時間：2023-03-16 15:48:32
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城際鐵路通信系統承載的主要業務，有電路域數據話音業務和分組域數據業務。具體如表1所示。電路域數據話音業務對實時性要求較高，又要十分準確地傳遞信息，具有最高或者較高的優先級；分組域數據業務對實時性要求較低（與電路域業務相比），突發性強，有一定的數據量。本文將跨層設計應用于城際鐵路無線通信系統中，根據業務類型的不同，在物理層和鏈路層進行AMC－HARQ跨層優化設計。AMC－HARQ跨層自適應傳輸的系統模型如圖1所示。
物理層釆用自適應調制編碼技術，根據業務類型分類，制定M種調制方式和編碼方式。首先，接收端通過信道測量技術，估計出信道質量信息，并通過反饋信道，將信道質量信息反饋給發送端；然后，發送端根據接收到的信道質量，選擇下次傳輸要使用的調制編碼階數。MAC層采用同步并行停等協議即HARQ協議。首先對各數據幀分別進行CRC編碼，級聯構成數據幀進入物理層。物理層使用FEC編碼對整個數據幀進行編碼，然后存入緩存用以進行重傳。接收端經過譯碼、CRC校驗后，回送確認幀。確認幀包含了幀確認號和重傳比特向量。
幀確認號表示鏈路層上一個按序接收的幀的序號，重傳比特向量比接收窗口長度（W）小1的比特向量，即長度為W－1。比特向量表示當前接收窗口的所有幀接收情況，如“1”表示需要重傳，“0”表示接收成功。由于重傳比特向量是接收窗口的歷史移位記錄，即使當前的確認幀因信道變化而丟失，確認幀也不應重發，因為后續的確認幀包含歷史的接收記錄。確認幀格式如圖2所示。收發雙方的鏈路層都緩存W個數據幀。發方維護發送緩存和重傳列表，發送緩存中保存著當前發送窗口中未確認的幀，重傳列表中保存了待重傳的幀序號。收方的接收緩存保存當前接收窗口中亂序的數據幀，當接收到的幀有序后，鏈路層向。
2AMC－HARQ跨層自適應傳輸性能分析
本文使用Matlab仿真工具對基于AMC－HARQ跨層自適應傳輸系統進行仿真分析，模擬信道使用瑞利衰落信道模型，每個數據包中含信息位500bit，通過1／3碼率的卷積碼，仿真包數目每次1000個，結果取6次平均值，同時假設CRC能正確校驗。在物理層，提供不調制、BPSK、QPSK、8PSK等4種傳輸模式，系統可以根據AMC中每種傳輸模式的瞬時誤包率（PER）和接收到的SNR在各種物理層傳輸模式之間的關系，自適應地選擇合適的調制編碼方式。在鏈路層，要綜合考慮時延、誤包率和吞吐量，真正滿足城際鐵路不同業務的QoS要求。設置最大重傳次數為N＝0、1、2，測試在不同干擾條件下，不同的業務類型的成功率，見圖3，圖4，圖5。可見，通過AMC－HARQ跨層自適應傳輸方案，當鏈路層重傳1次，可以在5％干擾情況下實現95％的接收成功率；鏈路層重傳2次，可以在5％干擾情況下實現99％的接收成功率，在10％干擾情況下實現94％以上的接收成功率。
1.1PDH光纖通信在鐵路通信系統中的應用
光纖通信技術之所以在鐵路通信系統里發揮重要作用，是因為當前對光纖通信技術的劃分十分精細，在各個鐵路通信系統里都會使用相應的光纖通信技術，達到最理想的通信效果。PDH光纖通信作為十分重要和關鍵的方面，能有效清除鐵路通信系統里存在的隱患以及漏洞，確保鐵路通信系統的正常與穩定。但PDH存在標準不一、復用結構過于復雜以及網絡管理功能較弱的問題，所以其難以得到長遠、有效的發展。
1.2SDH光纖通信在鐵路通信系統中的應用
SDH光纖通信在鐵路通信系統里的使用解決了PDH光纖通信使用存在的問題，并在此基礎上有所突破，讓鐵路通信系統更加穩定和流暢。借助SDH設備構成的具備自愈保護作用的環網形式，能在傳輸媒體主要信號中斷的時候自動利用自愈網及時恢復正常的通信狀態。相較于與PDH技術，SDH技術有四個顯著優點：一是網絡管理能力更強；二是比特率和接口標準均統一，讓各個廠家設備間的互聯成為了可能；三是提出“自愈網”這一新理論，能在傳輸媒體主要信號中斷時及時恢復正常；四是運用字節復接技術，簡化網絡各個支路信號。鑒于SDH光纖通信技術有諸多優點，所以在鐵路通信網發展規劃里，已經明確提出了要著重發展基于同步數字系列（SDH）基礎上的傳送網。就以xx鐵路為例，該鐵路基于新敷設20芯光纜里的其中4芯光纖基礎上，開設SDH2.5Gb/s（1+1）光同步傳輸系統為長途傳輸網，在鐵路的相應經過點均設置了SDH2.5Gb/sADM設備，并借助622Mb/s光口同接入層傳輸設備相連，發揮上聯和保護作用。此外，還借助2芯光纖開設了SDH622Mb/s（1+0）光同步傳輸系統，將其作為當地的中繼網，并在鐵路相應經過點以及新開設的各個中間站和線路新設置了SDH622Mb/s設備。
