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高速鐵路通信系統(tǒng)技術
高速鐵路通信系統(tǒng)技術【1】
摘要：隨著社會的技術飛躍和高速發(fā)展，人們對高速鐵路通信的要求越來越高，構建一個先進的高速鐵道通信系統(tǒng)已成為大眾日期夜盼的事項。
目前，我國對高速鐵路通信系統(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，需要改進和提升。
因此，本文通過對高速鐵路系統(tǒng)的現狀進行分析，提出了系統(tǒng)仍存在的問題及目前可以應用的解決方法，并對高速鐵路通信系統(tǒng)所采用的高新技術進行闡述，把通信技術、計算機及網絡技術有效地結合在一起，構成滿足大眾需求的綜合性的通信系統(tǒng)。
關鍵詞：高速鐵路 通信系統(tǒng) 技術
1 高速鐵路通信需求分析
隨著我國交通技術的進步和發(fā)展，高速鐵路的出現和普及大大方便和便捷了大眾的交通出行，成為可我國交通運輸體系中的重要組成部分，有效地調整了我國交通運輸體系的結構方式。
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。
旅途是單調的，也是勞累的，旅客需要在列車上與他人進行語音、數據、圖像、視頻等信息交流，而互聯(lián)網的普及也使更多的乘客需要在列車上接入互聯(lián)網，享受數字化和智能化的通信服務。
因此，為了滿足乘客的通信需求，構建一個穩(wěn)定、先進的高速鐵路通信系統(tǒng)迫在眉睫。
另外，為了實現有效的人機控制，同時保障列車的行車安全，提高運輸效率，鐵路通信網的建立也需要先進的科學技術支持，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，對高速鐵路通信系統(tǒng)的技術和設備需求均較高。
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引發(fā)的信號頻移現象。
一般的列車多普勒頻移現象不太明顯，而高速列車由于在高速運動中，列車與基站之間的距離會頻繁改變，多普勒頻移現象非常嚴重。
多普勒頻移過大會導致高速移動通信的通話質量下降，同時高速列車在高速移動時產生的高頻次深度快衰落現象對正常通信也有很大程度的影響，這將導致通信系統(tǒng)的解調性能大幅下降。
第二是小區(qū)尺寸問題。
一般而言，在高速列車上使用WiFi、WiMAX等通信機制時，將通信的小區(qū)尺寸進行縮小至直徑100m以內，就能為列車上實現有效的寬帶連接服務。
而隨著列車的速度越來越快，導致小區(qū)尺寸出現過小、引發(fā)小區(qū)切換過于頻繁的問題，加上信號的快速衰落現象存在，高速鐵路通信系統(tǒng)對用戶的小區(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非常重要的地位，隧道通信問題嚴重影響鐵路通信覆蓋問題，不同隧道方式對通信系統(tǒng)的覆蓋方式和信號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，如何對高速鐵路通信系統(tǒng)進行改進，尋找出科學合理的系統(tǒng)方案成為現今鐵路通信部門亟待解決的難題。
3 高速鐵路通信系統(tǒng)技術分析
根據高速鐵路對通信系統(tǒng)的要求以及我國高速鐵路通信系統(tǒng)現存的問題，作者對多種通信系統(tǒng)技術進行了闡述和分析，以期建立一個高效先進的高速鐵路通信系統(tǒng)，滿足大眾對通信系統(tǒng)的需求。
3.1 通信傳輸及線路
現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復用段骨干層多業(yè)務傳輸系統(tǒng)，它是通過利用鐵路正線線路兩側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，傳送列控信息。
接入層傳輸系統(tǒng)的主要由車站匯聚設備、站內接入設備、站間接入設備等構成。
通常情況在車站匯聚節(jié)點設MSTP STM-16 ADM的匯聚設備，而站間接入層節(jié)點采用STM-4 ADM或者STM-16 ADM設備，以完成各基站、信號、牽引及供電等節(jié)點的業(yè)務接入。
也可利用鐵路兩側光纖組成環(huán)實現對各接入層站點的保護。
