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高速鐵路通信系統(tǒng)技術(shù)
高速鐵路通信系統(tǒng)技術(shù)【1】
摘要：隨著社會(huì)的技術(shù)飛躍和高速發(fā)展，人們對(duì)高速鐵路通信的要求越來越高，構(gòu)建一個(gè)先進(jìn)的高速鐵道通信系統(tǒng)已成為大眾日期夜盼的事項(xiàng)。
目前，我國對(duì)高速鐵路通信系統(tǒng)的存在較高需求，而目前高速鐵路通信系統(tǒng)仍存在較多問題，需要改進(jìn)和提升。
因此，本文通過對(duì)高速鐵路系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了系統(tǒng)仍存在的問題及目前可以應(yīng)用的解決方法，并對(duì)高速鐵路通信系統(tǒng)所采用的高新技術(shù)進(jìn)行闡述，把通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有效地結(jié)合在一起，構(gòu)成滿足大眾需求的綜合性的通信系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：高速鐵路 通信系統(tǒng) 技術(shù)
1 高速鐵路通信需求分析
隨著我國交通技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，高速鐵路的出現(xiàn)和普及大大方便和便捷了大眾的交通出行，成為可我國交通運(yùn)輸體系中的重要組成部分，有效地調(diào)整了我國交通運(yùn)輸體系的結(jié)構(gòu)方式。
而出行的旅客享受了高速鐵路帶來的快捷與舒適后對(duì)在旅途過程中的通信系統(tǒng)的要求也水漲船高。
旅途是單調(diào)的，也是勞累的，旅客需要在列車上與他人進(jìn)行語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等信息交流，而互聯(lián)網(wǎng)的普及也使更多的乘客需要在列車上接入互聯(lián)網(wǎng)，享受數(shù)字化和智能化的通信服務(wù)。
因此，為了滿足乘客的通信需求，構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定、先進(jìn)的高速鐵路通信系統(tǒng)迫在眉睫。
另外，為了實(shí)現(xiàn)有效的人機(jī)控制，同時(shí)保障列車的行車安全，提高運(yùn)輸效率，鐵路通信網(wǎng)的建立也需要先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)支持，使其功能更加完善，安全更有保障。
2 我國高速鐵路通信系統(tǒng)現(xiàn)存的問題
目前，我國高速鐵路通信系統(tǒng)仍然存在較多問題。
與普通的有線通信或無線通信相比，甚至與一般的公共移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，高速鐵路通信仍存在較大區(qū)別。
無論是在系統(tǒng)組成還是使用環(huán)境，對(duì)高速鐵路通信系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)備需求均較高。
一般而言，我國高速鐵路通信系統(tǒng)主要存在三方面的問題。
一是多普勒頻移。
多普勒頻移是指接收器的移動(dòng)引發(fā)的信號(hào)頻移現(xiàn)象。
一般的列車多普勒頻移現(xiàn)象不太明顯，而高速列車由于在高速運(yùn)動(dòng)中，列車與基站之間的距離會(huì)頻繁改變，多普勒頻移現(xiàn)象非常嚴(yán)重。
多普勒頻移過大會(huì)導(dǎo)致高速移動(dòng)通信的通話質(zhì)量下降，同時(shí)高速列車在高速移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的高頻次深度快衰落現(xiàn)象對(duì)正常通信也有很大程度的影響，這將導(dǎo)致通信系統(tǒng)的解調(diào)性能大幅下降。
第二是小區(qū)尺寸問題。
一般而言，在高速列車上使用WiFi、WiMAX等通信機(jī)制時(shí)，將通信的小區(qū)尺寸進(jìn)行縮小至直徑100m以內(nèi)，就能為列車上實(shí)現(xiàn)有效的寬帶連接服務(wù)。
而隨著列車的速度越來越快，導(dǎo)致小區(qū)尺寸出現(xiàn)過小、引發(fā)小區(qū)切換過于頻繁的問題，加上信號(hào)的快速衰落現(xiàn)象存在，高速鐵路通信系統(tǒng)對(duì)用戶的小區(qū)切換以及功率控制提出了更高要求。
三是隧道通信問題。
由于隧道在鐵路的組成中占據(jù)非常重要的地位，隧道通信問題嚴(yán)重影響鐵路通信覆蓋問題，不同隧道方式對(duì)通信系統(tǒng)的覆蓋方式和信號(hào)源的選取要求均不相同，造成鐵路通信系統(tǒng)的整體兼容性較差的局面。
因此，如何對(duì)高速鐵路通信系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，尋找出科學(xué)合理的系統(tǒng)方案成為現(xiàn)今鐵路通信部門亟待解決的難題。