1.3DWDM光纖通信在鐵路通信系統中的應用
DWDM光纖通信技術是借助單模光纖寬帶與損耗低的特點，由多個波長構成載波，許可各個載波信道能同時在同一條光纖里傳輸，如此一來，在給定信息傳輸容量的情況西夏，就能降低所需光纖的總量。使用DWDM技術，單根光纖能傳輸的最大數據流量可以高達400Gb/s。DWDM技術最顯著的優點就是其協議與傳輸速度是沒有關聯的，以DWDM技術為基礎的網絡可以使用IP協議、以太網協議、ATM等進行數據傳輸，每秒處理數據流量在100Mb~2.5Gb之間。也就是說，以DWDM技術為基礎的網絡能在同一個激光信道上以各種傳輸速度傳輸各種類型的數據流量。當前，在國內鐵路通信網里DWDM技術得到了廣泛應用，其中滬杭-浙贛鐵路干線就是國內第一條使用DWDM光纖傳輸系統的鐵路。此外，京九、武廣等鐵路的DWDM光纖傳輸系統也在建設與使用中。就拿京九鐵路來說，京九鐵路線使用的是具有開放性的DWDM系統和設備，能兼容各種工作波長以及廠商的SDH設備。波道數量為16，波道速率基礎為每秒2.5Gb，借助京九線20芯光纜里的2芯G.652單模光纖，使用單纖單向傳輸的方式，也就是說相同波長在兩個方向上都能多次使用，光接口滿足ITU-TG.692協議的標準。
2結語
1.1SDH光纖通信在鐵路通信系統中的應用
SDH光纖通信在鐵路通信系統里的使用解決了PDH光纖通信使用存在的問題，并在此基礎上有所突破，讓鐵路通信系統更加穩定和流暢。借助SDH設備構成的具備自愈保護作用的環網形式，能在傳輸媒體主要信號中斷的時候自動利用自愈網及時恢復正常的通信狀態。相較于與PDH技術，SDH技術有四個顯著優點：一是網絡管理能力更強；二是比特率和接口標準均統一，讓各個廠家設備間的互聯成為了可能；三是提出“自愈網”這一新理論，能在傳輸媒體主要信號中斷時及時恢復正常；四是運用字節復接技術，簡化網絡各個支路信號。鑒于SDH光纖通信技術有諸多優點，所以在鐵路通信網發展規劃里，已經明確提出了要著重發展基于同步數字系列（SDH）基礎上的傳送網[2]。就以xx鐵路為例，該鐵路基于新敷設20芯光纜里的其中4芯光纖基礎上，開設SDH2.5Gb/s（1+1）光同步傳輸系統為長途傳輸網，在鐵路的相應經過點均設置了SDH2.5Gb/sADM設備，并借助622Mb/s光口同接入層傳輸設備相連，發揮上聯和保護作用。此外，還借助2芯光纖開設了SDH622Mb/s（1+0）光同步傳輸系統，將其作為當地的中繼網，并在鐵路相應經過點以及新開設的各個中間站和線路新設置了SDH622Mb/s設備。
1.2DWDM光纖通信在鐵路通信系統中的應用
DWDM光纖通信技術是借助單模光纖寬帶與損耗低的特點，由多個波長構成載波，許可各個載波信道能同時在同一條光纖里傳輸，如此一來，在給定信息傳輸容量的情況西夏，就能降低所需光纖的總量。使用DWDM技術，單根光纖能傳輸的最大數據流量可以高達400Gb/s。DWDM技術最顯著的優點就是其協議與傳輸速度是沒有關聯的，以DWDM技術為基礎的網絡可以使用IP協議、以太網協議、ATM等進行數據傳輸，每秒處理數據流量在100Mb~2.5Gb之間。也就是說，以DWDM技術為基礎的網絡能在同一個激光信道上以各種傳輸速度傳輸各種類型的數據流量。當前，在國內鐵路通信網里DWDM技術得到了廣泛應用，其中滬杭-浙贛鐵路干線就是國內第一條使用DWDM光纖傳輸系統的鐵路。此外，京九、武廣等鐵路的DWDM光纖傳輸系統也在建設與使用中。就拿京九鐵路來說，京九鐵路線使用的是具有開放性的DWDM系統和設備，能兼容各種工作波長以及廠商的SDH設備。波道數量為16，波道速率基礎為每秒2.5Gb，借助京九線20芯光纜里的2芯G.652單模光纖，使用單纖單向傳輸的方式，也就是說相同波長在兩個方向上都能多次使用，光接口滿足ITU-TG.692協議的標準。
2結語
數據網、通信網和計算機網絡基礎平臺共同組成了通信網絡基礎平臺，其中涉及多種通信業務，一方面可以發揮傳送外部業務系統信息的作用，另一方面還能夠提供IP數據互聯服務，這類服務在實效性較差的特點，但可以保障專業通道服務的安全性能。
鐵路客運專線的通信網絡基礎平臺中的通信網能夠為實現匯聚層的高效連接，不會對接入、寬帶共享進行限制，應用環形拓撲設計原理，使鐵路兩旁光纖形成環形，進一步增強網絡的安全性；而數據網又可以劃分為接入層、匯聚層及骨干層三個部分，接入層及匯聚層的路由器分別設置在鐵路通信站、車站站房或樞紐位置，具有接入遠端用戶數據業務的及匯聚數據等功能[2]。
