鐵路站場無線通信技術探析(共4644字)

1、鐵路站場無線通信技術探析（共4644字）1鐵路站場無線通信技術運用及發(fā)展目前，根據(jù)鐵路總公司的技術政策，無線列調通信主要選 擇450mhz無線通信系統(tǒng)和gsm-r移動通信系統(tǒng)之一。站場 常規(guī)無線通信主要采用400mhz無線電臺、400mhz數(shù)字集群 等實現(xiàn)站場各類業(yè)務的無線通信。隨著無線通信技術發(fā)展, 450mhz無線電臺在鐵路列車無線調度通信系統(tǒng)應用中將逐 漸被其他技術替代。鐵路總公司將lte無線通信技術作為下 一代鐵路列車無線調度通信技術正在展開應用技術研究。1.1數(shù)字無線電臺應用目前，鐵路常用的數(shù)字無線電臺主要有450mhz、400mhz數(shù) 字無線電臺。450mhz數(shù)字無線電臺主要用于普

2、速鐵路列車無 線調度通信、調度命令和無線車次號校核信息傳送，400mhz 數(shù)字無線電臺主要用于站場常規(guī)無線通信。國家規(guī)定給鐵路 的450mhz、400mhz頻點有限，需要各鐵路局申請額外頻點 才能滿足站場無線對講業(yè)務需求。鐵路總公司鐵運函 2014j31號要求，貨車列尾裝置可采用gsm-r/400mhz雙模 列尾裝置，在非gsm-r鐵路區(qū)段，列尾無線通信使用400mhz 頻率;站場無線調車繼續(xù)使用鐵路專用的400mhz頻段頻率。 在編組站，規(guī)劃分配的400mhz專用頻率資源不足，無法滿 足運用需求時，由各鐵路局無線電主管部門負責向屬地省級 無線電管理部門申請400mhz額外的頻率。對于當前使用

3、 450470mhz頻段頻率用于鐵路養(yǎng)護維修、生產組織、監(jiān)控 監(jiān)測、公安保衛(wèi)、應急保障等各類區(qū)域性普通無線電對講通 信業(yè)務，應結合更新改造退出450470mhz頻率。需要繼續(xù) 使用的業(yè)務，由鐵路局統(tǒng)一向屬地省級無線管理部門申請 400mhz、150mhz. 160mhz的頻率。鐵路總公司規(guī)定，對涉及 車地人員之間相互通信的業(yè)務，為簡化終端設備的配置，宜 優(yōu)先規(guī)劃申請400mhz頻率，以便與總公司規(guī)劃的跨局通信 業(yè)務頻率工作在同一頻段。站場所有業(yè)務采用無線電臺通信, 則會造成無線設備設置分散、數(shù)量多、無法集中維護和管理。 而且，無線電臺通信不適應高速率、高帶寬的車地數(shù)據(jù)信息 業(yè)務傳送，不能滿足未

4、來站場的自動化、智能化、高帶寬業(yè) 務發(fā)展需求。1. 2數(shù)字集群無線通信技術應用集群通信，即無線專用調度通信系統(tǒng)，早期，集群通信從“一對一”的對講機形式、同頻單工組網(wǎng)形式、異頻雙工組 網(wǎng)形式以及進一步帶選呼的系統(tǒng)，發(fā)展到多信道用戶共享的 調度系統(tǒng)，并在政府部門、警務、鐵路、地鐵、電力、民航 等各行各業(yè)的指揮調度中發(fā)揮了重要作用。國際上數(shù)字集群 調度系統(tǒng)主要有tetra、iden和fhma3種較為先進的技術體 制，由于這3種技術體制構成的無線通信系統(tǒng)互通性不太理 想，主要用于地鐵、航空、公安等專網(wǎng)應用，未在鐵路領域 獲得推廣應用。近年來，隨著數(shù)字移動無線電標準（dmr） 制定，我國無線設備供貨商根

5、據(jù)數(shù)字移動無線電標準（dmr） 為各企業(yè)用戶提供dmr數(shù)字集群系統(tǒng)設備。dmr標準是完全 公開的標準，國內擁有眾多供應商支持，國內設備廠家生產 的400mhz的dmr數(shù)字集群系統(tǒng)已在部分鐵路站場獲得應用。 鐵路使用的400mhz的dmr數(shù)字集群系統(tǒng)主要采用403 470mhz頻段的專用頻點，通過數(shù)字通道實現(xiàn)基站與ip控制 服務器間的連接，控制臺、運用服務器與ip控制服務器連 接，構成站場無線通信平臺，可提供同頻單工或異頻雙工方 式，根據(jù)站場業(yè)務特性要求進行業(yè)務與頻點綁定，也可以各 業(yè)務采用公共頻點通信。400mhz的dmr數(shù)字集群無線通信系 統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)移動人員間點對點對講功能，以及移動終

