高速铁路通信系统中的移动通信解决方案
- 格式:pdf
- 大小:183.56 KB
- 文档页数:2
GSM—R移动通信系统在高速铁路中的应用我们知道在一些专属的领域,进行通讯必须使用一些专用的通讯方式,比如飞机使用的导航系统就和我们平常用的导航系统在功能,频率上都是不同的;再说到火车,其实也是一样的,列车使用的无线电通讯系统就和我们生活中的不大一样,火车使用的就是GSM-R这样的一个通讯系统。
本文就是针对GSM-R做了一个基本的介绍,然后结合GSM-R的使用也谈了谈GSM-R在现在的高速铁路中的运用。
GSM-R;高速铁路;调度;无线通讯一、前言我们几乎都坐过火车,但是似乎都会发现,有时候我们的火车在某些路段的时候只有一条铁轨,但是从来也没有发生过撞车;我们也发现,铁路每个站都是很繁忙的,每天在铁路上运行的列车那么多,如何来保证这些列车正常的运行,可定是花费了不少的功夫的。
但其实,GSM-R移动通讯系统就是能够来很好的保证列车系统正常运行,能够保证列车与调度,列车和乘客很好交流的一个先进系统,所以我们有必要对这样的一个系统有一些了解。
二、铁路GSM-R移动通信系统的概述GSM-R就是铁路使用的专属的移动通讯系统,是一种专用的信号传输系统。
主要就是把铁路的通讯系统也民用的信号区分开来,避免民用的通讯系统对于铁路运输调度的影响。
GSM-R的运用有效的提高了铁路运输系统的调度能力,对于铁路运输的日常管理工作也是起到了不小的作用。
到了今天GSM-R更多的是体现着一种数字化传输的功能,在铁路调度中,能够很好地跟踪列车的位置,能够很好地进行列车的管理,然后GSM-R还有呼叫的功能,可以运用到列车广播系统中;对于乘坐如今火车的人来说,GSM-R还有了旅客电话的功能,能够运用GSM-R进行无线通讯有了更多的人性化。
当然还有一个功能并不能忽视,那就是在铁路系统运行的过程中发生事故,出现故障的时候GSM-R也能为搜救起到有效的作用。
这一切都是靠GSM-R移动通讯技术的数字化功能来起作用的。
当然,我们不得不承认GSM-R移动通讯技术的起源不是中国,而是西方一些发达的国家,毕竟火车也是西方列强入侵中国的时候带进中国的。
GSMR铁路移动通信GSM-R铁路移动通信:技术特点与发展前景引言一、GSM-R技术特点1.1专用频段GSM-R使用专用频段,避免与其他通信系统干扰,确保铁路通信的稳定性和可靠性。
在全球范围内,GSM-R主要使用900MHz频段,部分国家和地区使用1800MHz频段。
1.2安全性GSM-R采用了加密和认证机制,确保通信内容的安全。
同时,GSM-R还支持列车无线紧急呼叫功能,提高了列车运行的安全性。
1.3系统容量GSM-R系统具有较大的系统容量,可以满足铁路运营中的大量用户需求。
同时,GSM-R支持多用户同时通话,提高了通信效率。
1.4网络覆盖GSM-R系统实现了铁路线路的全覆盖,确保列车在任何位置都能进行通信。
GSM-R支持跨区切换,保证了列车在不同区域之间的通信连续性。
1.5兼容性GSM-R与其他通信系统具有较好的兼容性,可以与其他铁路通信系统(如TETRA、VHF等)进行互联互通,为铁路运营提供更多选择。
二、GSM-R发展历程与应用现状2.1发展历程GSM-R的发展始于20世纪90年代,欧洲铁路通信标准化组织(ERATO)开始研究铁路通信的标准化问题。
1993年,欧洲电信标准协会(ETSI)正式立项研究铁路通信标准。
1997年,ETSI发布了GSM-R标准。
此后,GSM-R在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
2.2应用现状目前,GSM-R已经在全球范围内得到了广泛应用,成为铁路通信领域的事实标准。
在欧洲,GSM-R已经成为所有新建设的高速铁路线路的通信系统。
在中国,GSM-R也得到了广泛应用,成为高速铁路、普速铁路和城市轨道交通的主要通信系统。
三、GSM-R未来发展趋势3.1向LTE-R过渡随着4G移动通信技术的发展,GSM-R将逐渐向LTE-R (LongTermEvolution–Rlway)过渡。
LTE-R基于先进的4G技术,具有更高的数据传输速率、更大的系统容量和更好的性能。