這些功能都以業務接入網的匯聚及專線透傳性能為基礎；域名、局域網、廣域網及IP地址設計是計算機網絡設計的關鍵要素，其中在鐵路工作站通過綜合布線方式構建的局域網，可以共享通信鏈路及網絡，廣域網可以實現客運專線調度所同鐵路客運沿線基層站鏈路的連接。
二、鐵路客運專線通信網絡基礎平臺的通道要求與接口設計
在鐵路客運專線中應用通信技術，在構建的通信網絡平臺基礎上，可以將廣域連接交換變為現實，使得低速數據傳輸的穩定性大大增強，同時還可以進行相應的視頻監控和管理，加強多種業務之間的聯系，使信息交換平臺、網絡互聯更加高效化和安全化[4]。
針對網絡系統中的可變寬業務、固定帶寬業務，前者可以在基于SDH的多業務傳送平臺中借助傳輸通道完成，而后者需要將MSTP設備在原有基礎上進一步增強調度及承載性能，GSM-R移動通信平臺承載多種鐵路業務應用系統，為運輸調度指揮、設備維護及安全管理提供移動語音通信、短消息、電路域及分組域數據傳輸業務[5]。鐵路客運專線通信網絡基礎平臺的通道要求詳見表1。
三、結語
某運站處于國家鐵路運輸網和城市運輸網的樞紐位置，決定著該城市交通業的發展，是經濟發展最迅速的區域。因此，該客運站的存在使得這一城市成為了經濟發達、城市化水平高的國際化大都市，這便又反過來促進了運輸業的發展。但這一現狀的存在，也使得城市用地十分緊張，并且環境污染也比較嚴重。這便需要我們發展綠色、環保、占地面積小、運輸效率高的鐵路干線。
2客運專線通信技術介紹
現今，應用范圍較廣的數據通信網技術包括純IP技術、IP/ATMoverSDH技術、純ATM技術等。2.1純ATM技術這一技術發展的基礎是光纖網絡的成熟，在光纖基礎上設立的ATM數據網可以承載多項業務，并且能促進QOS的發展，在我國發展的也比較成熟。可是，這一技術的協議存在很大的缺點，比如IP傳輸效率過低、成本高、推廣性差等。2.2純IP技術這一技術是在前兆以太網路由器的基礎上發展起來的，所建成的純IP數據網，有著端口容量大、傳輸方便、協議便捷等多方面的優勢，不過它所產生的QOS不夠嚴謹，很多協議也不夠科學，所以安全性低、管理難度也很高。2.3IP/ATMoverSDH技術這一技術是在MSTP的基礎上發展進步的，借助光纖產生數據傳輸平臺后，再制造出IP/ATM接口，并將其聯系起來組成數據網，以完成數據的傳輸工作。IP/ATMoverSDH技術現今已經十分完善和健全，并且可調動性很強，管理水平也比較高，發展前景良好。
3客運專線通信技術的應用方案
3.1傳輸網的架構
在設立傳輸組網時，要將工作分為三層逐步開展，這三層是匯聚層、骨干層和接入層。這三者中的重點是骨干層，其中的多個傳輸核心節點主要是為了進行多業務處理以及大顆粒業務的調度工作，骨干層對于安全性和穩定性的要求是很高的，通常用10Gb/s的網絡來完成傳輸工作。傳輸設施中存在很多核心節點和匯聚節點，它們可以完成業務的疏導以及聚集工作。接入層中的各個網絡可以通過匯聚節點來聚集到一處，這樣便能夠使接入節點有運輸通道。匯聚層必須具有很強的匯聚性能和處理交叉業務的功能，并且需要有很好的擴展性，通常將622Mb/s的網絡作為傳輸設施。接入層包括多個業務節點，因此接入方式也十分多樣，可以處理好多種業務，必須在接入層安裝多種多樣的接口。現今，網絡傳輸業務的發展趨勢是由語音傳輸轉變為數字傳輸，因此，要結合數字傳輸的各項要求要對整體網絡結構進行完善，并結合業務的流向以及流量來開展組織工作，不斷提高傳輸水平。最重要的是，要增加大顆粒組織管理的比重，實現高速度下的通道連接工作。需跨環的業務多或者是調度大時，通常選擇多光口的SDH設施作為節點。
3.2匯聚層的組網設計
顧名思義，匯聚層的組成就是匯聚節點，它主要是梳理、聚集該范圍中的各種業務，以增強業務的調度能力，并且該層次能夠避免接入點直接引入核心層而產生的主干光纖消耗、跨度增大等問題。建設匯聚層的網絡是多采取分波工藝、RPR以及MSTP工藝，尤其是MSTP工藝的應用，能夠促進TDM性能的發揮，并且使數據業務傳輸的效率提高，保證寬帶良好的工作性能。借助MSTP的匯聚以及交換性能，能夠減少匯聚節點的數量，降低建設成本。今后鐵路的發展進步中，將廣泛地應用TDM業務，為了順應這一發展趨勢，我們便會將MSTP作為重要工作傳輸工藝。在處理IP數據業務時，便會應用到RPR技術，這樣能夠使數據業務的傳輸效率顯著提高，并且能夠產生不同級別的業務類型，能夠更好地滿足用戶的多樣化要求。
3.3骨干層的組網設計
