關(guān)于城際鐵路專用無線通信論文
1列車專用無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)
目前GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)主要應(yīng)用在國(guó)家鐵路，是由公眾網(wǎng)絡(luò)GSM演變過來適用于鐵路的專用無線通信系統(tǒng)。（1）主要提供的業(yè)務(wù)語音業(yè)務(wù)：列車調(diào)度員與機(jī)車司機(jī)、車站值班員與機(jī)車司機(jī)之間等各種列車無線調(diào)度通信；鐵路沿線維護(hù)人員的通信需求，用于養(yǎng)路、橋隧、接觸網(wǎng)（供電）、電務(wù)等部門的區(qū)間維護(hù)作業(yè)通信；公安、搶修、救援等多部門、多工種的應(yīng)急移動(dòng)通信需求。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)信息傳送，機(jī)車同步操控信息傳送，列車無線車次號(hào)校核信息傳送，調(diào)度命令信息無線傳送等。同時(shí)也可為城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)傳送站臺(tái)門控制及運(yùn)行計(jì)劃處理兩項(xiàng)業(yè)務(wù)。（2）頻率規(guī)定根據(jù)相關(guān)規(guī)定，我國(guó)GSM-R系統(tǒng)采用專有的工作頻段為：上行：885-889MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）；下行：930-934MHz（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）；頻道間隔為200KHz，雙工收發(fā)間隔為45MHz。（3）網(wǎng)間互聯(lián)互通GSM-R不同設(shè)備網(wǎng)間互聯(lián)互通均可實(shí)現(xiàn)，可以滿足不同設(shè)備網(wǎng)間機(jī)車的套跑需求。
1.2TETRA集群通信系統(tǒng)
我國(guó)城市軌道交通（地鐵）則主要采用數(shù)字集群通信技術(shù)作為列車調(diào)度專用無線通信系統(tǒng)，一般采用800MHz頻段TETRA集群通信系統(tǒng)。（1）主要實(shí)現(xiàn)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(diào)度員、車輛段調(diào)度員、車站值班員等固定用戶與列車司機(jī)、防災(zāi)、維修等移動(dòng)用戶之間提供通話手段，同時(shí)具備選呼、組呼、廣播、緊急呼叫等幾種調(diào)度呼叫方式。數(shù)據(jù)通信：系統(tǒng)可以為用戶提供數(shù)據(jù)通信功能，滿足列車車載臺(tái)與控制中心及車輛段之間數(shù)據(jù)傳輸需求，包括：出入庫通話組切換觸發(fā)信息、移動(dòng)用戶設(shè)備狀態(tài)信息、列車運(yùn)行狀況信息、調(diào)度信息；并滿足移動(dòng)用戶之間、移動(dòng)用戶與固定用戶之間短消息傳送。（2）頻率規(guī)定“國(guó)家對(duì)800MHz數(shù)字集群通信網(wǎng)使用的無線電頻率資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和審批。使用800MHz數(shù)字集群通信頻率應(yīng)當(dāng)經(jīng)信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局批準(zhǔn)；未經(jīng)批準(zhǔn)，任何組織和個(gè)人不得擅自使用數(shù)字集群通信頻率”（原信無網(wǎng)[2007]18號(hào)文《800MHz數(shù)字集群通信頻率臺(tái)（站）管理規(guī)定》）。各省（自治區(qū)、直轄市）無線電管理機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際需求，制定當(dāng)?shù)財(cái)?shù)字集群通信網(wǎng)使用頻率的規(guī)劃。（3）網(wǎng)間互聯(lián)互通目前TETRA系統(tǒng)不同設(shè)備網(wǎng)間尚無法實(shí)現(xiàn)基于ISI互聯(lián)互通。因此，若要實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備網(wǎng)間機(jī)車套跑還需TETRA供應(yīng)廠家及二次開發(fā)商共同開發(fā)解決。
1.3小結(jié)
由上可以看出，在城市軌道交通中采用的TETRA系統(tǒng)主要是用于語音調(diào)度通信，而與行車控制有關(guān)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本由信號(hào)專業(yè)本身建設(shè)的無線通信網(wǎng)絡(luò)來傳送；而在國(guó)鐵中GSM-R系統(tǒng)傳送的業(yè)務(wù)相對(duì)比較豐富，不僅能滿足列車調(diào)度語音通信，也能滿足列控等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是一個(gè)承載語音、分組域數(shù)據(jù)及電路域數(shù)據(jù)的多業(yè)務(wù)綜合通信平臺(tái)。
2GSM-R與TETRA技術(shù)體制比較
2.1技術(shù)針對(duì)性
GSM-R是專門為鐵路移動(dòng)通信而設(shè)計(jì)開發(fā)的，滿足鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)對(duì)鐵路無線網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求和列車控制系統(tǒng)對(duì)其提出的服務(wù)質(zhì)量要求。TETRA是新一代集群通信技術(shù)，具有較強(qiáng)的調(diào)度指揮功能，其針對(duì)的是專業(yè)部門的調(diào)度通信。該技術(shù)的主要應(yīng)用對(duì)象是公共安全、運(yùn)輸調(diào)度、公用事業(yè)等領(lǐng)域。
2.2系統(tǒng)功能
