鐵路通信接入網(wǎng)

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一、鐵路接入網(wǎng)技術的現(xiàn)狀

1．移動通信的發(fā)展過程

移動通信技術經(jīng)歷了由模擬到數(shù)字，由頻分多址到頻分+時分多址，再到碼分多址（CDMA）的發(fā)展過程，并即將向?qū)拵Щ⒅悄芑蛡€人化的方向發(fā)展。移動通信系統(tǒng)大體可分為二代，第一代是以模擬技術為主，頻分多址，工作在400～800MHz頻段。由于模擬系統(tǒng)存在頻譜利用率低、容量小、設備復雜、抗干擾性能差、保密性不強、價位高、業(yè)務面窄等固有缺點，不能滿足通信市場急速發(fā)展的需要，因此誕生了第二代移動通信系統(tǒng)。第二代移動通信系統(tǒng)采用數(shù)字化、時分多址方式等全數(shù)字化技術，克服了第一代移動通信的缺點，得到了迅速發(fā)展，目前的移動通信數(shù)模兼容，以數(shù)字系統(tǒng)為主。隨著用戶對信息接入量的需求呈指數(shù)的增長，電信工作者們著手建立最新一代的移動通信第三代移動通信系統(tǒng)。

第三代移動通信系統(tǒng)具有全球化、智能化、個人化和綜合化的特點，工作在2000MHz波段，采用寬帶的CDMA技術，涵蓋地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)，包括海陸空三維服務面，集成話音、數(shù)據(jù)、視像、ISDN和多媒體多種業(yè)務。這一系統(tǒng)以多種空中接口和接入方式，可向高速和慢速移動用戶提供服務。

2．鐵路無線接入網(wǎng)現(xiàn)狀

鐵路通信網(wǎng)是為旅客和鐵路公務、應急搶險、行車維修等人員提供及時可靠的通信，以提高服務等級和運輸效率。保證列車的安全，達到高效運營而建立的，它是一種集列車公務通信和區(qū)間移動作業(yè)通信為一體的列車移動通信系統(tǒng)。但是鐵路結(jié)構(gòu)自身的特點，決定了該系統(tǒng)與公用移動通信網(wǎng)和區(qū)域性的專業(yè)移動通信網(wǎng)的差別，它是一種屬于線面結(jié)合、以線為主的鏈狀網(wǎng)。

鐵路通信的無線接入部分目前僅有的是400MHz的無線列調(diào)系統(tǒng)，它完成車站值班員與進入其管轄區(qū)段的列車車長以及列車司機之間的通話聯(lián)系。當列車即將進站或即將出站時，這些通話才進行，否則如果沒有特殊的情況，則在列車運行于區(qū)間時，通話一般不進行，這主要是從節(jié)約頻率資源，減少同頻干擾的角度出發(fā)的。但是，隨著鐵路現(xiàn)代化改造進程的迅速推進，從前單一的無線列調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)遠遠不能滿足鐵路無線通信的需要，這樣就迫切需要建設一套適合于鐵路現(xiàn)代化運營指揮需要的先進的無線通信系統(tǒng)。這一系統(tǒng)應該采用小區(qū)制，并完成大三角功能。也就是說，系統(tǒng)必須可以實現(xiàn)調(diào)度中心與車站值班員之間、車站值班員與列車司機之間、列車司機與調(diào)度中心之間的通話功能，必須可以實現(xiàn)線路管理區(qū)間的公務移動通信功能，同時還必須能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度中心與列車司機室之間實時的雙向數(shù)據(jù)通信功能。基于這一想法，構(gòu)成鐵路無線通信接入網(wǎng)的方式可以采用現(xiàn)有的無線通信方式的集群通信方式、GSM（全球移動通信系統(tǒng)）移動通信方式、CDMA移動通信方式。

