高速铁路移动通信技术的发展与应用
引言
我国铁路是国内最早应用无线电技术的行业之一。列车无线调度通信、站场无线通信和常规无线对讲通信大量应用,和有线通信技术一道,共同形成了与铁路管理体制相适应的铁路专用通信技术体系。
1 高速铁路移动通信技术发展
与国外先进水平相比较而言,在发展的质量以及效率方面还存在一定程度上的差异。但是不可否认的一点是,国内目前的高速铁路移动通信技术在系统构建方面,已经呈现出了越来越完善的状态,并且整体上的发展速度也会显得相对较快。从另一个角度展开分析可知,在高速铁路移动通信技术的发展运用中,常常使用的一种技术类型要当属GSM-R技术,之所此项技术的应用频率最高,主要是因为该项技术的具备极高效率以及极其成熟的技术特征等优势。随着高速铁路移动通信技术的进一步发展,GSM-R技术的应用缺点也慢慢地显露出来了,所以为了能够在根本上使得移动通信技术在高速铁路的应用中得到最大化的发展,因此落实到具体应用操作上,广大技术人员也就需要根据实际的情况展开有针对性的技术类型选择,从而使得移动通信技术在高速铁路的应用过程中发挥实际的效用[1]。
2 关于高速铁路移动通信技术的实际应用研究
(1)应用场景分析。铁路无线通信的主要任务是为铁路移动应用提供语音、数据、图像的接入、传送、处理。在应用场景上,大致分为点、线2类场景。①铁路站场。主要包括大型客站、编组站、货运中心、动车组和机车车辆检修场所等,为旅客乘降组织、行包装卸、旅客信息服务、客站管理和信息传送、编组站调车作业和安全监控、货运管理和信息传送、动车组和机车车辆监测检测数据传送、基础设备设施(线桥隧、通信信号、电力和供电等)监测检测信息传送等业务提供移动语音、数据和图像服务。②铁路正线(包括铁路车站和区间线路)。主要为铁路行车指挥、列车运行控制、列车自动驾驶、列车安全防护和预警、动车组和机车车辆运行监测检测信息、基础设备设施状态信息、列车位置信息、客运站车间信息交互、客运乘务管理和信息传送、旅客列车车内服务和联络、养护维修、公安保卫、应急通信等提供语音、数据和图像服务。
(2)信息传输的频率及电波传输。低频率的信号传输路径损耗低,传播的距离远,宽带资源相对紧张,承载能力较差,频谱效率较低。不同的业务场景需要合理进行信息传送频率的选择。通过电波传输的理论分析来看,小于1000MHz的频段适合铁路的正线链状网络构建,能够降低越区切换的频率,提供高质量的通信服务。900MHz以下的GSM-R基站,普通铁路站间距离在6~7m,高速铁路的站距在3~4m。随着5G网络时代的即将到来,更高端的频率将会投入铁路通信系统,那时的电波传输距离将会更短,基站的建设密度可能会进一步增加。特别是隧道部分的痛惜传输,将会出现高频波无法使用的情况。
(3)加强关键设备及技术的创新。当铁路的移动通信频率确定后,需要结合频段进行对应的技术及设备创新。调整无线基站的软件、射频滤波器,提升信息接收机的灵敏度,并提升它对其他无线信号的抗干扰能力。根据铁路通信的运行要求,研发多制式、多频段的车载通信模块,强化铁路通信的运用效果。对车载的天线技术进行优化,特别是研发适合高铁运行的天线,减少车载天线使用数量,构建无线的接入平台。开发能够适用于工作人员手持终端app的应用平台,提升移动通信的信息化应用水平[2]。
(4)高速铁路运营通信技术的应用。高速铁路的实际运行,通常情况下都是一种较为复杂的问题,所以每一条铁路的在实际使用过程中将会遵循不同的规律特点,并且这种规律特点从整体角度上看来,其往往是相对固定的,然而从部分状态上可以较为清楚地发现,此项通信技术的实际应用还会表现成为一种不断变化的过程。为了能够应对这样的问题发生,所以也就需要展开运用通信技术的应用,此项技术具有稳定性以及安全性,具体来讲需要在高速铁路系统当中全面化的构建出相对科学化的通信网络,当突发性事件发生之后,就能够及时性的展开调度与调整,从而使得高速铁路网络有序地开展下去。在稳定性能方面的分析,针对于此点来讲,当前最为关键的便是GSM-R技术的应用频率最大,但是此项技术在应用中,因为应用模式相对较为传统,并且操作上具有一定的复杂性,所以在发展快速的今天,对高速铁路的进一步提升造成了较为严重的阻碍,正是因为如此,LTE-R技术逐渐的替代了GSM-R技术,全新的技术在操作方式以及应用效能方面,都要比以往的技术更加的具有科学性。
文章来源:《电波科学学报》 网址: http://www.dbkxxbzz.cn/qikandaodu/2020/1030/373.html
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