3 高速鐵路通信系統(tǒng)技術(shù)分析
根據(jù)高速鐵路對(duì)通信系統(tǒng)的要求以及我國高速鐵路通信系統(tǒng)現(xiàn)存的問題，作者對(duì)多種通信系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了闡述和分析，以期建立一個(gè)高效先進(jìn)的高速鐵路通信系統(tǒng)，滿足大眾對(duì)通信系統(tǒng)的需求。
3.1 通信傳輸及線路
現(xiàn)代高速鐵路通信傳輸系統(tǒng)由骨干層傳輸和接入層傳輸兩部分組成。
骨干層傳輸主要為鏈型MSTP 1+1復(fù)用段骨干層多業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)，它是通過利用鐵路正線線路兩側(cè)不同物理徑路的兩條光纜中的各兩芯光纖，開通10G骨干光同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)，利用兩條光纜中的各四芯組成環(huán)狀光纖局域網(wǎng)，傳送列控信息。
接入層傳輸系統(tǒng)的主要由車站匯聚設(shè)備、站內(nèi)接入設(shè)備、站間接入設(shè)備等構(gòu)成。
通常情況在車站匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)MSTP STM-16 ADM的匯聚設(shè)備，而站間接入層節(jié)點(diǎn)采用STM-4 ADM或者STM-16 ADM設(shè)備，以完成各基站、信號(hào)、牽引及供電等節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入。
也可利用鐵路兩側(cè)光纖組成環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)各接入層站點(diǎn)的保護(hù)。
3.2 綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)
高速鐵路的傳輸系統(tǒng)需要將各個(gè)旅客服務(wù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)納入其中，為高速車站旅客服務(wù)、電話接入等系統(tǒng)提供專用的音頻、監(jiān)視圖像等接口。
在沿線區(qū)間中設(shè)立信息采集點(diǎn)，接入傳輸設(shè)備，構(gòu)成區(qū)間信息接入系統(tǒng)，將信息在區(qū)間、車站和綜合調(diào)度中心之間傳播。
另外還可在站內(nèi)及沿線區(qū)間信息接入點(diǎn)等地設(shè)置光網(wǎng)絡(luò)單元和局端OLT等設(shè)備，構(gòu)成一體化的綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，以滿足高速鐵路站內(nèi)及區(qū)間多種用戶的綜合業(yè)務(wù)需求。
3.3 綜合無線通信GSM-R系統(tǒng)
GSM-R是為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字無線通信系統(tǒng)，作為鐵路無線通信平臺(tái)已成為趨勢(shì)。
高速鐵路GSM-R系統(tǒng)包括交換子系統(tǒng)(SSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)(GPRS)、移動(dòng)智能網(wǎng)系統(tǒng)(IN)、運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)(OMC)、移動(dòng)終端子系統(tǒng)等6個(gè)子系統(tǒng)，可提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修通信等語音通信功能。
對(duì)鐵路沿線進(jìn)行GSM-R組網(wǎng)及信號(hào)覆蓋，可以滿足現(xiàn)代鐵路構(gòu)建地面調(diào)度中心與移動(dòng)體之間的信息交換與傳輸通道的需求。
3.4 專用調(diào)度通信系統(tǒng)
專用調(diào)度通信系統(tǒng)是全線專用通信網(wǎng)和承載綜合調(diào)度信息系統(tǒng)的組成部分，是供高速鐵路調(diào)度、車站運(yùn)營部門及維修單位進(jìn)行行車指揮和業(yè)務(wù)聯(lián)系的專用通信系統(tǒng)，可對(duì)全線進(jìn)行高可靠、高安全的行車控制及統(tǒng)一的調(diào)度指揮，性能可靠、功能先進(jìn)，具有話音功能數(shù)據(jù)和圖像等多媒體通信功能，綜合造價(jià)較經(jīng)濟(jì)，是高速鐵路現(xiàn)代化通信的重要保證。
3.5 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)、電臺(tái)廣播、電視網(wǎng)等模擬數(shù)據(jù)。
