铁路专用移动通信技术发展思路

铁路专用移动通信技术发展思路

吴从俊

广东海格怡创科技有限公司广东揭阳510031

摘要：我国铁路是国内最早应用无线电技术的行业之一。列车无线调度通信、站场无线通信和常规无线对讲通信大量应用，和有线通信技术一道，共同形成了与铁路管理体制相适应的铁路专用通信技术体系。本文就对此展开分析。

关键词：铁路；移动通信；无线电；5G；LTE-R

1合理选用铁路专用移动通信技术

1.1应用场景分析

1.1.1铁路站场

主要包括大型客站、编组站、货运中心、动车组和机车车辆检修场所等，为旅客乘降组织、行包装卸、旅客信息服务、客站管理和信息传送、编组站调车作业和安全监控、货运管理和信息传送、动车组和机车车辆监测检测数据传送、基础设备设施（线桥隧、通信信号、电力和供电等）监测检测信息传送等业务提供移动语音、数据和图像服务。

1.1.2铁路正线

主要为铁路行车指挥、列车运行控制、列车自动驾驶、列车安全防护和预警、动车组和机车车辆运行监测检测信息、基础设备设施状态信息、列车位置信息、客运站车间信息交互、客运乘务管理和信息传送、旅客列车车内服务和联络、养护维修、公安保卫、应急通信等提供语音、数据和图像服务。

1.2频率和电波传播条件分析

1.2.1受无线电波传播特性限制，频率越高、路径损耗越大、传播距离越短，多普勒频移随频率和速度的增加而加大；高频段频率带宽资源丰富，承载能力强，频谱效率高。频率越低、路径损耗越小、传播距离越远；低频段频率带宽资源紧张，承载能力有限，频谱效率低。因此在不同应用场景下，要根据不同的应用业务，合理采用相应的无线电频率和适用技术。

1.2.2铁路站场场景。除高速铁路通过列车外，铁路站场无线通信应用基本属于低速场景，与公众移动通信应用场景类似，铁路站场无线通信可采用点、面结合方式覆盖应用场所，可利用的无线电频率资源也更加丰富，例如1.8、3.5、5.8GHz等分米波、厘米波频段频率，以及30GHz以上毫米波频段频率。根据取得的频率资源，可以在铁路站场采用适用的无线通信技术适配各类应用。

1.3网络运用分析

1.3.1路网性专用移动通信

用于铁路运输调度指挥，必须满足铁路行车组织和列车运行要求，统一技术制式、统一工作频率、统一技术标准、统一规划部署、统一组网方式、统一业务模式，构建覆盖全国铁路各线的移动通信“一张网”，实现全网互联互通，支持各类车载通信终端、手持移动终端跨局运用。路网性专用移动通信需要国家主管部门支持和分配铁路专用的无线电频率资源。

1.3.2区域性专用移动通信

分区域部署和应用的各类无线通信系统，网络组织简单，既可由相关专业部门、生产站段部署建设，也可由铁路局集团公司统一规划和部署应用。各区域可复用有限的无线电频率资源，提高频谱利用效率。在技术制式方面，既可采用通用的电信设备，也可自主研发创新，根据应用需要开发定制化系统产品。区域性移动通信需要地方主管部门支持和分配无线电频率资源。

1.3.3公众网行业应用

无线电主管部门分配铁路使用的无线电频率有限，不能全面满足铁路无线通信需求。随着公众移动通信技术快速发展，利用3G/4G公网实现铁路行业应用，为铁路经营服务和各类监测检测数据、图像等信息传送提供了多种解决方案，在妥善解决网络安全、信息安全的基础上，公众移动通信是铁路专用移动通信的有益补充。

2铁路专用移动通信技术创新发展思路

2.1坚持自主创新发展

在铁路宽带移动通信技术方面，我国铁路持续跟进UIC发展计划，与发达国家铁路同步开展了相关技术研究，并且在试验验证、产品开发、标准体系建设等方面处于相对领先的水平[1]。坚持自主创新，加快推进我国铁路专用移动通信技术研究和部署应用，对保持我国铁路技术领先优势，引领铁路移动通信技术进步，推动我国铁路装备“走出去”具有重要意义。

