一 鐵路通信對于無線通信系統(tǒng)所提出的要求
經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得現(xiàn)今社會已經(jīng)成為了信息化的社會，尤其是以4G為代表的移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)使得人們可以在移動(dòng)的過程中極為方便、快捷的獲得所需要的信息及服務(wù)。鐵路作為我國重要的陸上出行方式，由于無線通信系統(tǒng)建設(shè)的制約使得在高鐵或是一些區(qū)段還仍然無法對客戶提供優(yōu)質(zhì)的無線通信服務(wù)，存在著通話中斷、掉線、通話質(zhì)量差等等一系列的問題，為適應(yīng)現(xiàn)今發(fā)展越來越迅速的信息通信需求，在鐵路建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用及運(yùn)行以便為用戶提供優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)。
一 鐵路通信對于無線通信系統(tǒng)所提出的要求
現(xiàn)今的社會是信息化的社會，隨著我國鐵路信息化及現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加速，對于鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)提出了以下要求：
(1)無線通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備以及軟件算法等方面滿足500km/h速度范圍以內(nèi)的列車通信需求。
(2)無線通信系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)無線列控方式，以便能夠更好的對鐵路列車的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度及高速列車運(yùn)行中的與地面調(diào)度中心之間的龐大的數(shù)據(jù)信息雙向傳輸。
(3)無線通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有沿著鐵路沿線的高速越區(qū)切換的能力。(4)無線通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)㈣F路沿線惡劣的自然環(huán)境對于鐵路無線通信系統(tǒng)的影響降至最低。
(5)無線通信系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性都應(yīng)當(dāng)較好以滿足故障安全原則，相較于現(xiàn)今所使用的列控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)更為安全可靠。
鐵路通信對于無線通信系統(tǒng)的需求是巨大的，因此對于無線通信系統(tǒng)在鐵路通信中的應(yīng)用，要求新一代的無線通信系統(tǒng)必須要提供一個(gè)綜合的無線通信平臺，且能夠根據(jù)鐵路各部門的需求提供虛擬的獨(dú)立的專用的無線通信系統(tǒng)，以確保鐵路調(diào)度的安全及快速。
二 無線通信系統(tǒng)在鐵路通信中的應(yīng)用及發(fā)展
GSM-R無線通信系統(tǒng)是一種應(yīng)用于鐵路通信中的綜合專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，其主要以2G無線通信基礎(chǔ)設(shè)施來實(shí)現(xiàn)對于區(qū)域內(nèi)列車的高級語音呼叫服務(wù)，并在提供語音通信服務(wù)的同時(shí)承擔(dān)了一定的列車調(diào)度服務(wù)。GSM-R無線通信系統(tǒng)可以在一定程度上成為鐵路無線通信的承載體，承載列車調(diào)度、信號、集群通信和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等的業(yè)務(wù)。GSM-R 無線通信系統(tǒng)是現(xiàn)今在鐵路無線通信中應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)，其基礎(chǔ)服務(wù)能力繼承于3GPP標(biāo)準(zhǔn)，其中3GPP標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是以GSM核心網(wǎng)為根本的無線通信技術(shù)，其在應(yīng)用之初就瞄準(zhǔn)了鐵路通信中對于無線通信的巨大需求，并在集合眾多產(chǎn)業(yè)鏈并在不斷的完善過程中使得3GPP標(biāo)準(zhǔn)成為了一項(xiàng)可靠而成熟的無線通信制式而在鐵路通信調(diào)度中得到了廣泛的應(yīng)用。
GSM-R 無線通信系統(tǒng)中的基礎(chǔ)功能模塊主要由交換系統(tǒng)、基站系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)以及終端系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。GSM-R無線通信系統(tǒng)在現(xiàn)今的運(yùn)用中也面臨著一些挑戰(zhàn)，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了由2G到3G再到4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的巨大變革，從而使得鐵路通信面臨著巨大的挑戰(zhàn)和龐大的先進(jìn)無線通信的需求?，F(xiàn)今鐵路通信對于無線通信系統(tǒng)的需求已經(jīng)從原先最基本的信號穩(wěn)定、沿途覆蓋等功能從而向著能夠滿足鐵路通信系統(tǒng)不斷發(fā)展的通信需求變化進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在這一過程中，GSM-R無線通信系統(tǒng)也逐漸暴露出來了一些技術(shù)的局限性。隨著技術(shù)的發(fā)展目前業(yè)界對于今后鐵路通信系統(tǒng)中的無線通信系統(tǒng)都形成了統(tǒng)一的共識，認(rèn)為今后鐵路無線通信系統(tǒng)的技術(shù)必將向著 4GLTE 的方向發(fā)展，長期演進(jìn)是3GPP系統(tǒng)長期演進(jìn)的概括描述，通過使用正交頻分復(fù)用技術(shù)和單載波分多址技術(shù)來作為發(fā)展 4G 無線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
