時代的進步和發展,在鐵路通信規劃布局上,無線通信技術成為當前鐵路通信建設的核心趨勢。本文在觀點分析的過程中,結合當前我國鐵路無線通信技術的應用現狀,就目前在鐵路無線通信布局過程中采用的450M無線列調系統、GSM-R鐵路數字移動通信系統等,分析不同系統的內涵基本結構布局,在進行鐵路無線通信布局過程中的功能表現以及特點等,指出目前我國在鐵路無線通信布局過程中存在的問題,并結合問題給出針對性的問題改善對策。結合論文觀點分析,就我國鐵路無線通信技術未來的發展趨勢進行了展望。從20世紀50年代開始,我國在鐵路規劃的過程中正式引入了無線通信技術。最初為無線列車調度系統,其為150M和450M的單、雙工或單雙工兼容的通信系統,隨著技術的升級,而后推出了450M無線列調系統[1]。2000年,我國在鐵路無線通信方面,開始引入GSM-R系統。經過多年的沉淀和發展,目前我國在GSM-R系統開發上也實現了技術的進一步升級發展,至少完成了幾十個核心網節點的建設。而今,我國能夠充分結合鐵路運營的需求,盡可能實現相應資源的優化配置,引入更多先進技術,充分推動鐵路無線通信系統(如圖1)的優化和完善,促使在布局的過程中更好契合當前鐵路無線通信系統建設的需求。

　　1當前鐵路無線通信的問題

　　隨著高速鐵路的不斷發展,其也對鐵路無線通信技術研發提出了更高的要求。雖然既有的無線通信技術在一定程度上能夠基本滿足鐵路無線通信的服務需求,但是結合高速鐵路的發展趨勢,以及立足長遠發展視角來說,顯然既有的鐵路無線通信技術在應用上依然存在較多的問題。主要體現在:

　　1.1突發性干擾問題

　　由于當前鐵路無線通信系統為充分確保高速鐵路運行過程中依然可以實現較為出色的無線通信服務支持,所以在進行通信技術表現上,采取的是寬帶通信。這種通信方式有較寬的頻譜,有較為出色的傳輸速率。為此這也導致在鐵路無線通信的實現上,既有的無線通信技術應用可能會有較大的干擾存在。此外從高速鐵路的建設布局現狀來說,為了充分滿足高速鐵路運行需求,在過程中一般會有較多的電氣設備搭載,這也很容易有相對復雜的電磁干擾產生。由于較多的電氣設備使用,以及在過程中電氣設備產生的脈沖干擾,均會對無線通信系統性能表現帶來消極影響,產生信號干擾。

　　1.2頻繁信號切換容易出現掉線

　　既有的高速鐵路無線通信系統在系統的建設和規劃上,為了保證不同區域始終能夠有較強的無線信號覆蓋,通常在進行無線信號收發的過程中,由于鄰近區域之間信號存在重合,這也會導致移動設備在檢測到無線信號后會自動完成信號的切換。由于高速鐵路一般有較高的運行速度,為此在列車運行的過程中由于有較快運行速度,導致信號切換的間隔更短。在這種情況下,若是信號切換的時延比系統進行傳輸數據處理時延更小情況下,就容易導致出現數據傳輸丟失的問題。

　　1.3多普勒擴展問題

　　若是在無線通信系統運行的過程中有較大的多普勒頻率,這也就會致使在信號傳輸的過程中,信號接收端下已經完成變頻的基帶信號有頻偏的額情況發生。在這種情況下,導致信號是真情況發生。由于信號失真,不僅不利于信道的均衡布局,同時也可以對相應解調性能產生消極影響,不利于通信品質保障。為此對于鐵路無線通信技術的應用而言,在進行無線通信系統布設過程中,不同徑對應的多普勒頻移有所差異,所以這也導致移動終端設備在進行相應無線信號檢測上會有較大的實現度,不利于無線通信服務品質的保障。

　　1.4無線信道加劇

　　高速鐵路運營過程中,其會有較快的信道移動情況。在這種背景下,對于無線通信技術也提出了更高的要求。若是在無線信道移動的過程中,移動臺周邊反射體以及散射體存在相對運動,那么此時就會加劇無線信道。這不利于無線通信品質的保障。

　　2鐵路無線通信的核心技術分析

　　在高速鐵路飛速發展背景下,對鐵路無線通信技術研發也提出了更高的要求。目前來說,結合高速鐵路無線通信服務需求,當前在無線通信系統建設上常用的技術主要是無線寬帶信道建模技術、多天線技術以及無線資源管理優化技術、組網技術等。結合不同技術的整合應用,為改善高速鐵路無線通信品質起到了一定的推動作用。

