試論鐵路通信工程中的無線接入技術(shù)

陸中偉

（中鐵四局電氣化工程有限公司 安徽蚌埠 233000）

試論鐵路通信工程中的無線接入技術(shù)

陸中偉

（中鐵四局電氣化工程有限公司 安徽蚌埠 233000）

20世紀的改革開放是我國社會主義事業(yè)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點，不僅我國的市場經(jīng)濟得到巨大發(fā)展，以我國交通事業(yè)為首的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也有了飛速的發(fā)展。鐵路建設(shè)作為我國工程類中起步較早的項目，經(jīng)過30多年的發(fā)展已經(jīng)取得了讓世界震驚的成就。通過鐵路網(wǎng)絡(luò)貫通了我國的大部分城市和地區(qū)，該鐵路的通行速度也有了很大程度的發(fā)展，然而隨著速度的不斷加快，鐵路通信的問題也不斷凸顯出來。因為普通的鐵路通信技術(shù)在高速行車的環(huán)境下已經(jīng)難以實現(xiàn)了，因此需要通過新技術(shù)的應(yīng)用來提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和實時性。就無線接入技術(shù)在鐵路通信工程中的應(yīng)用問題進行了簡要闡述，并介紹了其未來的發(fā)展方向。

鐵路；通信工程；無線；接入技術(shù)

引言

我國鐵路的列車行車已經(jīng)有很大程度的提升，極大縮短了旅客的行程時間。然而，速度的提升卻帶來了安全性風(fēng)險和數(shù)據(jù)傳輸難度加大，需要鐵路系統(tǒng)的技術(shù)人員和管理人員進行重點考慮和分析。這不僅是為了保障列車行駛過程中的安全性、提高人機控制的性能以及方便列車實時調(diào)控，也是為了通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改進和完善滿足旅客出行的信息傳遞需求。據(jù)此，技術(shù)改進需要突破傳統(tǒng)的鐵道通信接入模式，以先進技術(shù)和組合模式來提升無線接入技術(shù)的應(yīng)用水平，實現(xiàn)對鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)升級，以此來適應(yīng)信息社會的生產(chǎn)需求和發(fā)展要求，積極發(fā)揮鐵道通信網(wǎng)絡(luò)在我國經(jīng)濟和社會中的貢獻。

1 鐵路網(wǎng)絡(luò)通信工程的現(xiàn)狀

列車速度的提升帶來更好的用戶體驗，同時也加大了我國鐵路常用無線接入技術(shù)的應(yīng)用標準。無線（移動通信）接入技術(shù)作為我國現(xiàn)階段鐵道通信的主流工具，在整體的通訊網(wǎng)絡(luò)中占有很大比例。只有部分固定位置的車站及其他各類具有固定特性的設(shè)施通訊時，主要選擇還是利用SDH光同步的數(shù)字傳輸設(shè)備，同時也將ATM交換和網(wǎng)絡(luò)IP通信等技術(shù)納入到通信網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建當中來。例如：雙纖單向環(huán)的接入模式，不僅實現(xiàn)通訊的高速需求和傳輸質(zhì)量，更保障安全性和實用性的需求，除此之外其特有的路由迂回設(shè)備的備用特點實現(xiàn)了自愈合的功能性需求，使得整個系統(tǒng)的穩(wěn)固性得到了極大的提升。

在組建通信網(wǎng)絡(luò)的過程中需要將投資與收益進行綜合考慮，尤其需要考慮未來的發(fā)展需求，因為通訊和鐵路都是一個不斷超前發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，旅客的交通需求都是我們所需要考慮的，不僅其技術(shù)要具有先進性，而且這個系統(tǒng)構(gòu)建之后還要滿足一定的擴展功能，能夠根據(jù)相應(yīng)的變化做出改變。

2 高鐵寬帶無線通信系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

我國的鐵路運營系統(tǒng)QoS主要依次分為鐵路運輸QoS、CTCS-3QoS以及通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腝oS，最下層的QoS通常是最基礎(chǔ)最根本的QoS，主要用于保障上層（如圖1所示），因此通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)QoS就是鐵路運營系統(tǒng)QoS的最根本保障和基礎(chǔ)。我國的通信系統(tǒng)在技術(shù)上對歐洲ETCS進行了參考，并且將CTCS按照功能差別劃分成為了5個等級，其中，CTCS-3已經(jīng)實現(xiàn)了鐵路通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸，不再依靠軌道和電路來進行，已成為我國目前應(yīng)用最廣泛的也是最常見的列控系統(tǒng)，而這類列控系統(tǒng)最主要的是通過GSM-R技術(shù)來實現(xiàn)列車的無線接入。

圖1 鐵路運營系統(tǒng)

2.1 尋址功能

GSM-R技術(shù)的主要功能之一便是尋址功能，這是一項應(yīng)用廣泛的功能。例如，每當火車司機使用該項功能號碼來登陸系統(tǒng)時，就會借此來構(gòu)建此功能號碼會與系統(tǒng)中樞的聯(lián)系，實現(xiàn)語音呼叫和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ軐ぶ贰?/p>