LTE 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是ALL-IN-IP的無線組網(wǎng)架構(gòu)以及扁平化的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使得無線通信系統(tǒng)的延時(shí)大為降低，從而使得無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信性能得到了整體性的提高，從而使得不論是在用戶無線通信使用感官體驗(yàn)方面還是在控制層面，使用LTE 技術(shù)能夠使得無線通信從空閑模式到激活模式這一模式切換的時(shí)間控制在100ms的范圍以內(nèi)，而將無線通信從休眠模式向激活模式切換的時(shí)間控制在50ms的時(shí)間范圍以內(nèi)，在用戶的使用體驗(yàn)中最小延時(shí)極小，從而使得用戶能夠在高速行駛的列車中得到較為良好的無線通信服務(wù)，用戶無線通信使用感官大為提高。LTE 技術(shù)在頻譜效率方面也有著極大的提高，由于采用的是正交頻分復(fù)用技術(shù)，從而使得無線通信的頻譜效率得到了極大的提高，采
用多人多出技術(shù)后帶來速率的成倍數(shù)增長。
此外，使用 LTE 技術(shù)也使得鐵路無線通信的抗干擾的能力有了較大的提高，通過在鐵路無線通信中采用OFDM技術(shù)，可以使得無線通信在保持高頻譜效率的前提下能夠更好的實(shí)現(xiàn)對于多徑干擾進(jìn)行抑制，并通過使用小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)將原先的干擾信號向有用無線通信信號進(jìn)行轉(zhuǎn)變。
上述LTE 技術(shù)的優(yōu)秀特性使得 LTE 技術(shù)成為了今后鐵路無線通信技術(shù)的重要的基礎(chǔ)也為眾多信息化應(yīng)用提供了良好的保障。LTE技術(shù)在鐵路無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用中需要滿足能夠?qū)ΜF(xiàn)今鐵路無線通信信息業(yè)務(wù)的全包容，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)今所使用的基本的語音溝通直至到滿足對于圖像和視頻流等的傳輸，其傳輸速率也將由原先的 kb/s 上升至 Gb/s，而使用傳統(tǒng)的GSM-R技術(shù)由于基礎(chǔ)的限制使得其遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足這一通信需求。通過使用 LTE 技術(shù)則可以滿足這一通信需求。
通過使用 LTE 技術(shù)使得鐵路無線通信的信息帶寬得到了極大的提高，從而可以實(shí)現(xiàn)在列車中提供無線帶寬的增值通信服務(wù)，比如說 可以在各節(jié)車廂中加裝列車視頻監(jiān)控并通過使用無線通信來對視頻監(jiān)控的視頻進(jìn)行傳輸，以使得列車乘務(wù)員和地面調(diào)度人員都能夠?qū)π旭傊械牧熊囓噹械臓顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并通過與地面調(diào)度人員的協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)對于列車車廂中的突發(fā)狀況進(jìn)行及時(shí)的響應(yīng)，并能夠通過現(xiàn)場情況的回溯來進(jìn)行決策舉證，通過無線通信技術(shù)的發(fā)展提高了鐵路無線通信系統(tǒng)對于語音、視頻圖像的傳輸能力從而使得鐵路運(yùn)行能夠更為安全、高效。
同時(shí)，鐵路無線通信能力的提升可以使得鐵路部門能夠?yàn)榱熊囍械某丝吞峁└嗟某Ｒ?guī)化的增值服務(wù)，無線通信能力的增加可以使得能夠通過車廂內(nèi)的視頻為旅客提供實(shí)時(shí)交通路況、列車編次以及沿途天氣等的一系列的增值信息服務(wù)，從而使得鐵路旅客能夠更為方便的出行。
因此，LTE 技術(shù)是未來取代GSM-R技術(shù)新一代無線通信技術(shù)，同時(shí) LTE 技術(shù)還有著更大的潛力能夠挖掘，由于其技術(shù)在設(shè)計(jì)中所具有的無線移動(dòng)切換能力和帶寬穩(wěn)定的特征使得 LTE 技術(shù)能夠以百兆的帶寬來實(shí)現(xiàn)對于鐵路無線通信的接入，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，LTE技術(shù)將有著更為廣闊的技術(shù)應(yīng)用前景。
三 結(jié)束語
鐵路是我國重要的陸上交通運(yùn)輸方式，隨著技術(shù)的發(fā)展使得鐵路無線通信系統(tǒng)中的技術(shù)也得到了極大的提高，傳統(tǒng)的GSM-R通信技術(shù)在越來越大的數(shù)據(jù)通信需求面前也顯得越來越力不從心，因此，以 LTE 技術(shù)為代表的新一代的鐵路無線通信技術(shù)的應(yīng)用使得鐵路無線通信能力的提高成為可能。本文在分析鐵路無線通信技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對現(xiàn)今所使用的GSM-R技術(shù)及LTE技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了對比。
