對(duì)中國(guó)鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)的認(rèn)識(shí)(全文)

1、對(duì)ZG鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)的認(rèn)識(shí)Summry：Withthedevelopmentofhigh-speedrilwy，thetrin-wysidebrodbnddteservicesbsedonpssengersisbecomingtheminprtofhigh-speedrilwybrodbndwirelessccessbusinesses.NowtheLTEtechnologyisnideltechnologyforthetrin-wysidebrodbndwirelesscommuniction.Itnotonlycnprovidethesfendrelibletrin-wysidebr

2、odbndwirelesscommuniction，butlsobethedirectionofthedevelopmentofthetrin-wysidebrodbndwirelesscommuniction.tthesmetime，ittllieswiththegrdultcticsndprocedurefromtheGSM-RtoLTE-RdefinedbytheInterntionlUnionofRilwys.Keyword：ChinRilwy;MobileCommuniction;brodbndwirelessccess;trin-wysidecommuniction;LTE1.概述

3、我國(guó)的鐵路事業(yè)正在以高速鐵路的建設(shè)為核心穩(wěn)步向前進(jìn)展，目前我國(guó)的高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)居世界首位。根據(jù)調(diào)整后的中長(zhǎng)期鐵路XX規(guī)劃，到20XX年，ZG高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到1.9萬(wàn)公里，到20XX年，ZG鐵路營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到12萬(wàn)公里以上，快速客運(yùn)XX基本覆蓋ZG省會(huì)及50萬(wàn)以上人口城市。同時(shí)，隨著各種社交XX絡(luò)平臺(tái)、移動(dòng)多媒體技術(shù)的進(jìn)展，鐵路乘客對(duì)于寬帶XX絡(luò)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。然而，在高速移動(dòng)場(chǎng)景下（速度不低于300km/h），移動(dòng)通信技術(shù)存在未能滿足用戶實(shí)際業(yè)務(wù)需求的情況。歸根到底是由于高速鐵路的特點(diǎn)給移動(dòng)通信所帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)包括：（1）由于高速移動(dòng)帶來(lái)的多普勒效應(yīng)，造成接收成功率或

4、TOC o 1-5 h z 吞吐率下降;（2）由于高速列車獨(dú)特的車體材料及設(shè)計(jì)帶來(lái)信號(hào)的穿透損耗，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)大幅下降;（3）用戶多，需要的XX絡(luò)帶寬大，以CRH5型高速16節(jié)編組列車為例，其滿員人數(shù)為1244人，高速移動(dòng)終端用戶集中分布在車內(nèi)，且隨著列車同步高速運(yùn)動(dòng)，用戶的切換、小區(qū)重選等行為都非常集中，無(wú)線XX絡(luò)資源的使用呈突發(fā)性;（4）高速移動(dòng)使用戶經(jīng)過(guò)一個(gè)小區(qū)的時(shí)間往往很短，信令、業(yè)務(wù)時(shí)延對(duì)用戶在無(wú)線XX絡(luò)中的移動(dòng)性能影響很大;短時(shí)間內(nèi)頻繁的小區(qū)間切換、重選等。（5）高速移動(dòng)用戶呈鏈型帶狀分布。鐵路移動(dòng)通信進(jìn)展現(xiàn)狀專用移動(dòng)通信目前我國(guó)的鐵路專用移動(dòng)通信采納450MHz無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)，并在

5、逐步向900MHzGSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)過(guò)渡。根據(jù)工信部無(wú)20XX157號(hào)文件要求，450MHz470MHz將作為IMT業(yè)務(wù)未來(lái)使用頻段而收回，“對(duì)于鐵路、公安、人防等部門及其他有設(shè)臺(tái)手續(xù)的用戶，應(yīng)積極引導(dǎo)其使用公眾對(duì)講機(jī)頻點(diǎn)或其他符合規(guī)劃的對(duì)講機(jī)頻段”。因此，ZG鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)將在近期完成向GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的過(guò)渡。目前的GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠完成列車無(wú)線調(diào)度通信，區(qū)間、站場(chǎng)、公務(wù)移動(dòng)通信，應(yīng)急語(yǔ)音通信，機(jī)車監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)?；贕SM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)完成的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)武廣、鄭西、京滬等高速鐵路的成功開通、運(yùn)營(yíng)，鐵路移動(dòng)通信在鐵路運(yùn)輸中發(fā)揮著越來(lái)越重要