兩種技術(shù)都有集群調(diào)度通信所需要的各類語音業(yè)務(wù)，如個(gè)呼、組呼、緊急呼叫、廣播呼叫等，但TETRA系統(tǒng)的.呼叫建立時(shí)間較短，一般在0.3-0.5s，而GSM系統(tǒng)的呼叫建立時(shí)間一般在5-6s，緊急呼叫可以做到2s以內(nèi)。兩個(gè)系統(tǒng)均可完成電路域數(shù)據(jù)或分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，但從目前實(shí)際應(yīng)用來看GSM-R系統(tǒng)承載列控?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)更完善。TETRA系統(tǒng)的基站故障弱化功能較強(qiáng)，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(tǒng)則相對(duì)較弱。
2.3對(duì)高速運(yùn)行的適應(yīng)性
GSM-R在標(biāo)準(zhǔn)上要求支持500km/h的高速通信，并且在350km/h的運(yùn)行環(huán)境已有大規(guī)模實(shí)用案例；根據(jù)TETRA標(biāo)準(zhǔn)組織所做的高速仿真測(cè)試，該技術(shù)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(tǒng)其移動(dòng)用戶的最高運(yùn)行速度基本在200km/h以內(nèi)。
2.4互聯(lián)互通
GSM-R不同設(shè)備供應(yīng)商網(wǎng)間互聯(lián)互通可完全做到，在國(guó)內(nèi)有完善成熟的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并已成熟運(yùn)用；目前TETRA標(biāo)準(zhǔn)中ISI接口尚未能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，這將導(dǎo)致不同廠家設(shè)備并網(wǎng)運(yùn)行困難。
2.5小結(jié)
由于GSM-R是專門針對(duì)鐵路設(shè)計(jì)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)于鐵路所需專有業(yè)務(wù)更專；而TETRA在集群調(diào)度功能上較強(qiáng)。兩種技術(shù)均能適應(yīng)高速運(yùn)行環(huán)境，都是成熟可靠的適用于列車調(diào)度的專用無線通信技術(shù)；盡管現(xiàn)階段TETRA系統(tǒng)傳送列控類數(shù)據(jù)尚不成熟，但從技術(shù)參數(shù)上看，TETRA系統(tǒng)具備此類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送能力，只是還需要開發(fā)驗(yàn)證。由以上分析我們也可以看到，GSM-R相對(duì)于TETRA的兩大優(yōu)勢(shì)在于：（1）GSM-R的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能更為強(qiáng)大豐富，列控?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)更為專業(yè)完善；（2）GSM-R系統(tǒng)不同設(shè)備網(wǎng)間的互聯(lián)互通更為成熟，更適合于大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和空中接口與GSM相同，GSM技術(shù)已被100多個(gè)國(guó)家的200多個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商所采納，其網(wǎng)絡(luò)在世界各種地形環(huán)境、各種氣候條件下得到了廣泛的驗(yàn)證，我國(guó)在鐵路GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。GSM-R技術(shù)也可以走GSM/3G/LTE的持續(xù)性發(fā)展道路，與整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)保持一致。
3城際鐵路專用無線通信技術(shù)的選擇
城際鐵路與國(guó)鐵的互聯(lián)互通會(huì)影響列車專用無線通信技術(shù)的選擇，城際鐵路的業(yè)務(wù)功能需求、特別是信號(hào)列控業(yè)務(wù)的需求也會(huì)影響列車專用無線通信技術(shù)的選擇。綜合1、2兩節(jié)所述，分析如下：（1）如果城際鐵路需要與國(guó)鐵互聯(lián)互通，要求考慮機(jī)車套跑，采用與國(guó)鐵一致的專用無線通信技術(shù)GSM-R系統(tǒng)是合適的；若采用TETRA系統(tǒng)，可通過設(shè)置雙套機(jī)車臺(tái)來解決互通套跑問題，但會(huì)增加運(yùn)營(yíng)難度，增加安全隱患，同時(shí)也影響行車效率。（2）如果城際鐵路定位于在區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，但各條線路仍有成網(wǎng)互聯(lián)套跑的需求，鑒于TETRA系統(tǒng)不同設(shè)備網(wǎng)間互聯(lián)互通仍不完善，所以采用GSM-R系統(tǒng)是一個(gè)更為妥當(dāng)?shù)倪x擇。（3）如果城際鐵路只在區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，且各條線路之間運(yùn)行相互獨(dú)立，采用GSM-R和TETRA系統(tǒng)都是可行的，但在實(shí)現(xiàn)行車類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上TETRA系統(tǒng)還需開發(fā)與完善。（4）如果城際鐵路為地方政府與社會(huì)資本投資修建（地方鐵路），則大多為自管運(yùn)營(yíng)模式，因此選擇TETRA系統(tǒng)較為合適。
4結(jié)語
綜上所述，城際鐵路列車專用無線通信系統(tǒng)應(yīng)首選GSM-R技術(shù)；對(duì)于僅限于區(qū)域內(nèi)運(yùn)行、且各條線路并網(wǎng)運(yùn)行要求不高的城際鐵路，也可以采用TETRA系統(tǒng)。
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