高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)立獨(dú)立的OSPF 自治域，在整個(gè)骨干承載網(wǎng)上使用獨(dú)立的路由設(shè)備，路由器間形成部分網(wǎng)狀連接，兼顧路由冗余與合理利用傳輸帶寬，管理區(qū)直接接入核心路由器。
4 結(jié)束語
為了滿足現(xiàn)時(shí)人們對(duì)高速鐵路通信系統(tǒng)的需求，我們需要正視高速鐵路通信系統(tǒng)存在的問題及解決方案，提高其科學(xué)技術(shù)水平，建設(shè)一個(gè)為高速鐵路運(yùn)輸服務(wù)的專用通信網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)高速鐵路快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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高速鐵路通信系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)【2】
摘要：高速鐵路無線通信，面對(duì)有限的頻譜資源之間的矛盾日益增加的交通和處理大量的信息，傳統(tǒng)的模擬技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足高速鐵路高速，重載，信息技術(shù)，現(xiàn)代的需要。
數(shù)字技術(shù)(尤其是DMR技術(shù))和產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。
本文主要結(jié)合高速鐵路通信系統(tǒng)分析數(shù)字化技術(shù)與實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：高速鐵路通信系統(tǒng) 無線 數(shù)字化技術(shù)
隨著人類社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，資源日趨緊張，持續(xù)的需求和質(zhì)量要求的人，這就需要提高資源利用率和科技創(chuàng)新水平的提升水平。
要培養(yǎng)，例如，為了滿足的上升需求的速度，乘車環(huán)境，從在早期的蒸汽引擎的火車，內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)被發(fā)展到現(xiàn)在普遍可見的電力機(jī)車燃料資源的利用率已也被提高，人們的生活帶來了極大的方便。
同時(shí)，技術(shù)進(jìn)步和不斷地影響甚至改變?nèi)藗兊乃枷胗^念，行為方式和管理風(fēng)格，和習(xí)慣。
的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)人們的生活也可以說給大家看，的第一個(gè)大型機(jī)到PC的發(fā)展，計(jì)算機(jī)開始，以傳播并逐漸成為生活的必需品，現(xiàn)在的智能終端的出現(xiàn)提供了人與更快的免費(fèi)平臺(tái)。
在許多方面，電腦已經(jīng)改變了傳統(tǒng)的方式生活的人[2]。
1高速鐵路無線通信數(shù)字化的必要性
中國高速鐵路GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)升級(jí)的GSM-R到目前為止，除了在個(gè)別的主干速度，這是高速鐵路無線通信系統(tǒng)的改造，幾乎所有的客運(yùn)線，高速高速鐵路是用在所有的GSM- R移動(dòng)通信系統(tǒng)。
促進(jìn)GSM-R應(yīng)用過程中是不容易的，但逐漸顯露出許多重要的問題。
1)的頻譜資源嚴(yán)重不足。
國家分配給GSM-R頻段4MHz的，考慮到保護(hù)間隔，只有19個(gè)可用的頻率。
5細(xì)胞色帶復(fù)用模式下，每個(gè)基站的四個(gè)頻率;7細(xì)胞色帶復(fù)用模式下，每個(gè)基站是最多只有3個(gè)頻點(diǎn)。
對(duì)于一般的高速鐵路區(qū)段和車站，頻率是最基本的范圍足夠多線并行的高速鐵路樞紐和大型客車站，頻率資源短缺的問題非常突出。
2)GSM-R無線通信終端的適應(yīng)性，系統(tǒng)功能，系統(tǒng)大量的二次開發(fā)，當(dāng)總線發(fā)生故障時(shí)，可用于所有的連接件和短的電流差動(dòng)繼電器的流入電路中的電流差動(dòng)繼電器切除總線上，然后所有的組件。
3)GSM-R本身面臨著落后的技術(shù)和技術(shù)演進(jìn)的問題，最近的演變路徑移動(dòng)軟交換和IMS(IP多媒體子系統(tǒng))，長(zhǎng)期演進(jìn)到第四代移動(dòng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的3GPPLTE(移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn))。
進(jìn)化的過程，涉及改造的MSC，BSC，基站和移動(dòng)終端還涉及到一個(gè)根本性的變化[3]。
4)如果GSM-R無線列調(diào)改造的近70000公里的高速鐵路，不僅是一個(gè)巨大的工程量是難以實(shí)現(xiàn)的，和改造資金。