6、的作用。同時(shí)，我國(guó)在國(guó)際GSM-R標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了一些特別應(yīng)用，如利用通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS）XX絡(luò)實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令和車次號(hào)無(wú)線傳送等業(yè)務(wù)，與有線調(diào)度通信系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有線、無(wú)線通信相統(tǒng)一的調(diào)度通信等業(yè)務(wù)。但是隨著鐵路運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)展及高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，對(duì)車地寬帶通信也提出更高的要求，而GSM-R作為一種窄帶移動(dòng)通信，無(wú)法滿足鐵路未來(lái)進(jìn)展對(duì)鐵路車地寬帶通信的需求，因此，現(xiàn)在的鐵路移動(dòng)通信還需要進(jìn)展及演進(jìn)。公眾移動(dòng)通信鐵路乘客主要依靠三大運(yùn)營(yíng)商的既有無(wú)線XX絡(luò)來(lái)提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，目前各大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在部分鐵路沿線的公眾移動(dòng)通信弱場(chǎng)區(qū)設(shè)置了補(bǔ)充覆蓋設(shè)施，如隧道內(nèi)、復(fù)雜地形地區(qū)等。依靠直放站、分

7、布式基站和漏泄電纜、天線等設(shè)備，提高了乘客們的使用便利度。但是不同運(yùn)營(yíng)商的XX絡(luò)分布、XX絡(luò)成熟度以及技術(shù)特點(diǎn)不同，對(duì)多普勒效應(yīng)的敏感程度不同，故而對(duì)高速移動(dòng)的用戶服務(wù)質(zhì)量有所不同。一般情況下，當(dāng)列車在250km/h以下速度運(yùn)行時(shí)，受多普勒效應(yīng)的影響較小，XX絡(luò)的通話、短信業(yè)務(wù)不太受影響;當(dāng)列車在250km/h以上速度運(yùn)行時(shí)，受多普勒效應(yīng)的影響較大，接通率大幅降低，掉話率大幅增加，無(wú)線信號(hào)質(zhì)量下降，移動(dòng)終端脫XX情況嚴(yán)峻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本不能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，高速鐵路客車還要面臨頻繁切換、切換區(qū)域不夠以及車體損耗大等影響移動(dòng)通信XX絡(luò)正常使用的因素。鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)未來(lái)高速鐵路專有業(yè)務(wù)有著巨大的潛

8、在需求，為滿足鐵路應(yīng)用需求的增長(zhǎng)，同時(shí)鐵路業(yè)務(wù)的通信也有極高的安全性要求。因此，鐵路業(yè)務(wù)不應(yīng)由公XX承載，而應(yīng)建設(shè)鐵路專用的高速寬帶無(wú)線通信XX。我國(guó)當(dāng)前使用的GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)在歐洲等GJ和地區(qū)得到了廣泛使用，但是該系統(tǒng)的傳輸帶寬僅有270kbps左右，受限于無(wú)線鏈路速率，車載設(shè)備與地面設(shè)備之間缺乏有效的數(shù)據(jù)溝通媒介，一些車地之間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)難以開展。因此需要部署更先進(jìn)的鐵路無(wú)線通信XX,提供車載與地面端的可靠寬帶通信通道。目前有4種寬帶無(wú)線接入技術(shù)，即WIFI(WirelessFidelity)、WiMX、3G(3rdGenertion)和LTE技術(shù)。WIFI技術(shù)WIFI即無(wú)線保

