关于我国铁路通信无线接入技术的探讨

摘要 目前，随着武广、京沪、郑武高铁的开通运营，铁路已经进入了一个高速化的时代，铁路通信技术也面临着巨大的挑战。中国的铁路无线通信技术经过了固定通信网、集群移动通信网，再到如今的GSM-R系统，这些网络技术的应用，都是在保证铁路通信要求的前提下，尽量为出行的旅客以及网络覆盖区域的用户提供高质量，方便，快捷的服务。未来铁路无线通信的发展方向是第三代CDMA。

关键词 铁路通信；集群移动通信；GSM-R

中图分类号 U285文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2012)101-0221-01

1 铁路通信接入网简介

通信网按网络功能分为三大部分：传输网、交换网和接入网。传输网和交换网统称为骨干网，接入网则是指通信网中骨干网到用户终端之间的所有设备，通常包括用户线传输系统、复用设备、交叉连接设备或用户/网络终端设备。接入网的接入方式包括有线接入网技术（普通电话线接入（ADSL）、光纤接入（FTTH）、光纤同轴电缆（HFC）、混合接入、无线接入等。

铁路专用通信网是把铁路各级指挥、管理机构和车站、车场、工区以及机车司机、车长及沿线作业人员等用户沟通起来，根据需要相互间灵活地传输、交换、处理各种信息的综合性专用通信网络。铁路专用通信网不同于公用网，公用网中，固定用户占有很大一部分比例，这部分用户位置固定，网络相对稳定，而铁路通信网是为旅客和铁路公务、应急抢险、行车维修等人员提供及时可靠的通信，通过提高服务等级和运输效率，保证列车的安全，达到高效运营而建立的。它是一种集列车公务通信和区间移动作业通信为一体的列车移动通信系统。铁路通信中，由于列车运动速度很快，尤其是高铁的投入使用，使得中国铁路迈入了高速行驶的时代，因而无线（移动通信）接入网在铁路通信网中占有相当大的比重。当然，固定位置的车站、单位以及各种固定设施之间的通信方式，首选方案还是采用SDH光同步数字传输设备进行组建，同时考虑采用ATM交换以及网络IP通信等先进技术来构成通信主干网及光纤用户接入网。

2 我国铁路无线通信的发展与应用

1）铁路通信网引入无线接入技术之后，最先使用的无线技术采用的单信道模拟制式无线通信设备，主要是为满足话音通信设计的，它的频段和频点固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用，各个部门之间不能相互共享，造成频率资源的极大浪费，该系统是个开放系统，并未作任何鉴权加密处理，对用户无需进行身份识别，因此话音业务可以被接收和窃听，给行车带了极大的隐患。之后，无线接入技术有了一定的发展，无线接入部分采用了400 MHz无线列调系统，它完成车站值班员与进入其管辖区段的列车车长以及列车司机之间的通话联系，当列车即将进站或即将出站时，这些通话才进行。否则如果没有特殊的情况，则在列车运行于区间时，通话一般不进行。

2）随着中国的铁路事业在各个方面的迅速发展，从前单一的无线列调系统已经远远不能满足铁路无线通信的需要，这样就迫切需要建设一套适合于铁路现代化运营指挥需要的先进的无线通信系统。这一系统采用了第二代移动通信技术，实现了小区制，利用集群通信方式、GSM（全球移动通信系统）移动通信方式、CDMA移动通信方式，实现调度中心与车站值班员之间、车站值班员与列车司机之间、列车司机与调度中心之间的通话功能、线路管理区间的公务移动通信功能，同时还实现调度中心与列车司机室之间实时的双向数据通信功能。

但是这一系统具有一定的缺点，主要包括采用动态的频率分配，没有考虑与周围公用网的有效融合问题，没有先进的路由合理选择功能，并且在建立通路和自动过网时存在信息丢失现象，保密性不强，容易受干扰等，这些缺点对于话音通信的影响不大，但是会对列车与调度指挥中心之间的实时双向数据通信造成较大的误码，因而对于要求较高数据通信误码率的场合并不适合。

3）随着我国铁路信息化建设的不断发展，2009年12月，武广高铁的通车运营，2011年6月，京沪高铁开通、2012年9月，郑武高铁运行，这标志着中国已经进入了高速铁路发展的时代，这也预示着中国的铁路通信网必须具有更强的保障铁路安全运营的通信功能，以适应高速列车通信的需求，使旅客和网络覆盖区的广大用户方便地享受信息的服务。比如随时随地的提供铁路客货运输资讯信息、订购火车票等服务，在列车就能享受语音、传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务。GSM-R技术就应运而生了。

GSM-R（GSMforRailways）通信技术起源于欧洲，是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。 它在GSM Phase2+的规范协议的高级语音呼叫功能，如组呼、广播呼叫、多优先级抢占和强拆业务的基础上，加入了基于位置寻址和功能寻址等功能，主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻址和旅客服务。目前，广深港高铁、青藏线、大秦线、胶济线、郑西线、京沪高铁、郑武高铁等铁路线路均采用了GSM-R技术。

任何一种系统都会有其不完善的地方，GSM-R也不例外，它存在有四个问题：①无线传播：由于无线信号是不稳定和多变的，如何保证各种环境下无线覆盖的连续性在网络规划设计上有待实践，如何克服因为列车速度的提高，逐步增大的多普勒频移，这些都需要进一步的改进和研究。

②和列车控制系统的有效结合：列车控制系统是客运专线乃至未来高速铁路建设项目中的关键部分，我国正在实现的中国列车控制系统规范CTCS3/4级，当前已实现的时速约为300千米/小时-350千米/小时，如何在更高速的客运专线上利用GSM-R系统高可靠性地实现列车控制信号的车-地传送以及在重载货运列车上实现多机车同步操作都是需要进一步研究的。

③GPRS/EDGE在GSM-R中的进一步应用：GSM-R可以利用GPRS/EDGE传输非实时的数据，但必须解决高速情况下高误码引起的传输效率下降的问题。

④GSM-R和3G网络的结合， 我国已经分别发放了TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000三种3G通信制式，3G制式具有更高的传送效率、更强的抗干扰能力、更高的网络性能，特别是TD-SCDMA制式，是由我国占主导地位的通信制式，如果能将GSM-R平行搬移到TD-SCDMA上，无论从网络的安全性还是促进民族产业的发展，都有着巨大的提升空间。

3 铁路无线通信网的未来发展方向

未来，铁路通信网应该是向着与公众网相融合的方向，使得用户无论是在运行中的列车上，还是在铁路网的覆盖区域均能够通过铁路通信网进行如同办公室一样方便的信息交流，而满足这一要求，现行的GSM-R技术还需要进一步的完善，从现在的发展情况来看，唯有第三代CDMA（）能满足这一要求，因此，铁路通信的无线接入技术部分的发展方向也就是TD-SCDMA。

参考文献

[1]浅析GSM-R发展尚需解决的问题[J].数字铁路网通信.

[2]刘建军.无线接入技术在铁路通信中的应用和发展[J].

[3]曹志刚,钱亚生.现代通信原理[J].清华大学出版社.

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