通讯系统在我国大面积普及,可是此系统带宽太窄,频谱运用较低,现已无法满意未来高速铁路通信需求。因而树立一个功用愈加完善,技能构成愈加先进的铁路通讯网被提上了议程。考虑到未来高速铁路移动通讯的整体需求,国际铁路联盟(UIC)在2010年l2月举行的第七届国际高速铁路大会上,清晰指出:高速铁路移动通讯长时刻演进选用铁路宽带移动通讯系统(LTE-R)技能开展战略[1]。我国高速铁路通讯也将跟从国际脚步,从2G的GSM-R直接跨越到4G的LTE―R通讯。 
  2.GSM―R无线通讯系统的首要功用及面对的问题 
  2.1 GSM―R无线通讯系统的首要功用 
  对于铁路而言,牢靠高效的铁路专用通讯系统是铁路开展的条件,在剖析了国际铁路技能装备现状和开展趋势,且结合我国铁路运输实际状况和需要的基础上,铁道部在20世纪初期断定了GSM-R系统作为我国开展铁路综合数字移动通讯网络的一个首要技能系统。 
  现有的GSM-R无线通讯系统是传统铁路450MHz无线列调系统的更新换代产品。GSM-R无线通讯系统包含有调度通讯、铁路紧迫救援移动通讯、高速数字通讯、主动列车操控(CTCS)、平面调车、长途操控、轨迹保护移动效劳、尾部风压检测、区间移动通讯、旅客列车综合移动信息效劳等首要功用,它既能够满意调车编组作业、车地通讯等语音通讯的需求,也支撑列车调度、列车操控等运营作业,进一步确保了铁路的运转安全。 
  2.2 GSM―R无线通讯系统面对的新问题 
  尽管GSM-R无线通讯系统在国外被广泛的运用,可是在引进我国之后就要面对我国铁路速度快、密度高、电磁搅扰严峻以及列车运转环境扑朔迷离等问题,并且GSM的无线通讯容量小、带宽窄以及技能制式本身的约束,使得GSM-R通讯系统作为我国最首要铁路通讯系统面对着许多的应战。 
  20世纪初到现在的研讨以及在铁路上的运用状况标明,GSM-R通讯系统存在以下几方面的问题: 
  (1)系统对车地通讯的适应性的优化不够完善。GSM-R无线通讯网络呈区域掩盖包含大区制和小区制。大区制掩盖简单受山丘、树林和建筑物阴影影响;小区制存在同频道搅扰、越区切换难度大、建网本钱高等缺陷。当列车高速经过大区制信号不好的范围或在小区制进行越区切换时,都简单构成通讯中止或通讯质量降低一级不良后果。 
  (2)系统的抗搅扰才能还需要进一步加强。有关计算显现,在运用GSM-R无线通讯系统的一些线路上,多趟列车因信号系统主动防护功用效果而发作紧迫制动,列车再次起动后只能保持低速运转。构成此事情的原因是GSM-R无线通讯信号遭到来自外界不明要素的搅扰,导致系统主动发作安全保护。经证明播送电台、航空通讯系统以及电磁波等都会对铁路通讯系统构成搅扰。因而,有必要经过技能的改善来确保列车的高效、安全运转。 
  (3)进一步完善我国GSM-R规范系统。UIC拟定的GSM-R技能规范分别从功用和功用视点规则了:总述、网络需求(事务)、网络装备(掩盖、网络挑选、对呼叫树立时刻的需求、播送呼叫和组呼区域)、移动设备中心规范、机车台、通用电台、运营电台、调度台、值班员设备规范、编号计划、用户办理、功用编号和与方位有关的寻址、文本音讯、铁路紧迫呼叫、调车作业形式、直通形式15个方面的内容[2]。可是,我国铁路环境杂乱、列车繁忙程度远远大于国际水平以及GSM-R监测系统很少,这些都要求我国的GSM-R技能规范要在UIC规则的规范的基础进行改善以契合本身国情。 
  (4)系统的安全性应进一步进步。无线通讯网络中存在各种不安全要素,如无线偷听、身份冒充、篡改数据和效劳后狡赖等等[3]。GSM-R铁路通讯系统是根据无线网络的,因而也存在上述的不安全要素。GSM-R的要害设备包含MSC(移动事务交流中心)、BSC (基站操控器)等,它的牢靠性和安全性影响着整个铁路运输。可是,目前国内GSM-R无线通讯系统基本都选用电路交流,MSC发作故障,会影响一个铁路局的列车运转,而BSC发作故障,则会影响范围内一切列车的运转次序。因而,要进步MSC、BSC等要害设备的安全性和安稳性,以确保整个系统的安全牢靠。   (5)进步系统运营办理水平。尽管GSM-R在国外安稳运转许多年,可是引进我国的时刻并不长,再加上我国杂乱的铁路运营环境,对系统办理人员的才能提出了更高的要求。对此,在以后的铁路运营过程中,有必要要根据我国铁路的实时状况对办理人员提出不同的要求 