9、真，又稱WLN。WLN標(biāo)準(zhǔn)主要包括802.11、802.11b、802.11g、802.11n等。802.11采納5GHz的頻段，其速率最高達(dá)54Mbps，采納OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，無(wú)障礙的接入距離為3050m;802.11b采納2.4GHz的頻段，可支持11Mbps的共享接入速率，覆蓋范圍100m;802.11g其實(shí)是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，既能適應(yīng)802.11標(biāo)準(zhǔn)，又符合802.11b標(biāo)準(zhǔn)，其速率最高達(dá)54Mbps，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。802.11n計(jì)劃將WLN的傳輸速率由54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達(dá)320Mbps。3.2WiMX技術(shù)W

10、iMX即全球微波互聯(lián)接入。WiMX系統(tǒng)主要有兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足固定寬帶無(wú)線接入的WiMX802.16d標(biāo)準(zhǔn)，滿足固定和移動(dòng)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)WiMX802.16e標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)用戶在車速移動(dòng)狀態(tài)下的寬帶接入并接入IP核心XX，主要面向用戶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可以提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。WiMX的技術(shù)特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)50km的無(wú)線信號(hào)傳輸距離;能夠提供最高75Mbps接入速度;支持250km/h移動(dòng)業(yè)務(wù);能夠提供電信級(jí)的多媒體通信服務(wù)。3.33G技術(shù)3G第三代移動(dòng)通信，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在2000年5月確定的無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，但是國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）已經(jīng)明確表示目前的3G技術(shù)不適用于鐵路。3.4LTE技術(shù)

11、LTE長(zhǎng)期演進(jìn)，也被通俗的稱為3.9G，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。LTE峰值速率下行達(dá)到100Mbps，上行50Mbps。改善小區(qū)邊緣用戶的性能;提高小區(qū)容量;降低系統(tǒng)延遲;支持100km半徑的小區(qū)覆蓋;能夠?yàn)?50km/h高速移動(dòng)用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)。3.5分析比較（1）WIFI技術(shù)頻率資源緊張、移動(dòng)性差、覆蓋半徑小。（2）WiMX技術(shù)存在很多優(yōu)勢(shì)，但是從標(biāo)準(zhǔn)來(lái)講WiMx技術(shù)是不能支持用戶在移動(dòng)過(guò)程中無(wú)縫切換。WiMX陣營(yíng)把解決這個(gè)問(wèn)題的希望寄予于未來(lái)的802.16m標(biāo)準(zhǔn)上，而16m的進(jìn)展情況還存在不確定因素。（下轉(zhuǎn)封三）（上接第144頁(yè)）（3）3G技術(shù)并不適用于鐵路

12、。（4）LTE技術(shù)是目前比較理想的技術(shù)，既能滿足寬帶無(wú)線通信安全性、可靠的要求，又能滿足無(wú)線通信的平滑演進(jìn)策略。UIC認(rèn)為，已安裝的GSM-R系統(tǒng)可以強(qiáng)化其應(yīng)用，同時(shí)鐵路部門也應(yīng)大膽創(chuàng)新，向LTE-R演進(jìn)是GSM-R進(jìn)展的必定趨勢(shì)。LTE能夠提供簡(jiǎn)單、高效、低時(shí)延、低造價(jià)的XX絡(luò)，同時(shí)可以提供安全的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。另外，LTE基于全I(xiàn)P的XX絡(luò)架構(gòu)，同意電信運(yùn)營(yíng)商和鐵路運(yùn)營(yíng)商共同開發(fā)統(tǒng)一的車地通信系統(tǒng)，并重用已部署的站點(diǎn)和設(shè)備，節(jié)省投資成本。目前，UIC正在積極研究GSM-R向LTE-R的演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，確保GSM-R的生命周期隨電信技術(shù)的不斷進(jìn)展而獲得延長(zhǎng)。LTEXX絡(luò)在鐵路上的應(yīng)用有以下幾個(gè)方向