集群通信系統(tǒng)是一種功能強大的專用移動通信系統(tǒng)，是通信與微處理機技術、程控交換技術、計算機網(wǎng)絡技術緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它集交換、控制、通信于一體，通過無線撥號的方式把一組信道自動最優(yōu)地動態(tài)分配給系統(tǒng)內(nèi)部用戶，最大限度地利用系統(tǒng)資源和頻率資源，降低系統(tǒng)內(nèi)呼損，提高服務質(zhì)量。由于它具有群呼、組呼、強插、強拆等功能，特別適合于調(diào)度指揮以及應急、搶險等場合，并較好地解決了通信頻率合理分配的問題，因而倍受專業(yè)運營管理部門的青睞，被確定為現(xiàn)行鐵路移動通信方式的首選類型。但是這一系統(tǒng)還具有一定的缺點，主要包括采用動態(tài)的頻率分配，沒有考慮與周圍公用網(wǎng)的有效融合問題，沒有先進的路由合理選擇功能，并且在建立通路和自動過網(wǎng)時存在信息丟失現(xiàn)象，保密性不強，容易受干擾等，這些缺點對于話音通信的影響不大，但是會對列車與調(diào)度指揮中心之間的實時雙向數(shù)據(jù)通信造成較大的誤碼，因而對于要求較高數(shù)據(jù)通信誤碼率的場合并不適合。

即將動工的秦沈客運專線的移動通信系統(tǒng)主要包括400MHz的無線列調(diào)系統(tǒng)和800MHz的集群移動通信系統(tǒng)，考慮到集群移動通信系統(tǒng)在越區(qū)切換過程中會存在信息的損傷，因此將數(shù)據(jù)通信部分交由無線列調(diào)系統(tǒng)來完成，集群移動通信系統(tǒng)僅進行區(qū)間通信（如大三角功能的話音通信，公務通信以及應急搶險通信等），并留有調(diào)度電話進入的余地和接入公用通信網(wǎng)的功能。這一系統(tǒng)也是我國鐵路以集群通信的方式為無線接入系統(tǒng)的第一例，是我國鐵路通信史上的一個重大變革。

二、鐵路無線接入網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢

隨著改革的進一步深入和社會信息化的進展，不僅要求鐵路通信網(wǎng)具有更強的保障鐵路安全運營的通信功能，以適應高速列車通信的需求，而且要以鐵道部的全程全網(wǎng)的優(yōu)勢全力發(fā)展電信增值服務及經(jīng)營與中國電信業(yè)務范圍一樣的電信業(yè)務，參與同中國電信的競爭，使旅客和網(wǎng)絡覆蓋區(qū)的廣大用戶方便地享受信息的服務。比如隨時隨地的提供鐵路客貨運輸資訊信息、訂購火車票等服務，在列車就能享受語音、傳真、數(shù)據(jù)、視頻、移動通信及Internet等服務。不過，鐵路現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡設施龐大而落后，這是目前該網(wǎng)絡發(fā)展的最大障礙。

80年代開發(fā)應用的集群移動通信系統(tǒng)具有信道利用率高、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點，能夠確保旅客通話的高質(zhì)量和優(yōu)先等級，可供列車公務人員進行業(yè)務通信，也可利用調(diào)度功能組成臨時的應急通信和收容沿線的移動作業(yè)通信，基本上能夠滿足目前的鐵路通信的需要，秦沈客運專線就是采用這一系統(tǒng)來實現(xiàn)鐵路移動通信的功能。但從更高的通信目標來說，比如為了實現(xiàn)列車的實時定位、追蹤，讓列車上和列車下的公務人員都能夠隨時隨地獲得整個路況信息，實現(xiàn)列車運行、調(diào)度等自動控制，能夠為廣大旅客提供除語音服務外，還能提供傳真、數(shù)據(jù)、視頻、移動通信及Internet等服務，還有向鐵路沿線的居民提供電信業(yè)務，隨著這些業(yè)務的出現(xiàn)，原有的通信系統(tǒng)就不能滿足要求，應該應用先進的移動通信技術，對鐵路通信網(wǎng)進行改造，建立新的、必要的移動通信系統(tǒng)，比如微蜂窩移動通信系統(tǒng)，或者是第三代的移動通信系統(tǒng)。當然，建造鐵路通信網(wǎng)，應根據(jù)鐵路的實際情況，在不同的地區(qū)要因地制宜地發(fā)展有線和無線接入系統(tǒng)。