6、 端與固定終端或移動終端與移動終端間的點對點低速率數(shù) 據(jù)信息傳送。站場所有業(yè)務釆用400mhz集群無線通信，其 無線設備可以集中設置、減少設備數(shù)量、并能集中維護和管 理，最適用于解決站場平面調車業(yè)務和無線對講業(yè)務，以及 綜合自動化sam系統(tǒng)車地信息傳送。但是，不適應高速率、 高帶寬的車地數(shù)據(jù)信息業(yè)務傳送，頻點也受限于國家規(guī)定給 鐵路的400mhz頻點，系統(tǒng)能提供的業(yè)務容量有限。1. 3gsm-r移動通信技術應用gsm-r數(shù)字移動通信技術作為中國鐵路列車無線通信主要 采用的技術，鐵路總公司已建立了一整套相關標準和規(guī)定。 在中國高速鐵路、客運專線、重載鐵路、城際鐵路或部分普 速鐵路均選擇gsm-r

7、數(shù)字移動通信技術構建鐵路無線通信系 統(tǒng)，主要用于列車無線調度語音通信，以及調度命令、車次 號校核、列控信息、機車同步操控等數(shù)據(jù)信息傳送。gsm-r 系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（sss）、移動智能網(wǎng)子系統(tǒng)（in）、 通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（gprs）、無線子系統(tǒng)（bss）、無 線終端、運營與支撐子系統(tǒng)（0ss）等部分。其中，移動智 能網(wǎng)子系統(tǒng)（in）由鐵路總公司統(tǒng)一設置2套，互為冗余, 作為全路gsm-r系統(tǒng)共用。在鐵路總公司各鐵路局設置移動 交換子系統(tǒng)（sss）、通用分組無線業(yè)務子系統(tǒng)（gprs）、運 營與支撐子系統(tǒng)（0ss）各1套設備，根據(jù)用戶需求在鐵路 沿線、車站、樞紐設置無線子系統(tǒng)（bss）

8、,配置相應的無線 終端設備。雖然，gsm-r數(shù)字移動通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)鐵路沿 線和車站統(tǒng)一的綜合無線通信系統(tǒng)平臺，提供列車無線調度 通信、站場常規(guī)無線通信語音和低速數(shù)據(jù)信息傳送，設備能 集中維護和管理。但是，由于gsm-r數(shù)字移動通信系統(tǒng)的頻 點有限，站場所有業(yè)務采用gsm-r的系統(tǒng)實現(xiàn)會造成信道占 用很大，現(xiàn)有的頻點不夠使用，當站場靠近正線鐵路或通過 正線列車時，會對列車調度指揮系統(tǒng)產生影響。因此，gsm-r 數(shù)字移動通信系統(tǒng)未被全面應用于站場常規(guī)無線通信業(yè)務。 目前，只能適用于解決站場部分語音業(yè)務，以及低速率、時 延要求不高的數(shù)據(jù)信息傳送。1. 4wlan無線局域網(wǎng)技術應用wlan無線局域網(wǎng)

9、是指利用無線通信技術在一定的局部范圍 內建立的網(wǎng)絡，屬于計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產 物。wlan無線局域網(wǎng)技術使用戶擺脫各種線路的束縛，可以 隨時隨地接入網(wǎng)絡。wlan （wi-fi）無線通信可采用2. 4ghz 或者5. 8ghz通信頻段。在鐵路領域，wlan無線局域網(wǎng)技術 主要應用在編組站綜合自動化車地數(shù)據(jù)信息無線傳送。釆用 2. 4ghz頻段和ieee802. llg、ieee802. un標準的設備進行 組網(wǎng)，實現(xiàn)綜合自動化cips調機業(yè)務等信息傳送需求。綜 合自動化wlan無線局域網(wǎng)系統(tǒng)主要由wlan終端設備、接入 點設備（ap）、接入控制點設備（ac）、portal服務器、

10、radius 認證服務器、用戶認證信息數(shù)據(jù)庫、業(yè)務運營支撐系統(tǒng)等組 成。由于wlan無線局域網(wǎng)頻點是公眾頻點，將會受到外界 終端設備的干擾，列車遮擋物影響，以及缺乏站場無線對講 業(yè)務、無線調車等業(yè)務的終端設備支持。因此，wlan無線局 域網(wǎng)不適用于涉及行車安全的鐵路調車業(yè)務，不適應未來站 場業(yè)務發(fā)展需求。1. 5lte移動通信技術應用lte移動通信技術是鐵路下一代寬帶無線通信技術發(fā)展方 向，比較適用于寬帶數(shù)據(jù)信息無線傳輸。lte有td-lte與 fd-lte兩種不同的制式，雖然總體上都滿足大帶寬的數(shù)據(jù)通 信需求，但也存在很多不同。fd-lte是在分離的兩個對稱頻 率信道上進行接收和發(fā)送，依靠頻