  (6)系统传输、交流视频信息才能缺乏。GSM-R是根据2G规范的无线通讯网络,通讯容量小,上下行频段分别为885~889MHz、930~934MHz,同时带宽窄仅为4MHz,无法满意未来信息传输容量大、速度快等要求,用来传输铁路上许多的动态实时视频略显缺乏。 
  3.高速铁路无线通讯系统的开展方向 
  因为GSM-R无线通讯系统不能彻底满意高速列车的运转安全,国际各国都开端进行下一代无线通讯网络的研讨。将3G无线网引进高速铁路的GSMR-C通讯系统是下一代铁路无线通讯系统的规划内容之一。GSMR-C的软切换等技能和本来的GSM-R系统互补,进步了切换速度,能够进一步确保铁路通讯系统安全牢靠的运转。可是,国际铁路联盟(UIC)现已清晰表明,GSM-R无线通讯系统将直接过渡到大容量、高带宽、多功用的LTE-R专用宽带移动通讯系统。第七届国际高速铁路大会之后我国清晰表明将直接升级到LTE-R专用宽带移动通讯系统。 
  4.LTE―R铁路专用通讯系统的技能特色 
  (1)以OFDM和MIMO为技能中心,进步了通讯速率和频谱功率,在20MHz带宽内能到达的上下行峰值速率分别为100Mbit/s和50Mbit/s,对应的上下行频谱功率分别为5bit/s/Hz和2.5bit/s/Hz。 
  (2)系统部署灵敏,可支撑成对或非成对频谱,在1.25MHz和20MHz的带宽内,供给多种装备。 
  (3)降低了系统推迟,用户平面时延低于5ms,操控平面时延低于100ms。 
  (4)能改善小区边际用户功用,进步小区容量,可支撑半径100km的小区掩盖。 
  (5)很好的向下兼容性,能与2G、3G系统协同运作。 
  5.LTE―R移动通讯系统的开展 
  2009年3月,LTE进入了研制的实质性阶段,其标志是R8版别的FDD-LTE和TDD-LTE两个规范的断定。这个版别的LTE是一种“准4G”规范,它以OFDM(正交频分复用技能)、MIMO(多入多出技能)等先进的根据物理层的技能为中心,对3G规范的接口技能和传输技能进行了改善和增强,其下行速率最高可达326Mbit/s;它支撑频分复用技能(FDD)和时分复用技能(TDD),支撑速度最高可达500km/h。近期,许多国家开端推广R10版别的LTE规范,R10是R8的增强版,理论上峰值速度分别为上行500Mbit/s、下行1Gbit/s,因而,人们叫它LTE-A(LTE-Advanced),也就是所谓的4G技能。 
  2010年12月,在第七届国际高速铁路大会上,我国清晰提出从GSM-R直接过渡到LTE-R铁路移动通讯系统,2011年6月,“根据TD-LTE的高速铁路宽带通讯的要害技能研讨与运用验证”的国家科技重大专项得到了国家的同意并由我国铁路通讯信号集团公司(简称我国通号)承担。该项目将经过LTE-R宽带通讯系统的要害技能的研讨,规划出可施行的详细计划,以满意高铁旅客在数据通讯和视频通讯方面的要求,比方语音和数字事务、WIFI上网、视频通讯等。 
  我国针对铁路通讯系统更新的需求,提出了LTE-MAR(Multi-Access system for Railway)系统,实现更安全的视频监控、列车高速运转时更好的通讯质量、高铁内能够无线上网,满意我国铁路无线通讯系统的规划要求。 
  6.结束语 
  在我国高铁快速开展的布景下,本文经过剖析GSM-R无线通讯系统的首要功用和面对的问题,结合国际铁路通讯系统的开展,提出了合适我国高速铁路通讯的LTE-R无线通讯系统,清晰了它的技能特色。 
  可是,本文说到的技能特色都根据当时的研讨成果,往后还要结合我国的详细国情,构成咱们真实合适咱们自己的铁路移动通讯规范。 
  参考文献 
  [1]卜爱琴.铁路下一代移动通讯技能LTE-R运用的探讨[J].信息通讯,2014(2). 
  [2]石波.合适我国铁路运用的GSM-R技能规范系统[J].GSM-R专栏,2007. 
  [3]徐胜波,马文平,王新梅.无线通讯网中的安全技能[M].人民邮电出版社,2003.

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