骨干層網絡的組成為核心節點，它的功能是聯系鐵路樞紐區域以及容量較大的中繼電路，所以要求其工作時有很高的穩定性，并且對于安全等級的要求也很高。在建設骨干層時我們大多使用MSTP或者是波分工藝，但是核心設施的節點不多時，它的收斂度便會增強，這時便可應用40G設施來完成10G大顆粒業務的傳輸。我國的SDH設施起步較早，在這一前提下，MSTP的建設成本也大大減小，并且有著很完善的網絡寬帶和網絡保護功能，可承載POS端口、IP端口和傳統的SDH端口。若地區的業務量很多，則使用波分技術建設骨干層較為適宜。這種技術能夠把傳輸層的骨干層和組網IP寬帶聚集到一個波分物理平臺內，然后借助這個平臺內的波長完成MSTP業務、SDH業務、IP寬帶業務的承載工作。這樣的工作方式不僅能夠最大化地利用資源，還能提升寬帶的效率。另外，波分技術能夠產生一個具有保護作用的波長通道，并借助QOS來完成業務的傳輸，保證IP網絡的安全工作。使用波分技術構件的骨干層可以保證以后物理平臺進化工作的順利進行，避免各種融合問題的產生。骨干層網絡的分布式控制方式，可以使用OXC技術完成組網的工作。但這一業務還不夠完善，所以要不斷提高其工作質量。結合該客運站的運行狀況，分別在A、B、C三個區域各設置一套10G傳輸設備，共同構成兩個STM-641+1自愈性鏈性傳輸系統。在建設骨干層的傳輸系統時要用到OPtixOSN7500設施，它不僅有著MSTP技術的優勢，還能夠和之前的MSTP、SDH網絡很好地融合，所以在現今的工作過程中應用廣泛。
3.4接入層的組網設計
建設接入層時使用的傳輸設施是OPTIXOSN2000，這一設施屬于較先進的傳輸設施，有著噪音小、耗能小、環境友好等許多優勢，能夠為PDH、SDH、Ethernet等設施的工作提供保障，且該設施具備5Gbit/s的低階交叉能力、10Gbit/s的高階交叉能力以及4Gbit/s（26*26VC-4）的接入能力。在本客運系統的牽引變電所、通信基站、AT所、分區所、信號中繼站等節點均安裝了健全的622Mb/s的傳輸設備，組成了18個STM-4環形傳輸系統，且相鄰信號中繼站及站間奇數基站都設立了STM-4復用段保護環，在牽引變電所、AT所、分區所和偶數基站之間建立了STM-4復用段保護環。
4結語
1.1GSM-R數字移動通信系統
目前GSM-R數字移動通信系統主要應用在國家鐵路，是由公眾網絡GSM演變過來適用于鐵路的專用無線通信系統。（1）主要提供的業務語音業務：列車調度員與機車司機、車站值班員與機車司機之間等各種列車無線調度通信；鐵路沿線維護人員的通信需求，用于養路、橋隧、接觸網（供電）、電務等部門的區間維護作業通信；公安、搶修、救援等多部門、多工種的應急移動通信需求。數據業務：列車運行控制系統信息傳送，機車同步操控信息傳送，列車無線車次號校核信息傳送，調度命令信息無線傳送等。同時也可為城際鐵路CTCS2+ATO列控系統傳送站臺門控制及運行計劃處理兩項業務。（2）頻率規定根據相關規定，我國GSM-R系統采用專有的工作頻段為：上行：885-889MHz（移動臺發，基站收）；下行：930-934MHz（基站發，移動臺收）；頻道間隔為200KHz，雙工收發間隔為45MHz。（3）網間互聯互通GSM-R不同設備網間互聯互通均可實現，可以滿足不同設備網間機車的套跑需求。
1.2TETRA集群通信系統
我國城市軌道交通（地鐵）則主要采用數字集群通信技術作為列車調度專用無線通信系統，一般采用800MHz頻段TETRA集群通信系統。（1）主要實現的功能語音通話：通話功能是地鐵專用無線通信的主要功能，為控制中心調度員、車輛段調度員、車站值班員等固定用戶與列車司機、防災、維修等移動用戶之間提供通話手段，同時具備選呼、組呼、廣播、緊急呼叫等幾種調度呼叫方式。數據通信：系統可以為用戶提供數據通信功能，滿足列車車載臺與控制中心及車輛段之間數據傳輸需求，包括：出入庫通話組切換觸發信息、移動用戶設備狀態信息、列車運行狀況信息、調度信息；并滿足移動用戶之間、移動用戶與固定用戶之間短消息傳送。（2）頻率規定“國家對800MHz數字集群通信網使用的無線電頻率資源進行統一規劃和審批。使用800MHz數字集群通信頻率應當經信息產業部無線電管理局批準；未經批準，任何組織和個人不得擅自使用數字集群通信頻率”（原信無網[2007]18號文《800MHz數字集群通信頻率臺（站）管理規定》）。各省（自治區、直轄市）無線電管理機構根據當地實際需求，制定當地數字集群通信網使用頻率的規劃。（3）網間互聯互通目前TETRA系統不同設備網間尚無法實現基于ISI互聯互通。因此，若要實現不同設備網間機車套跑還需TETRA供應廠家及二次開發商共同開發解決。
1.3小結
由上可以看出，在城市軌道交通中采用的TETRA系統主要是用于語音調度通信，而與行車控制有關的數據業務基本由信號專業本身建設的無線通信網絡來傳送；而在國鐵中GSM-R系統傳送的業務相對比較豐富，不僅能滿足列車調度語音通信，也能滿足列控等數據業務，是一個承載語音、分組域數據及電路域數據的多業務綜合通信平臺。
