铁路通信工程的无线接入技术标准研究

刘盛博

皖江工学院  安徽省马鞍山市  243031

摘要：20世纪80年代，移动通信1G时代逐渐进入大众视野，标志着人们可以进行远距离通信。随着大规模集成电路、微处理器与数字信号技术的逐步成熟，互联网时代数据通信呈现出的爆炸式增长需求促使移动通信技术不断变革。短短几十年间，移动通信实现从1G到5G的跨越式发展。通信技术的持续进步已经成为各行各业创新的先导力量，驱动着社会重要信息基础设施体系的变革和重塑。铁路作为我国经济大动脉、综合交通运输体系骨干，是国家最大的民生工程和传统基础设施行业。

关键词：铁路；通信工程；无线通信网络；铁路通信工程技术标准；无线接入技术

引言

我国铁路经过持续多年的快速发展，目前在路网规模、运营质量、技术装备以及经营管理水平上均达到世界领先水平。在交通强国、智慧交通的国家战略背景下，在新时代高速铁路智能化需求和ICT技术发展的驱动下，铁路通信正在积极探索数字化转型。作为新基建方面的重要基础设施，通信系统云化已经成为通信行业发展的必然趋势。

1铁路通信网络传输网组网现状

铁路通信传输网主要用于传输语音、数据以及视频等多种信息，用于铁路运输组织、客货营销以及经营管理等通信工作；在铁路通信传输网建设发展过程中，经过了准同步数字系列、同步数字传输体系、多业务传送平台以及光传输网等多个阶段，当前正在向更高带宽、跟高容量、更低传输延时以及更加安全可靠方向发展，当前我国铁路通信传输网所采用的技术主要包括SDH/MSTP以及OTN等。根据对现有铁路通信传输网的调查了解发现，部分铁路通信传输网存在着组网结构不合理、保护系统不完善以及光缆资源不够充足等多项问题，同时存在着新旧机房缺乏联络电缆以及空余纤芯质量较差等严重问题，当前骨干传输网络ITN已经建成，管内局干传输网OTN环网已经基本建设完成，基础传输网络SDH/MSTP也已经基本建设完善，为进一步强化现有铁路通信传输网打下坚实基础。

2符合铁路通信工程技术标准的几种无线通信接入技术

2.1蜂窝技术

蜂窝技术是铁路系统最常用的无线接入技术，是符合铁路通信工程技术标准的无线通信接入技术，利用通信基站接收和发送数字通信信号（电磁波），对讲机、手机等移动终端可以接收来自基站的电磁波，实现无线通信。每隔一段距离布置通信基站，连点成片，形成整片区域的通信覆盖，新建铁路只要在基站覆盖范围内，就无需新建基站。因为基站的布置形态如同连点成面的蜂窝一般，故而得名蜂窝技术。GSM-R系统也是一种基于蜂窝技术的铁路通信无线接入技术，理论上一个GMS通信基站可以覆盖35km范围的通信传输。

2.2高效频谱共享技术

我国蜂窝移动网络主要采用授权载波的方式，由工业和信息化部无线电管理局、国家无线电监测中心（国家无线电频谱管理中心）进行无线电分配、监测和频谱管理等工作，频谱资源实行有偿使用制度，因此频谱资源所有者独占使用权限。这种方式在频谱资源相对富余的2G、3G时代，能够有效避免系统间干扰。随着移动数据业务量的激增，独占频谱造成的频谱闲置、利用不充分等问题，加剧了频谱供需矛盾，使得运营商不得不加速2G、3G退网，重耕频谱以满足5G网络覆盖。为满足未来铁路专用移动通信系统频谱资源的使用需求，一方面，采用太赫兹和可见光等新频谱技术进行扩展；另一方面，基于现有频谱使用规则，改变目前授权载波的使用方式，以更灵活的方式分配和使用频谱。动态频谱使用技术能够有效提升现有频谱利用率，通常包括动态频谱接入和动态频谱共享等方式。由于大量的授权频谱在时间和空间上未得到充分利用，用户可以利用动态频谱接入技术搜索空闲频谱波段，短时租用信道进行信息传输，但现有动态频谱接入协议尚且无法满足复杂多变的实际场景。而动态频谱共享可以根据自身业务状况实现不同制式网络在同一频段内动态、灵活地申请和释放频谱资源，从而大幅提升整体频谱利用率。未来铁路移动通信系统可以引入动态频谱使用技术，实现公用/专用网络和频谱资源的共建共享。

2.3点对多点数字微波技术

这种无线通信技术主要适合地势平坦的平原地区，这样能够减少阻挡。首先确定无线传输的范围，在中间区域设置中心站，之后在不同方向设置围站，如果中心站和围站之间设置中继站，则可以将覆盖范围实现数百公里，利用这一无线介入技术可以实现电话通信、数据传输、电报等多项通信功能，能够同时为多个在线用户提供服务。也可以将这种技术和蜂窝技术相结合，延伸蜂窝通信基站的覆盖范围，这也是一种符合国家铁路通信工程技术标准的无线接入技术。

2.4车载多功能综合射频技术

我国高速铁路列车的车载信息通信系统主要包含如下几种系统：用于列车调度通信的GSM-R；用于列车定位及识别的应答器传输系统；用于提供旅客无线局域网共享上网的高铁动车Wi-Fi系统；面向铁路设计期、施工期以及运维期，在工程测量、智慧工地系统、“一带一路”中欧班列集装箱定位跟踪、高铁列控系统等九大铁路业务板块的车载北斗卫星导航系统；利用4G/5G公网进行车地数据传输的信息系统，如动车组故障预测与健康管理系统。这些系统部署有独立的车载移动台、服务器或天线单元，众多辐射源集中在空间有限的车厢内，易出现射频干扰、电磁干扰等问题，并且各系统射频资源无法共享，难以进行统一调度管理。

结束语

随着时代的发展、物联网技术不断成熟，我国铁路系统趋于信息化模式，越来越多的物联网技术应用于铁路信息系统。同时，铁路行业对于物联网技术的应用，使得该系统的效率逐渐提高。RFID、传感器、数据收集及QR代码等相关物联网技术是铁路系统的主要应用。集成信息化是铁路系统将来发展的必然趋势，铁路系统也必将迎来新的发展契机。

参考文献

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