3.2 綜合業(yè)務接入系統(tǒng)
高速鐵路的傳輸系統(tǒng)需要將各個旅客服務業(yè)務系統(tǒng)納入其中，為高速車站旅客服務、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)間中設立信息采集點，接入傳輸設備，構成區(qū)間信息接入系統(tǒng)，將信息在區(qū)間、車站和綜合調度中心之間傳播。
另外還可在站內及沿線區(qū)間信息接入點等地設置光網絡單元和局端OLT等設備，構成一體化的綜合業(yè)務接入網絡，以滿足高速鐵路站內及區(qū)間多種用戶的綜合業(yè)務需求。
3.3 綜合無線通信GSM-R系統(tǒng)
GSM-R是為滿足鐵路應用而開發(fā)的數字無線通信系統(tǒng)，作為鐵路無線通信平臺已成為趨勢。
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)務系統(tǒng)(GPRS)、移動智能網系統(tǒng)(IN)、運行與維護子系統(tǒng)(OMC)、移動終端子系統(tǒng)等6個子系統(tǒng)，可提供無線列調、編組調車通信、應急通信、養(yǎng)護維修通信等語音通信功能。
對鐵路沿線進行GSM-R組網及信號覆蓋，可以滿足現代鐵路構建地面調度中心與移動體之間的信息交換與傳輸通道的需求。
3.4 專用調度通信系統(tǒng)
專用調度通信系統(tǒng)是全線專用通信網和承載綜合調度信息系統(tǒng)的組成部分，是供高速鐵路調度、車站運營部門及維修單位進行行車指揮和業(yè)務聯(lián)系的專用通信系統(tǒng)，可對全線進行高可靠、高安全的行車控制及統(tǒng)一的調度指揮，性能可靠、功能先進，具有話音功能數據和圖像等多媒體通信功能，綜合造價較經濟，是高速鐵路現代化通信的重要保證。
3.5 數據通信系統(tǒng)
數據通信系統(tǒng)可提供數字數據服務、電臺廣播、電視網等模擬數據。
高速數據通信網設立獨立的OSPF 自治域，在整個骨干承載網上使用獨立的路由設備，路由器間形成部分網狀連接，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 結束語
為了滿足現時人們對高速鐵路通信系統(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，提高其科學技術水平，建設一個為高速鐵路運輸服務的專用通信網絡，推動高速鐵路快速發(fā)展。
參考文獻：
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高速鐵路通信系統(tǒng)的數字化技術與實現【2】
摘要：高速鐵路無線通信，面對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)的模擬技術已經不能完全滿足高速鐵路高速，重載，信息技術，現代的需要。
數字技術(尤其是DMR技術)和產品已經出現。
本文主要結合高速鐵路通信系統(tǒng)分析數字化技術與實現。
關鍵詞：高速鐵路通信系統(tǒng) 無線 數字化技術
隨著人類社會的發(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，內燃機已經被發(fā)展到現在普遍可見的電力機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，技術進步和不斷地影響甚至改變人們的思想觀念，行為方式和管理風格，和習慣。
的發(fā)展，計算機技術對人們的生活也可以說給大家看，的第一個大型機到PC的發(fā)展，計算機開始，以傳播并逐漸成為生活的必需品，現在的智能終端的出現提供了人與更快的免費平臺。
在許多方面，電腦已經改變了傳統(tǒng)的方式生活的人[2]。
1高速鐵路無線通信數字化的必要性
中國高速鐵路GSM-R移動通信系統(tǒng)升級的GSM-R到目前為止，除了在個別的主干速度，這是高速鐵路無線通信系統(tǒng)的改造，幾乎所有的客運線，高速高速鐵路是用在所有的GSM- R移動通信系統(tǒng)。
促進GSM-R應用過程中是不容易的，但逐漸顯露出許多重要的問題。
1)的頻譜資源嚴重不足。
國家分配給GSM-R頻段4MHz的，考慮到保護間隔，只有19個可用的頻率。
5細胞色帶復用模式下，每個基站的四個頻率;7細胞色帶復用模式下，每個基站是最多只有3個頻點。