　　2.1無線寬帶信道建模技術

　　為了改善高速鐵路無線通信服務品質,可以通過模擬高速鐵路無線通信環境,今習慣寬帶信道模型的建立。綜合運用理論以及實踐數據分析,利用模型就高速鐵路無線信道性能表現展開分析。諸如在過程中是否存在信號衰落或是信號路徑損耗等情況,以及是否存在多普勒擴展、多徑效應沖擊響應等。借助模型分析,找尋高速鐵路環境下無線信道寬帶通信性能的核心影響要素,基于此合理進行相應無線通信技術的篩選,確保所使用的無線通信技術能夠充分契合高速鐵路無線通信服務需求[2]。實際上在進行高速鐵路無線通信系統(如圖2)建設上,借助信道建模技術的引入,能夠確保在獲取到鐵路無線通信的相關數據信息后,直接將數據輸入到模型中。借助模型完成數據的分析,總結現有無線通信系統設計存在的問題。并結合問題進行相應的設計調整,將完成調整后計算獲取數據輸入模型,進行改進方案的驗證。通過這種方式進行無線信道建設分析,不僅可以確保所規劃的無線信道能夠充分契合鐵路無線通信服務需求,還可以有效節省成本,降低由于前期規劃失誤導致無線信道規劃和鐵路無線通信服務需求不一致情況發生的概率。

　　2.2多天線技術

　　即我們所說的MIMO、智能天線等技術應用。其中就MIMO技術在鐵路無線通信方面的應用而言,其可以基于線性或是非線性預先編碼方式有效進行不同區域空間的分集,或是達成空分復用,通過這種方式確保在進行無線信道的建設上能夠有更為可靠的應用保障,進一步改善信道的容量。而智能天線技術指的是在進行技術應用上,借助智能天線實現對指定用戶的精準跟蹤,這有助于保證在無線信道規劃上合理減少干擾情況的發生概率,從而保證所規劃的無線信道有更大的系統容量。結合高速鐵路目前無線通信技術的應用現狀,既有的技術已經難以滿足高速鐵路發展需求。所以要立足既有技術基礎實現技術的升級,并引入更多先進技術。通過這種方式,促使既有的無線通信技術能夠通過改進充分契合高速鐵路對無線通信服務的需求,更好的確保在進行高速鐵路無線通信信號覆蓋區域實現精準規劃,合理利用空間,以有效提升無線通信的可靠性和安全性。

　　2.3無線資源管理優化技術

　　考慮到高速鐵路的環境特點,在進行無線通信資源的管理方面,要重視信號切換、資源調度以及干擾協調等相應技術的進一步優化。唯有不斷的進行資源管理的優化,為鐵路無線通信服務踐行提供更高效和更合理的資源配置,這也是改善鐵路無線通信服務品質的基礎。隨著我國鐵路運行速度的不斷提升,要求在鐵路無線通信技術的應用上,要充分確保不同區域間信號切換有較高的成功率,降低由于信號切換失敗導致的數據信息傳輸受阻,甚至是所傳輸的數據資源丟失的情況發生。

　　2.4組網技術

　　不管是鐵路,亦或是其他場景,要想實現無線網絡覆蓋,就必然要涉及到組網技術。當前我國在無線網絡組網方面已經有相對成熟的技術支撐。但是對于鐵路無線通信組網實現來說,考慮到鐵路無線信號所覆蓋環境的復雜性,要求我們必須結合既有的組網技術,融入鐵路無線通信網絡組網要求,實現既有組網技術的升級發展,使其更契合鐵路無線通信網絡組網的要求。需要結合高速鐵路運行情況合理進行既有無線寬帶組網技術的升級和創新,結合鐵路無線網絡使用需求,針對鐵路車站地面骨干、蜂窩望樓哦和列車車廂內部局域網進行聯合組網,確保組網的高效、可靠,充分保障無線通信過程中有更低傳輸時延,通過既有資源整合利用,達成最優組網效果。

　　3未來鐵路無線通信的發展展望

　　通過對當前我國鐵路通信技術應用的現狀分析和解讀,在鐵路運營的過程中,要求所使用的通信技術能充分確保在列車高速運行狀態下,借助通信技術應用依然可以實現高速運行列車相應數據信息的精準獲取,并能夠滿足列車視頻監控需求,合理進行列車運營組織,并能夠通過通信技術及時發現鐵路在運行過程中存在的故障信息,快速完成故障的診斷和排除。此外從鐵路乘客需求角度來說,要求在通信系統布局上,通過搭載先進通信技術,能夠充分滿足乘客使用移動互聯網的需求。雖然當前我國在鐵路無線通信技術的研發方面已經取得了一些成績,但是既有成績的取得相較于飛速增長的鐵路無線通信服務需求來說,依然有較大的改善空間。隨著鐵路運行速度的不斷提升,未來要求在鐵路無線通信技術研發上,要充分滿足更快運行速度下依然能夠實現安全可靠的無線通信服務,保證數據傳輸的高效和準確。所以立足技術研發視角,未來相應的研發人員在鐵路無線通信技術的研發上,其不僅要有較高的運行速率、較低的時延以及較為出色的使用安全性和可靠性[3]。這也是鐵路無線通信未來發展的必然趨勢(如圖3)。

　　引用

　　[1]鐵道部運輸局.450MHz調度命令無線傳送系統主要條件(V.4)[S].2005:4.

　　[2]鐘章隊,黃吉瑩.我國鐵路GSM-R的發展研究[J].中國鐵路,2006(11):12-14.

　　[3]沈嘉.LTE-Advanced關鍵技術演進趨勢[J].移動通信,2008(16):20-25.

　　《鐵路無線通信系統安全設計的方法及途徑》來源：《數字技術與應用》，作者:莊艷霞