13、：(1)LTE宏基站覆蓋依舊沿用現(xiàn)有移動(dòng)通信覆蓋方案，基站采納傳統(tǒng)建設(shè)方式，鐵路專用移動(dòng)通信與公眾通信分開建設(shè)治理，與低速場(chǎng)景合為一體統(tǒng)一地由室外宏蜂窩大XX提供覆蓋。對(duì)于高速鐵路，此種建設(shè)方式需考慮高速移動(dòng)的列車所產(chǎn)生的嚴(yán)峻多普勒頻移現(xiàn)象，優(yōu)化頻移計(jì)算方式，同時(shí)還需保證足夠的切換時(shí)間，即覆蓋重疊區(qū)長(zhǎng)度能夠滿足用戶成功完成切換。對(duì)于現(xiàn)有300公里時(shí)速的高速列車，需要保證6秒的切換時(shí)間及另外6秒備用切換時(shí)間，即12秒覆蓋重疊區(qū)，長(zhǎng)度約為1000m;對(duì)于350公里時(shí)速的高速列車，則需要1167m。另外，LTE基站的覆蓋范圍較小，高速移動(dòng)的列車會(huì)導(dǎo)致頻繁的小區(qū)切換，降低用戶的使用便利度，同時(shí)，動(dòng)車組

14、車體的穿透損耗很大，普遍大于25dB，進(jìn)一步降低了車內(nèi)的信號(hào)質(zhì)量。LTE分布式基站覆蓋通過(guò)分布式基站拓展小區(qū)的覆蓋區(qū)域，此種建設(shè)方式能夠改善高速鐵路列車的頻繁切換問(wèn)題，而且能夠保證足夠的覆蓋重疊區(qū)，但是同樣需要面對(duì)強(qiáng)烈的多普勒頻移、動(dòng)車組車體穿透損耗大的問(wèn)題。同時(shí)，為了降低建設(shè)成本及防止重復(fù)建設(shè)，需要合并各大運(yùn)營(yíng)商的XX絡(luò)，采納統(tǒng)一的分布式基站覆蓋鐵路沿線，設(shè)備的建設(shè)出資及后期治理需要各大運(yùn)營(yíng)商以及鐵路治理方進(jìn)行溝通確定。（3）車載LTE微基站覆蓋采納車載微基站的方式，通過(guò)車地回傳系統(tǒng)，在列車內(nèi)部實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的移動(dòng)通信XX絡(luò)覆蓋，為旅客提供多種無(wú)線XX絡(luò)的覆蓋。在地面端，整合各大運(yùn)營(yíng)商以及鐵路專用

15、通信XX絡(luò)制式的基站，建立統(tǒng)一的車地通信基站。在列車端，設(shè)置車載綜合接入系統(tǒng)，整合多制式基站、視頻監(jiān)控、電視轉(zhuǎn)播、WIFI及寬帶接入功能，能夠支持各種無(wú)線接入方式和提供車廂內(nèi)各種信息化服務(wù)功能。車地回傳系統(tǒng)主要完成車地之問(wèn)的無(wú)線高速寬帶回傳，還可為行車安全及其它旅客信息化服務(wù)提供車地問(wèn)的寬帶接入功能。最后，通過(guò)地面綜合XX關(guān)將各大運(yùn)營(yíng)商、鐵路專用XX絡(luò)及其他XX絡(luò)整合，與列車建立高效的寬帶接入通道。這就解決了高速鐵路場(chǎng)景下多普勒頻偏、移動(dòng)性治理、XX絡(luò)容量受限及車廂穿透損耗等問(wèn)題，有效提升高速移動(dòng)場(chǎng)景下終端用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)還可實(shí)現(xiàn)資源共建共享、節(jié)約投資、節(jié)約能源。此種建設(shè)方式很好地解決了動(dòng)車組列車車體損耗大、頻繁的小區(qū)切換、重疊區(qū)的設(shè)計(jì)、強(qiáng)烈的多普勒頻移特別場(chǎng)景的XX絡(luò)覆蓋問(wèn)題，使用專XX覆蓋。但是同樣，設(shè)備的建設(shè)出資及后期治理需要各大運(yùn)營(yíng)