為了解決上述問題，它可以在同一時(shí)間在兩個(gè)方面：第一，更加積極地為GSM-R頻率資源的國家權(quán)威，但這個(gè)程序只能解決頻率資源不足的問題，并達(dá)到了非常可能性很小。
高頻保護(hù)行動(dòng)之間的差異是主要的保護(hù)范圍內(nèi)的全方位的路線，快速反應(yīng)區(qū)域相短路和接地故障更頻繁的行動(dòng)之一，其正確率也較高，誤操作的4倍兩部次測(cè)試錯(cuò)誤的接線，再次因誤投。
然而，這種保護(hù)裝置采取兩次出口的比例，提高了可靠性，但增加的固有的動(dòng)作時(shí)間，所以，在近用部的斷層運(yùn)動(dòng)速度是小于的距離 I段，零序 I段或電流速斷快。
此外，由于涉及范圍很廣，不僅涉及的側(cè)保護(hù)裝置和高頻率的渠道，如高頻電抗器組合過濾器，高頻電纜分頻的保護(hù)，發(fā)送和接收信息機(jī)等設(shè)備，并也由對(duì)側(cè)的保護(hù)裝置，和高頻率的信道條件。
因此，組保護(hù)裝置的運(yùn)行質(zhì)量差，尤其是高頻信道的阻抗匹配分頻器的濾波特性，還在探索之中。
可以保留使用現(xiàn)有的高速鐵路無線通信基礎(chǔ)設(shè)施(如天，艾菲爾鐵塔(Eiffel Tower)的饋線，漏泄同軸電纜，等)，可以降低無線通信系統(tǒng)的升級(jí)改造成本的難度[4]。
2站場(chǎng)數(shù)字無線通信系統(tǒng)總體框架設(shè)想
母差保護(hù)的情況下操作的設(shè)備在下列情況下，應(yīng)立即檢查處理：(1)交流電流回路斷線，直流電源消失“光字也發(fā)出后，應(yīng)立即退出母線差動(dòng)保護(hù)，并通知如下保安人員處理。
直流熔斷器(2)直流電源消失，你應(yīng)該檢查端子塊DC電路監(jiān)視繼電器ü常閉觸頭相關(guān)的電路，為了提高利用有限的頻譜資源，隨后由數(shù)字技術(shù)只能被視為以提高各信道的利用率[7]。
1)無線控制器可以設(shè)置站地板任意一種通信機(jī)房，需求設(shè)置基站站的地理覆蓋范圍。
2)從無線控制器設(shè)置的固定終端位置上的地點(diǎn)的限制，根據(jù)需要，可以設(shè)置在不同的位置也可以對(duì)焦點(diǎn)設(shè)置在相同的位置。
3)采取一定的QoS措施，既適合站樓的語音通信，數(shù)據(jù)傳輸更適合。
3空中接口的建議
物理信道使用的LTE主流復(fù)用 - 正交頻分復(fù)用(OFDM)，和它的優(yōu)點(diǎn)，可以得到高度的頻譜利用率，而在同一時(shí)間更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，給用戶帶來。
上行鏈路和下行鏈路的傳輸方案：確保在250公里每小時(shí)列車運(yùn)行速度的峰值256KB / s的用戶數(shù)據(jù)速率。
研究，以確定的框架結(jié)構(gòu)，以待試驗(yàn)。
能夠滿足最專業(yè)的無線用戶的需要DMR作為公開的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，一些制造商的支持下，經(jīng)過數(shù)年的研究和開發(fā)，產(chǎn)品已基本成熟，并廣泛在世界上使用的。
美國的主流對(duì)講機(jī)公司摩托羅拉基于DMR的數(shù)字無線電產(chǎn)品，并銷售開始于2007年推出的世界，2011年7月，全球已售出超過100萬臺(tái)。
TAIT，SELEX和�？梢赃_(dá)到制造商已經(jīng)加大了產(chǎn)品開發(fā)和營銷，PDT / CDMR相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)聯(lián)盟的研究工作已經(jīng)開始有條不紊地進(jìn)行。
集成的應(yīng)用程序的二次開發(fā)和集成商也加入了這個(gè)行列，DMR產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足大部分的專業(yè)無線用戶的需求。
DMR系統(tǒng)已經(jīng)在社會(huì)各階層的生活開始了全面的應(yīng)用。
高速鐵路平面燈顯示設(shè)備使用DMR技術(shù)和鐵道部技術(shù)審查，是促進(jìn)整個(gè)道路。
多個(gè)林業(yè)部門已經(jīng)開始使用DMR系統(tǒng)。
DMR系統(tǒng)的深入推廣和滲透端口，林業(yè)，數(shù)字平調(diào)，油田，道路，社區(qū)國防，市政，公安等領(lǐng)域。
從市場(chǎng)的角度來看的專業(yè)無線數(shù)字化，數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用后的增值服務(wù)，在數(shù)字化和數(shù)字化，市場(chǎng)潛力是巨大的。
DMR技術(shù)先進(jìn)的系統(tǒng)，以及DMR不斷升級(jí)，其市場(chǎng)應(yīng)用的覆蓋范圍將逐步擴(kuò)大。
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