2.2科学规划专用移动通信频率

铁路运输具有点多线长的特点，为支撑铁路行车安全业务应用，铁路专用移动通信必须沿铁路线无缝覆盖铁路车站、区间线路，兼顾大型客站、编组站、货运中心、动车组和机车车辆检修场所等各类应用需求。既要解决列车高速运行时的移动通信需要，同时还要兼顾车站内客货运组织、旅客服务等需要，根据业务应用场景，有必要采用合适的无线通信技术解决不同场景、不同业务的通信需求[2]。在不同的应用场景，要科学规划铁路无线通信系统频率，优先采用1000MHz以下频段，同时要兼顾我国移动通信系统的频率划分，重点研究解决铁路专用移动通信与其他无线电系统的频率兼容和共存问题，确保铁路无线电频率不受干扰。

2.3建立和完善技术标准体系

为降低铁路专用通信研发制造成本和使用成本，铁路移动通信要充分采用国际成熟的技术标准、科技成果和产业优势，统筹兼顾技术的“先进性、适用性、经济性”，注重产业支撑和配套能力，确保铁路专用移动通信技术持续发展和不断演进，按照“适用性、经济性为主，保持适度的技术先进性”的原则推动铁路专用移动通信技术发展[3]。2019—2020年计划在系统方案、产品制造、检测检验、互联互通、业务应用、工程设计与施工验收等方面制订一系列铁路专用宽带移动通信技术标准，全面支撑铁路新一代移动通信系统建设和运用维护。

2.4掌握关键技术创新关键技术装备

铁路专用宽带移动通信系统频率确定后，要结合具体频段做好相关设备和技术的优化调整。一是调整无线基站射频滤波器、部分软件，提高接收机灵敏度和抗干扰性能，实现与其他无线电系统的频率兼容和共存；二是适应铁路装备和运用要求，研发多制式、多频段的车载通信模块，满足铁路移动体通信运用；三是优化车载天线技术，开发适用于铁路机车、高速动车组的宽带车载天线，减少车载天线数量，构建车载综合无线接入平台；四是研制网络关键技术装备，满足铁路调度指挥通信业务需要；五是适应修程修制改革和大数据应用等需要，开发适用于现场人员的智能型手机终端和APP应用，提升移动信息化应用水平；六是研究网络建设实施方案、业务迁移方案、隧道无线信号延伸覆盖方案，并适时开展工程示范线建设，为规模应用积累经验[4]。

2.5构建铁路综合无线信息接入与应用平台

各国铁路发展实践表明，铁路无线通信应用多样化、技术多样化、频率多样化，铁路取得的各类频率资源有限、带宽小，新老系统长期并存，全面实施技术改造时间长、投资高、难度大。新的系统部署时，在更先进的技术应用驱动下，管理者面临新的技术选择。全IP网络和IP多媒体服务是未来通信技术的主要趋势,异构的无线接入网整合趋势显而易见，这种趋势不仅在公众移动通信网络适用，铁路专用移动通信网络也同样面临整合。

结束语

综合分析国际、国内铁路无线通信技术发展趋势，立足当前先进成熟的通信技术，加快推进我国铁路专用移动通信技术已具备良好的内外部条件。抓住我国智能铁路快速发展的有利时机，准确把握铁路应用需求，积极争取铁路专用无线电频率资源，创新发展我国铁路专用移动通信技术，对助力智能高铁又好又快健康发展具有重要意义

参考文献

[1]贺明华.高速铁路移动通信系统技术与发展探讨[J].通信电源技术,2018,35(07):199-200.

[2]邓大忠,李金.高速铁路移动通信系统关键技术的演进与发展[J].中国新通信,2017,19(19):42.

[3]张仁美.当前高速铁路移动通信系统关键技术的演进及发展探析[J].电脑知识与技术,2016,12(21):63-64.

[4]李生海.针对高速铁路的移动通信系统分析[J].通讯世界,2016(04):100.