考慮到未來鐵路發(fā)展對通信的需求，認為在通信系統(tǒng)壽命期內(nèi)，運輸會出現(xiàn)明顯的增加，作為用戶聯(lián)絡手段的通信系統(tǒng)，在規(guī)劃其指標構(gòu)成時，必須計算一定的彈性需求。此外還要考慮通信系統(tǒng)的容量擴充性問題，選擇便于擴容的通信方式。從系統(tǒng)高可靠性的要求出發(fā)，還必須與別的系統(tǒng)（如微波／租用線路等）結(jié)合起來構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，以此提供必要的備份。

在歐洲，經(jīng)過長期的研究和決策，最初確定的是兩種系統(tǒng)，一個是GSM，另一個是TETRA（泛歐集群無線通信）。后來由于GSM的技術日趨成熟，使用范圍迅速擴大，造價逐漸下降，并且又由于在用戶迅速擴展的情況下，集群移動通信解決方案所存在的問題日趨突出。鑒于此，歐洲的鐵路移動通信系統(tǒng)最后定位于GSM的方式，并將鐵路移動通信所具有的特色（群呼、組呼、優(yōu)先級別、強插、強拆等功能）加進去，構(gòu)成GSMR（用于鐵路的全球移動通信系統(tǒng)）的解決方案。

鐵路通信網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢應該是向著與公用網(wǎng)相融合的方向，并達到與公用網(wǎng)的統(tǒng)一。從而使得用戶無比是在運行中的列車上，還是在鐵路網(wǎng)的覆蓋區(qū)域均能夠通過鐵路通信網(wǎng)進行如同辦公室一樣方便的信息交流，如進行電話聯(lián)絡，寬帶的數(shù)據(jù)通信和圖像傳輸，接入Internet等。而要滿足這一要求，集群移動通信系統(tǒng)已經(jīng)遠遠不夠，GSM（R）和現(xiàn)行的CDMA技術也不能達到這一要求。從現(xiàn)在的發(fā)展情況看，惟有第三代的CDMA技術才可能擔當起這一重任。因此，鐵路通信網(wǎng)的無線接入部分今后的發(fā)展方向也必須是朝著第三代CDMA的方向。當然，并不是說第三代的CDMA技術就可以直接用來完成未來的鐵路無線接入系統(tǒng)的功能，如同GSMR一樣，必須將鐵路通信所必備的功能（如群呼、組呼、優(yōu)先級別、強插、強拆等功能）融入這一技術之中，形成具有鐵路通信特有要求的公用無線通信接入網(wǎng)。

另外，考慮到鐵路已經(jīng)延伸到很多較為偏僻的地區(qū)，這些地區(qū)的公用通信網(wǎng)尚未建立起來。利用已經(jīng)建立好的鐵路通信網(wǎng)，并將其經(jīng)過適當?shù)臄U容改造，比如建立單基站無線接入系統(tǒng)，增加移動交換功能，廣泛發(fā)展固定用戶和移動用戶，從而取得應有的社會和經(jīng)濟效益。

鐵路通信網(wǎng)是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具。本文討論了無線接入技術在鐵路通信網(wǎng)中的應用現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢，認為鐵路通信網(wǎng)應該順應當今通信技術的發(fā)展潮流和市場的需要，在保證鐵路通信要求的前提下，發(fā)展多種接入方式，特別是無線接入方式，逐步達到同公用網(wǎng)的統(tǒng)一，從而參與同其它電信部門的競爭，為出行的旅客以及網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的用戶提供高質(zhì)量、方便、快捷的電信服務。