2.2 調(diào)度通信

鐵路通信的無線調(diào)度主要分為兩類：①發(fā)生在個體之間；②群體呼叫，GSM-R無線通信技術(shù)成功實現(xiàn)了鐵路通信對這兩類呼叫模式的需求。當個體之間發(fā)生呼叫時可以指定呼叫該區(qū)域內(nèi)的指定機車，在構(gòu)建數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)之后進行實施調(diào)度；同時，火車司機通過這項技術(shù)呼叫區(qū)域內(nèi)的調(diào)度員，保障雙方的信息實時交換，在提高調(diào)度效率的同時保障行車的安全。

2.3 鐵路緊急呼叫

緊急呼叫模式也是鐵路通信系統(tǒng)的重要功能組成，其作為一種高級別的通訊模式，在無線通信的呼叫級別中要高于調(diào)車呼叫和廣播呼叫兩類，呼叫類別則一般根據(jù)移動臺相應(yīng)的操作模式來進行確認：大多數(shù)情況下都是列車緊急呼叫，只有通過移動臺在調(diào)車模式中按下緊急呼叫按鈕時所發(fā)起的呼叫為調(diào)車緊急呼叫。

3 我國鐵路通信在未來時代的發(fā)展趨勢

隨著我國改革計劃逐步推移，我國的經(jīng)濟和科技都不斷地向前發(fā)展，在物質(zhì)水平逐步滿足人們需求的同時，人們不僅會對列車的通行速度提出更高的要求，也會對作為安全保護傘的鐵路通信網(wǎng)提出更高的要求，以此來適應(yīng)列車不斷提速之后的通信需要。

一方面從有線接入的視角來看，客運專線已經(jīng)在我國取得了巨大的發(fā)展，解決了我國高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)一直以來的技術(shù)需求問題；由于具有較大的站間距需要區(qū)間型接人技術(shù)；當列車處在運行過程中時，其控制系統(tǒng)所要求的信息需要通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸通信來實現(xiàn)實時通話和信息傳輸，這些都需要比現(xiàn)階段的光纖具有更大的容量。

大多數(shù)技術(shù)早期的研發(fā)目標是用于某種特定的目標，但最終會通過簡化或改進最終實現(xiàn)改善居民生活，因此，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)也將延續(xù)這一發(fā)展發(fā)展趨勢。當旅客在高速運行的列車上時，也可以實現(xiàn)如平常辦公一般的信息交流和網(wǎng)絡(luò)瀏覽。但是，這最難實現(xiàn)的部分無線通信的傳輸?shù)乃俾屎托阅埽且苿优_和基站之間相對運動而引起的接收機信號頻率偏移，這又叫做多普勒頻移。當高速列車駛過基站時，多普勒頻移為0，但此時的邊際頻移是最大的。而當高速列車進行不同基站覆蓋區(qū)域的時候就會產(chǎn)生頻移跳變，一般是由最大負頻移轉(zhuǎn)換為最大正頻移，這使得移動終端的用戶在接收機瞬間受到了兩倍多普勒頻移的影響。就OFDM系統(tǒng)而言，多普勒頻移將帶來嚴重的載波間干擾、系統(tǒng)誤碼率增加和同步器性能下降等問題。除此之外，還有不少的技術(shù)難點也是需要未來的鐵路通信工程所需要解決的問題，例如：穿透損耗、快速切換、其他網(wǎng)絡(luò)共存所帶來的影響等。這都需要通過對技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，就像利用通過采用高階調(diào)制方式、多頻帶OFDM和多天線收發(fā)MIMO等技術(shù)來解決寬頻帶需求和多徑效應(yīng)一樣。

4 結(jié)束語

近年來，各實體經(jīng)濟都在不斷推行自身的信息化與智能化。因此，鐵路通信事業(yè)應(yīng)當緊跟時代發(fā)展的潮流，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展不僅是鐵路工作順利開展的保障，也是提高客戶體驗的重要功能性需求，更是順應(yīng)時代發(fā)展趨勢的技術(shù)保障。因此，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)作為道路交通中的必要功能，應(yīng)當緊跟時代潮流，強化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研發(fā)與組合，通過優(yōu)勢互補來實現(xiàn)其快速高效的發(fā)展，為旅客們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。除此之外，在鐵路通信系統(tǒng)不斷發(fā)展的過程中，技術(shù)人員和管理人員也應(yīng)當強化應(yīng)急預(yù)防措施的規(guī)范，充分考慮可能發(fā)生的緊急情況，規(guī)劃好風(fēng)險控制措施，全力保障鐵路事業(yè)的穩(wěn)固性和可持續(xù)性。

[1]王西龍.鐵路通信工程中的無線接入技術(shù)[J].中國新通信，2013（13）：94～95.

[2]董靜.淺談鐵路通信工程中的無線接入網(wǎng)技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2011（06）：59.

[3]饒 俊.論鐵路通信工程應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)[J].中國新通信，2013（18）：126.

TN913

A

1004-7344（2016）04-0277-02

2016-1-2

陸中偉（1975-），男，湖南長沙人，大專，從事鐵路通信工程管理工作。