2GSM-R與TETRA技術體制比較
2.1技術針對性
GSM-R是專門為鐵路移動通信而設計開發的，滿足鐵路運輸管理系統對鐵路無線網絡的業務需求和列車控制系統對其提出的服務質量要求。TETRA是新一代集群通信技術，具有較強的調度指揮功能，其針對的是專業部門的調度通信。該技術的主要應用對象是公共安全、運輸調度、公用事業等領域。
2.2系統功能
兩種技術都有集群調度通信所需要的各類語音業務，如個呼、組呼、緊急呼叫、廣播呼叫等，但TETRA系統的呼叫建立時間較短，一般在0.3-0.5s，而GSM系統的呼叫建立時間一般在5-6s，緊急呼叫可以做到2s以內。兩個系統均可完成電路域數據或分組域數據業務的應用，但從目前實際應用來看GSM-R系統承載列控數據業務更完善。TETRA系統的基站故障弱化功能較強，基站有單站集群的工作模式，并且支持直通模式（DMO）；而GSM-R系統則相對較弱。
2.3對高速運行的適應性
GSM-R在標準上要求支持500km/h的高速通信，并且在350km/h的運行環境已有大規模實用案例；根據TETRA標準組織所做的高速仿真測試，該技術可支持在800MHz頻段450-500km/h的高速通信，但目前已建成的TETRA系統其移動用戶的最高運行速度基本在200km/h以內。
2.4互聯互通
GSM-R不同設備供應商網間互聯互通可完全做到，在國內有完善成熟的標準規范，并已成熟運用；目前TETRA標準中ISI接口尚未能實現標準化，這將導致不同廠家設備并網運行困難。
2.5小結
由于GSM-R是專門針對鐵路設計開發的標準，所以對于鐵路所需專有業務更專；而TETRA在集群調度功能上較強。兩種技術均能適應高速運行環境，都是成熟可靠的適用于列車調度的專用無線通信技術；盡管現階段TETRA系統傳送列控類數據尚不成熟，但從技術參數上看，TETRA系統具備此類數據業務傳送能力，只是還需要開發驗證。由以上分析我們也可以看到，GSM-R相對于TETRA的兩大優勢在于：（1）GSM-R的數據業務功能更為強大豐富，列控數據業務更為專業完善；（2）GSM-R系統不同設備網間的互聯互通更為成熟，更適合于大型網絡運營。同時，GSM-R系統的網絡結構和空中接口與GSM相同，GSM技術已被100多個國家的200多個電信運營商所采納，其網絡在世界各種地形環境、各種氣候條件下得到了廣泛的驗證，我國在鐵路GSM-R系統網絡規劃、建設、運營維護等方面也積累了豐富的經驗。GSM-R技術也可以走GSM/3G/LTE的持續性發展道路，與整個通信產業保持一致。
3城際鐵路專用無線通信技術的選擇
城際鐵路與國鐵的互聯互通會影響列車專用無線通信技術的選擇，城際鐵路的業務功能需求、特別是信號列控業務的需求也會影響列車專用無線通信技術的選擇。綜合1、2兩節所述，分析如下：（1）如果城際鐵路需要與國鐵互聯互通，要求考慮機車套跑，采用與國鐵一致的專用無線通信技術GSM-R系統是合適的；若采用TETRA系統，可通過設置雙套機車臺來解決互通套跑問題，但會增加運營難度，增加安全隱患，同時也影響行車效率。（2）如果城際鐵路定位于在區域內運行，但各條線路仍有成網互聯套跑的需求，鑒于TETRA系統不同設備網間互聯互通仍不完善，所以采用GSM-R系統是一個更為妥當的選擇。（3）如果城際鐵路只在區域內運行，且各條線路之間運行相互獨立，采用GSM-R和TETRA系統都是可行的，但在實現行車類數據業務上TETRA系統還需開發與完善。（4）如果城際鐵路為地方政府與社會資本投資修建（地方鐵路），則大多為自管運營模式，因此選擇TETRA系統較為合適。
4結語
1.1數字無線電臺應用
目前，鐵路常用的數字無線電臺主要有450MHz、400MHz數字無線電臺。450MHz數字無線電臺主要用于普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數字無線電臺主要用于站場常規無線通信。國家規定給鐵路的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務需求。鐵路總公司鐵運函[2014]31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鐵路區段，列尾無線通信使用400MHz頻率；站場無線調車繼續使用鐵路專用的400MHz頻段頻率。在編組站，規劃分配的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450～470MHz頻段頻率用于鐵路養護維修、生產組織、監控監測、公安保衛、應急保障等各類區域性普通無線電對講通信業務，應結合更新改造退出450～470MHz頻率。需要繼續使用的業務，由鐵路局統一向屬地省級無線管理部門申請400MHz、150MHz、160MHz的頻率。鐵路總公司規定，對涉及車地人員之間相互通信的業務，為簡化終端設備的配置，宜優先規劃申請400MHz頻率，以便與總公司規劃的跨局通信業務頻率工作在同一頻段。站場所有業務采用無線電臺通信，則會造成無線設備設置分散、數量多、無法集中維護和管理。而且，無線電臺通信不適應高速率、高帶寬的車地數據信息業務傳送，不能滿足未來站場的自動化、智能化、高帶寬業務發展需求。
