關於城際鐵路專用無線通訊論文
關於城際鐵路專用無線通訊論文
1列車專用無線通訊系統的應用現狀
1.1GSM-R數字移動通訊系統
目前GSM-R數字移動通訊系統主要應用在國家鐵路，是由公眾網路GSM演變過來適用於鐵路的專用無線通訊系統。（1）主要提供的業務語音業務：列車排程員與機車司機、車站值班員與機車司機之間等各種列車無線排程通訊；鐵路沿線維護人員的通訊需求，用於養路、橋隧、接觸網（供電）、電務等部門的區間維護作業通訊；公安、搶修、救援等多部門、多工種的應急行動通訊需求。資料業務：列車執行控制系統資訊傳送，機車同步操控資訊傳送，列車無線車次號校核資訊傳送，排程命令資訊無線傳送等。同時也可為城際鐵路CTCS2+ATO列控系統傳送站臺門控制及執行計劃處理兩項業務。（2）頻率規定根據相關規定，我國GSM-R系統採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不同裝置網間互聯互通均可實現，可以滿足不同裝置網間機車的套跑需求。
1.2TETRA叢集通訊系統
我國城市軌道交通（地鐵）則主要採用數字叢集通訊技術作為列車排程專用無線通訊系統，一般採用800MHz頻段TETRA叢集通訊系統。（1）主要實現的功能語音通話：通話功能是地鐵專用無線通訊的主要功能，為控制中心排程員、車輛段排程員、車站值班員等固定使用者與列車司機、防災、維修等移動使用者之間提供通話手段，同時具備選呼、組呼、廣播、緊急呼叫等幾種排程呼叫方式。資料通訊：系統可以為使用者提供資料通訊功能，滿足列車車載臺與控制中心及車輛段之間資料傳輸需求，包括：出入庫通話組切換觸發資訊、移動使用者裝置狀態資訊、列車執行狀況資訊、排程資訊；並滿足移動使用者之間、移動使用者與固定使用者之間短訊息傳送。（2）頻率規定“國家對800MHz數字叢集通訊網使用的無線電頻率資源進行統一規劃和審批。使用800MHz數字叢集通訊頻率應當經資訊產業部無線電管理局批准；未經批准，任何組織和個人不得擅自使用數字叢集通訊頻率”（原信無網[2007]18號文《800MHz數字叢集通訊頻率臺（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，制定當地數字叢集通訊網使用頻率的規劃。（3）網間互聯互通目前TETRA系統不同裝置網間尚無法實現基於ISI互聯互通。因此，若要實現不同裝置網間機車套跑還需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，在城市軌道交通中採用的TETRA系統主要是用於語音排程通訊，而與行車控制有關的資料業務基本由訊號專業本身建設的無線通訊網路來傳送；而在國鐵中GSM-R系統傳送的業務相對比較豐富，不僅能滿足列車排程語音通訊，也能滿足列控等資料業務，是一個承載語音、分組域資料及電路域資料的多業務綜合通訊平臺。
2GSM-R與TETRA技術體制比較
2.1技術針對性
GSM-R是專門為鐵路行動通訊而設計開發的，滿足鐵路運輸管理系統對鐵路無線網路的業務需求和列車控制系統對其提出的服務質量要求。TETRA是新一代叢集通訊技術，具有較強的排程指揮功能，其針對的是專業部門的排程通訊。該技術的主要應用物件是公共安全、運輸排程、公用事業等領域。
2.2系統功能
兩種技術都有叢集排程通訊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資料或分組域資料業務的應用，但從目前實際應用來看GSM-R系統承載列控資料業務更完善。TETRA系統的基站故障弱化功能較強，基站有單站叢集的工作模式，並且支援直通模式（DMO）；而GSM-R系統則相對較弱。
2.3對高速執行的適應性
GSM-R在標準上要求支援500km/h的高速通訊，並且在350km/h的執行環境已有大規模實用案例；根據TETRA標準組織所做的高速模擬測試，該技術可支援在800MHz頻段450-500km/h的高速通訊，但目前已建成的TETRA系統其移動使用者的最高執行速度基本在200km/h以內。
2.4互聯互通
GSM-R不同裝置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範，並已成熟運用；目前TETRA標準中ISI介面尚未能實現標準化，這將導致不同廠家裝置併網執行困難。
2.5小結
由於GSM-R是專門針對鐵路設計開發的標準，所以對於鐵路所需專有業務更專；而TETRA在叢集排程功能上較強。兩種技術均能適應高速執行環境，都是成熟可靠的適用於列車排程的專用無線通訊技術；儘管現階段TETRA系統傳送列控類資料尚不成熟，但從技術引數上看，TETRA系統具備此類資料業務傳送能力，只是還需要開發驗證。由以上分析我們也可以看到，GSM-R相對於TETRA的兩大優勢在於：（1）GSM-R的資料業務功能更為強大豐富，列控資料業務更為專業完善；（2）GSM-R系統不同裝置網間的互聯互通更為成熟，更適合於大型網路運營。同時，GSM-R系統的網路結構和空中介面與GSM相同，GSM技術已被100多個國家的200多個電信運營商所採納，其網路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系統網路規劃、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，與整個通訊產業保持一致。
3城際鐵路專用無線通訊技術的選擇
城際鐵路與國鐵的互聯互通會影響列車專用無線通訊技術的選擇，城際鐵路的業務功能需求、特別是訊號列控業務的需求也會影響列車專用無線通訊技術的選擇。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，採用與國鐵一致的專用無線通訊技術GSM-R系統是合適的；若採用TETRA系統，可透過設定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）如果城際鐵路定位於在區域內執行，但各條線路仍有成網互聯套跑的需求，鑑於TETRA系統不同裝置網間互聯互通仍不完善，所以採用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執行，且各條線路之間執行相互獨立，採用GSM-R和TETRA系統都是可行的，但在實現行車類資料業務上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
綜上所述，城際鐵路列車專用無線通訊系統應首選GSM-R技術；對於僅限於區域內執行、且各條線路併網執行要求不高的城際鐵路，也可以採用TETRA系統。