11、率來區(qū)分上下行鏈路。 td-lte是用時間來分離接收和發(fā)送信道，接收和發(fā)送使用同 一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，可以根據(jù)上下行的 數(shù)據(jù)大小動態(tài)進行分配，對于頻率信道的利用率更好。未來 鐵路移動通信采用td-lte的概率較大。目前，在朔黃鐵路 已引入td-lte集群技術應用于列車同步操控、列車無線調 度通信系統(tǒng)構成；在部分鐵路局站引入td-lte集群技術應 用于站場貨檢、車號等無線對講和作業(yè)信息傳送；在鄭州地 鐵引入td-lte集群技術用于車地間pis信息和視頻監(jiān)控圖 像傳送。工信部根據(jù)中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定 及我國頻譜使用情況，確定使用14471467mhz頻段建設時 分雙工(

12、tdd)工作方式的寬帶數(shù)字集群專網(wǎng)系統(tǒng)。而1785 1805mhz頻段，則主要用于本地公眾網(wǎng)接入，對確有需要的 本地專網(wǎng)也可用于無線接入，具體頻率指配和無線電臺站管 理工作，由各省、自治區(qū)、直轄市無線電管理機構負責。在 同一地區(qū)給一具有無線接入業(yè)務經(jīng)營權的公眾網(wǎng)運營商或 專網(wǎng)單位指配的頻率寬帶一般不超過5mhz。未來，在鐵路領 域，可以考慮申請使用17851805mhz頻段的5mhz帶寬用 于站場無線通信業(yè)務。td-lte支持1. 8g/1. 4g/400m專用頻 段，覆蓋增強算法、高增益定向天線、高終端發(fā)射功率，多 方式天線組網(wǎng)otd-lte移動通信系統(tǒng)移動性好，支持350km/h, 具有完

13、善的qos業(yè)務保障，可二次開發(fā)定制終端、調度臺、 無線通信模塊等；可提供調度通信語音業(yè)務、低速率或高速 率數(shù)據(jù)信息傳送業(yè)務，是一個比較完善的綜合無線通信系統(tǒng) 解決方案。lte移動通信技術在鐵路調度通信業(yè)務中的應用 正在研究開發(fā)階段，在站場或編組站中的無線調車、無線對 講、綜合自動化信息無線傳送系統(tǒng)中尚未被應用開發(fā)。2未來站場綜合無線通信系統(tǒng)技術選擇站場或編組站作業(yè)范圍比較獨立，技術作業(yè)業(yè)務較多，綜 合上述幾種無線通信技術應用介紹，以及應用于站場多種業(yè) 務情況下的可適用性進行分析，結合無線通信技術發(fā)展，選 擇td-lte移動通信技術作為未來站場綜合無線通信技術。 td-lte移動通信技術已在鐵路

14、和地鐵領域獲得應用，具有技 術實用性和先進性，系統(tǒng)安全可靠，具備集中監(jiān)測和維護管 理，能滿足站場各類業(yè)務綜合承載能力和未來各業(yè)務信息化、 智能化發(fā)展需求。鐵路局可以申請使用17851805mhz頻段 的5mhz帶寬合法頻點用于站場無線通信業(yè)務。站場無線通 信使用td-lte數(shù)字集群系統(tǒng)，可將公網(wǎng)mme、hss、s-gw以 及p-gw等多個網(wǎng)元合并為一個網(wǎng)元ecn,使其小型化，降低 核心網(wǎng)成本，可以有效的節(jié)約近期工程投資，為將來鐵路正 線引入lte移動通信系統(tǒng)應用預留互聯(lián)互通條件。td-lte數(shù) 字集群通信系統(tǒng)主要由核心網(wǎng)節(jié)點、無線子系統(tǒng)和無線終端 組成。其中，核心網(wǎng)節(jié)點設置td-lte核心網(wǎng)設備，核心網(wǎng) 設備通過交換機等設備與各種業(yè)務應用服務器相連；無線子 系統(tǒng)根據(jù)站場覆蓋和業(yè)務需求在鐵路站場內設置，無線子系 統(tǒng)設備包括lte基站設備bbu (basebandunit)和rru (radioremoteunit)設備；根據(jù)需要配置相應的無線終端。td-lte系統(tǒng)組網(wǎng)方案結構。3結束語td-lte數(shù)字集群