1.2數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，早期，集群通信從“一對一”的對講機形式、同頻單工組網形式、異頻雙工組網形式以及進一步帶選呼的系統，發展到多信道用戶共享的調度系統，并在政府部門、警務、鐵路、地鐵、電力、民航等各行各業的指揮調度中發揮了重要作用。國際上數字集群調度系統主要有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互通性不太理想，主要用于地鐵、航空、公安等專網應用，未在鐵路領域獲得推廣應用。近年來，隨著數字移動無線電標準（DMR）制定，我國無線設備供貨商根據數字移動無線電標準（DMR）為各企業用戶提供DMR數字集群系統設備。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數字集群系統已在部分鐵路站場獲得應用。鐵路使用的400MHz的DMR數字集群系統主要采用403～470MHz頻段的專用頻點，通過數字通道實現基站與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，根據站場業務特性要求進行業務與頻點綁定，也可以各業務采用公共頻點通信。400MHz的DMR數字集群無線通信系統主要功能是實現移動人員間點對點對講功能，以及移動終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據信息傳送。站場所有業務采用400MHz集群無線通信，其無線設備可以集中設置、減少設備數量、并能集中維護和管理，最適用于解決站場平面調車業務和無線對講業務，以及綜合自動化SAM系統車地信息傳送。但是，不適應高速率、高帶寬的車地數據信息業務傳送，頻點也受限于國家規定給鐵路的400MHz頻點，系統能提供的業務容量有限。
1.3GSM-R移動通信技術應用
GSM-R數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數字移動通信技術構建鐵路無線通信系統，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、機車同步操控等數據信息傳送。GSM-R系統包括移動交換子系統（SSS）、移動智能網子系統（IN）、通用分組無線業務子系統（GPRS）、無線子系統（BSS）、無線終端、運營與支撐子系統（OSS）等部分。其中，移動智能網子系統（IN）由鐵路總公司統一設置2套，互為冗余，作為全路GSM-R系統共用。在鐵路總公司各鐵路局設置移動交換子系統（SSS）、通用分組無線業務子系統（GPRS）、運營與支撐子系統（OSS）各1套設備，根據用戶需求在鐵路沿線、車站、樞紐設置無線子系統（BSS），配置相應的無線終端設備。雖然，GSM-R數字移動通信系統可以實現鐵路沿線和車站統一的綜合無線通信系統平臺，提供列車無線調度通信、站場常規無線通信語音和低速數據信息傳送，設備能集中維護和管理。但是，由于GSM-R數字移動通信系統的頻點有限，站場所有業務采用GSM-R的系統實現會造成信道占用很大，現有的頻點不夠使用，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產生影響。因此，GSM-R數字移動通信系統未被全面應用于站場常規無線通信業務。目前，只能適用于解決站場部分語音業務，以及低速率、時延要求不高的數據信息傳送。
1.4WLAN無線局域網技術應用