對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性，系統(tǒng)功能，系統(tǒng)大量的二次開發(fā)，當總線發(fā)生故障時，可用于所有的連接件和短的電流差動繼電器的流入電路中的電流差動繼電器切除總線上，然后所有的組件。
3)GSM-R本身面臨著落后的技術和技術演進的問題，最近的演變路徑移動軟交換和IMS(IP多媒體子系統(tǒng))，長期演進到第四代移動通信技術為基礎的3GPPLTE(移動通信長期演進)。
進化的過程，涉及改造的MSC，BSC，基站和移動終端還涉及到一個根本性的變化[3]。
4)如果GSM-R無線列調改造的近70000公里的高速鐵路，不僅是一個巨大的工程量是難以實現的，和改造資金。
為了解決上述問題，它可以在同一時間在兩個方面：第一，更加積極地為GSM-R頻率資源的國家權威，但這個程序只能解決頻率資源不足的問題，并達到了非常可能性很小。
高頻保護行動之間的差異是主要的保護范圍內的全方位的路線，快速反應區(qū)域相短路和接地故障更頻繁的行動之一，其正確率也較高，誤操作的4倍兩部次測試錯誤的接線，再次因誤投。
然而，這種保護裝置采取兩次出口的比例，提高了可靠性，但增加的固有的動作時間，所以，在近用部的斷層運動速度是小于的距離 I段，零序 I段或電流速斷快。
此外，由于涉及范圍很廣，不僅涉及的側保護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，發(fā)送和接收信息機等設備，并也由對側的保護裝置，和高頻率的信道條件。
因此，組保護裝置的運行質量差，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。
可以保留使用現有的高速鐵路無線通信基礎設施(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)的升級改造成本的難度[4]。
2站場數字無線通信系統(tǒng)總體框架設想
母差保護的情況下操作的設備在下列情況下，應立即檢查處理：(1)交流電流回路斷線，直流電源消失“光字也發(fā)出后，應立即退出母線差動保護，并通知如下保安人員處理。
直流熔斷器(2)直流電源消失，你應該檢查端子塊DC電路監(jiān)視繼電器ü常閉觸頭相關的電路，為了提高利用有限的頻譜資源，隨后由數字技術只能被視為以提高各信道的利用率[7]。
1)無線控制器可以設置站地板任意一種通信機房，需求設置基站站的地理覆蓋范圍。
2)從無線控制器設置的固定終端位置上的地點的限制，根據需要，可以設置在不同的位置也可以對焦點設置在相同的位置。
3)采取一定的QoS措施，既適合站樓的語音通信，數據傳輸更適合。
3空中接口的建議
物理信道使用的LTE主流復用 - 正交頻分復用(OFDM)，和它的優(yōu)點，可以得到高度的頻譜利用率，而在同一時間更高的數據傳輸速率，給用戶帶來。
上行鏈路和下行鏈路的傳輸方案：確保在250公里每小時列車運行速度的峰值256KB / s的用戶數據速率。
研究，以確定的框架結構，以待試驗。
能夠滿足最專業(yè)的無線用戶的需要DMR作為公開的歐洲標準，一些制造商的支持下，經過數年的研究和開發(fā)，產品已基本成熟，并廣泛在世界上使用的。
美國的主流對講機公司摩托羅拉基于DMR的數字無線電產品，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。
TAIT，SELEX和海可以達到制造商已經加大了產品開發(fā)和營銷，PDT / CDMR相關的行業(yè)標準或技術聯(lián)盟的研究工作已經開始有條不紊地進行。
集成的應用程序的二次開發(fā)和集成商也加入了這個行列，DMR產品已經能夠滿足大部分的專業(yè)無線用戶的需求。
DMR系統(tǒng)已經在社會各階層的生活開始了全面的應用。
高速鐵路平面燈顯示設備使用DMR技術和鐵道部技術審查，是促進整個道路。
多個林業(yè)部門已經開始使用DMR系統(tǒng)。
DMR系統(tǒng)的深入推廣和滲透端口，林業(yè)，數字平調，油田，道路，社區(qū)國防，市政，公安等領域。
從市場的角度來看的專業(yè)無線數字化，數字對講機系統(tǒng)的應用后的增值服務，在數字化和數字化，市場潛力是巨大的。
DMR技術先進的系統(tǒng)，以及DMR不斷升級，其市場應用的覆蓋范圍將逐步擴大。
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