WLAN無線局域網是指利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，屬于計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。WLAN無線局域網技術使用戶擺脫各種線路的束縛，可以隨時隨地接入網絡。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無線局域網技術主要應用在編組站綜合自動化車地數據信息無線傳送。采用2.4GHz頻段和IEEE802.11g、IEEE802.11n標準的設備進行組網，實現綜合自動化CIPS調機業務等信息傳送需求。綜合自動化WLAN無線局域網系統主要由WLAN終端設備、接入點設備（AP）、接入控制點設備（AC）、PORTAL服務器、RADIUS認證服務器、用戶認證信息數據庫、業務運營支撐系統等組成。由于WLAN無線局域網頻點是公眾頻點，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務、無線調車等業務的終端設備支持。因此，WLAN無線局域網不適用于涉及行車安全的鐵路調車業務，不適應未來站場業務發展需求。
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展方向，比較適用于寬帶數據信息無線傳輸。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據通信需求，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送，依靠頻率來區分上下行鏈路。TD-LTE是用時間來分離接收和發送信道，接收和發送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，可以根據上下行的數據大小動態進行分配，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信息和視頻監控圖像傳送。工信部根據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》及我國頻譜使用情況，確定使用1447～1467MHz頻段建設時分雙工（TDD）工作方式的寬帶數字集群專網系統。而1785～1805MHz頻段，則主要用于本地公眾網接入，對確有需要的本地專網也可用于無線接入，具體頻率指配和無線電臺站管理工作，由各省、自治區、直轄市無線電管理機構負責。在同一地區給一具有無線接入業務經營權的公眾網運營商或專網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1785～1805MHz頻段的5MHz帶寬用于站場無線通信業務。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、高終端發射功率，多方式天線組網。TD-LTE移動通信系統移動性好，支持350km/h，具有完善的QoS業務保障，可二次開發定制終端、調度臺、無線通信模塊等；可提供調度通信語音業務、低速率或高速率數據信息傳送業務，是一個比較完善的綜合無線通信系統解決方案。LTE移動通信技術在鐵路調度通信業務中的應用正在研究開發階段，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中尚未被應用開發。
2未來站場綜合無線通信系統技術選擇
站場或編組站作業范圍比較獨立，技術作業業務較多，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務情況下的可適用性進行分析，結合無線通信技術發展，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和地鐵領域獲得應用，具有技術實用性和先進性，系統安全可靠，具備集中監測和維護管理，能滿足站場各類業務綜合承載能力和未來各業務信息化、智能化發展需求。鐵路局可以申請使用1785～1805MHz頻段的5MHz帶寬合法頻點用于站場無線通信業務。站場無線通信使用TD-LTE數字集群系統，可將公網MME、HSS、S-GW以及P-GW等多個網元合并為一個網元eCN，使其小型化，降低核心網成本，可以有效的節約近期工程投資，為將來鐵路正線引入LTE移動通信系統應用預留互聯互通條件。TD-LTE數字集群通信系統主要由核心網節點、無線子系統和無線終端組成。其中，核心網節點設置TD-LTE核心網設備，核心網設備通過交換機等設備與各種業務應用服務器相連；無線子系統根據站場覆蓋和業務需求在鐵路站場內設置，無線子系統設備包括LTE基站設備BBU（BasebandUnit）和RRU（RadioRemoteUnit）設備；根據需要配置相應的無線終端。
3結束語
鐵路用戶接入網應當為鐵路部門下屬各類用戶以及路外用戶提供綜合性業務的接入服務（包括話音接入，數據接入，傳真接入，圖像接入，以及調度接入等內容在內）。系統建設初期，需要支持包括鐵路專用通信電話調度電話，專用數據業務鐵路運輸管理信息系統，計算機聯網售票預訂系統，鐵路調度管理信息系統下所涉及到的全部多媒體業務。伴隨著近年來通信技術的發展與完善，鐵路通信網傳輸通道建設過程當中的基本要求為：滿足建立在SDH光同步數字傳輸通道基礎之上的接入網系統，同時嘗試通過引入ATM交換技術以及網絡IP通信技術的方式，形成通信主干網以及光線用戶接入網相配合的通信系統。我國當前鐵路通信工程建設過程當中已經形成了一個穩定的鐵路傳輸網絡系統，共三個層級。第一層為長途干線網，第二層為局間中繼網，第三層為區段接入網。其中，區段接入網的構成比例最大，可以進一步按照接入方式的不同，劃分為兩個部分，第一部分為有線接入，第二部分為無線接入。對于鐵路通信工程中所涉及到的有線接入網而言，其接入情況與電信系統中的接入情況是基本一致，通過接入的方式，實現絕大部分城市與地區鐵路通信系統的互聯。而從無線接入的角度上來說，當前多表現為建立在無線通信基礎之上的列車調度系統。該系統的主要功能是：支持列車司機與列車行駛至對應管轄區段內列車車長的交互通話。在實際工作中，若無特殊情況，一般不進行通話連接，以避免發生同頻干擾的問題，同時使頻率資源能夠得到合理的節約。
2接入網技術
結合鐵路通信工程的發展現狀來看，受到傳統用戶終端銅纜接入以及光纖通信技術快速發展的雙重影響，在接入網建設過程當中，必須以整個通信網絡的發展現狀為出發點。從這一角度上來說，當前可作用于實踐的接入網技術有多種類型。根據接入方式的不同，可以劃分為以下兩個大類：
（1）有線接入技術：這種接入技術的主要代表包括以下幾個方面：HDSL技術，即高速率數字用戶環路技術；ADSL技術，即非對稱數字用戶環路技術；HFC技術，即混合光纖同軸電纜接入技術。首先，從HDSL技術的角度上來說，其依賴于2~3對雙絞線，在雙向對稱的原則下對基群數字速率信號進行傳送，信號傳輸中的速率取值大多在3.0~5.0km范圍內，且上行與下行速率基本一致。具體到鐵路通信的角度上來說，可以通過引入回撥抵消技術的方式，滿足在一對雙絞線上進行全雙工傳輸的要求。同時，可借助于編碼調試的方式，促進其信號傳輸質量的提升，也可通過多線對并行傳輸的方式，增加無中繼傳輸距離。其次，從ADSL技術的角度上來說，其與HDSL技術最大的差異就在于數據傳輸中上行速率與下行速率有比較大的偏差，上行速率往往不足千kbit/s，而下行速率可達到9~10Mbit/s。由于這一特點，使該技術對于視頻點播等功能的支持效果較佳。在將其作用于鐵路通信工程的過程當中，不需要對現有的雙絞線做特殊處理，即可確保傳輸的高速性。最后，從HFC技術的角度上來說，這一技術方案是建立在有線電視系統基礎之上發展起來的，通過同軸電纜實現用戶設備與光節點之間的連接，而光節點與地區中心之間的連接則通過光纖線路實現。該技術方案對現有的有線電視系統進行了充分地應用，在將其作用于鐵路通信工程的條件下，投資少，且可構成一個具有綜合業務特性的寬帶業務網。
（2）無線接入技術：在鐵路通信工程建設過程當中，應用無線接入技術的核心在于：在接入網中部分或全部引入基于無線技術的傳輸媒介，從而為用戶終端提供固定的業務以及移動終端業務。在無線接入的基礎之上，可進一步將其劃分為固定接入與移動接入這兩種類型。整個系統的構成包括控制器、基站、以及移動設備這三個方面。當前，鐵路通信工程中可供采納的無線接入技術主要包括以下幾個方面：蜂窩技術，微蜂窩技術，微波一點多址技術。以上技術均具有建設方便，操作靈活的特點，故而備受重視。
3發展建議
以上多種接入網技術均可嘗試引入鐵路通信工程的建設中。針對當前鐵路通信網絡存在的滯后性問題，新業務的出現會導致原通信系統無法滿足新的要求。因此，應用各種現代化的接入網技術勢在必行。在此過程當中，需要特別重視以下幾個方面的問題：
（1）在鐵路調度通信網的運行過程當中，如何確保接入網的安全性是值得各方人員深入思考的問題之一。數字式調度交換機代替目前采用的Dc27模擬調度總機是鐵路通信發展方向，但其正處于起步階段。其使用過程中或許不可避免地出現一些問題。因此在鐵路新線建設中，采用數字式調度交換機通過接入網提供調度主用系統，另用接入網提供的音頻專線加干纜中的實回線和傳統DC27調度總機提供調度備用系統。從而提高了調度系統的可靠性，保證行車安全。
（2）可嘗試在接入網系統中納入有線電視傳輸技術。我國幅員面積廣闊，因此部分鐵路點多線長，各小站地處偏僻山區，荒無人煙，文化生活貧乏，電視信號不易接收。為解決這一問題。從分局所在地發送節目源通過OLT中的CATV模塊傳送，在傳送中使用單獨的一根光纖，小站的光分路器設在0NU中，便于統一維護。同單獨建設CATV工程相比大大節省工程投資，綜合經濟效益確切。
4結語