目前,欧洲、中国等国家和地区已经开始进行LTE-R的研究和试验。
高速铁路通信信号的通信设备与网络安全近年来,随着高速铁路的快速发展,高速铁路通信信号的通信设备和网络安全问题备受关注。
作为高速铁路的核心技术之一,通信信号的稳定与安全性对于列车运行的高效性和安全性至关重要。
本文将重点探讨高速铁路通信信号的通信设备和网络安全,并提出一些相关的解决方案。
一、高速铁路通信信号的通信设备1. 通信信号设备的种类和功能借助通信信号设备,高速铁路系统可以实现列车与信号设备的无线通信、列车之间的联锁通信以及列车与运控中心的通信等。
通信信号设备的主要种类包括信号机、道岔控制器、列车自动保护装置(ATP)等。
信号机负责向司机显示适当的信号,道岔控制器负责控制道岔的开关,ATP负责监控列车位置以及提供列车速度限制等。
2. 通信设备的稳定性和实时性要求高速铁路系统对通信设备的稳定性和实时性有着较高的要求。
通信设备必须能够在恶劣的环境条件下保持稳定运行,如遭受强电磁干扰、温度变化等。
同时,通信信号的传输和处理需要满足高速铁路系统对实时性的要求,以确保列车能够及时获取并处理通信信息。
3. 通信设备的更新与维护高速铁路通信设备的更新和维护是保证通信信号系统正常运行的关键。
随着技术的进步和相关标准的更新,通信设备需要不断升级以适应列车运行的需求。
同时,定期进行设备巡检和维护也是保障设备稳定性的重要工作。
二、高速铁路通信信号的网络安全1. 网络安全的重要性在高速铁路系统中,通信信号的网络安全至关重要。
网络安全的威胁包括黑客攻击、恶意软件、信息泄露等。
一旦网络安全遭到破坏,可导致列车运行混乱、隐私泄露甚至事故发生。
2. 网络安全的挑战高速铁路通信信号的网络安全面临多重挑战。
高速铁路系统包含大量设备和节点,网络拓扑复杂,这带来了管理和监控的困难。
同时,高速运行的列车需要实时通信,对网络的稳定性和延迟有更高的要求。
此外,网络的开放性也可能带来安全漏洞。
3. 网络安全的解决方案为了确保高速铁路通信信号的网络安全,可以采取以下解决方案:(1)建立多层次网络安全防御体系,包括物理层面的防护和网络层面的防护,以防范各类攻击。
高速铁路专网覆盖解决方案完善的铁路GSM网络覆盖不仅能给用户提供便利的通信服务,创造更优质的网络价值,而且是以后第三代移动通信网络的铺设和扩容提供坚实基础;不但能为中国移动业务的发展带来商机,也能为我国信息化的发展带来巨大的促进作用。
本方案通过使用BBU+RRU这种组网方式,针对对不同区域类型,不同覆盖场景的解决方案论述,可为高速铁路的覆盖达到最优的效果,同时也可为其他同类工程提供参考和借鉴。
BBU;RRU;小区规划;切换规划;小区分层本方案将铁路列车考虑为一个话务流动用户群,为其提供一条服务质量良好的专用覆盖通道,用户群从车站出发,直至抵达目的站,用户都附着在专网覆盖区内,发生的话务/数据流也都为专用通道吸收。
用户抵站后,离开专用通道,切换至车站或周边小区。
1.覆盖策略一般高铁沿线环境较为复杂,网络覆盖难度很大。
对于不同的道路环境需要采用相应的覆盖策略。
(1)平原、高原路段的覆盖:覆盖站沿铁路两侧均匀交错分布,选择地势较高处,俯瞰铁路。
(2)丘陵、山地、峡谷路段的覆盖:对于部分较深的峡谷地段,测试信号较差的地段,必须在峡谷两侧最高处、转弯处建设站点。
(3)隧道路段的覆盖:针对不同的隧道制定不同的覆盖方法:隧道长度小于500m的使用高增益天线进行覆盖;长度大于500m的结合漏缆分布系统进行覆盖。
(4)高架桥梁路段的覆盖:桥梁的覆盖须保证天线高度合理,天线的高度应该高出桥梁平面25米,与铁道垂直距离保持在50米左右。
(5)站台路段的覆盖:对于大型火车站候车室与站台通道均有室内分布系统,因此专网与公网的切换只需做室内分布与专网的切换关系,需要注意的是要将专网的CRO设置值高于室内分布的CRO,因为火车在站内停留时间较短,如没及时切换到专网中,火车开动后势必会发生掉话现象。
2.BBU+RRU组网解决方案从整条铁路状况来分析,在铁路沿线新建基站的难度较高,投资较大,我们从节约成本的角度考虑,高铁以BBU+RRU 为主要覆盖手段。
高速铁路数字移动通信系统在当今高速发展的时代,高速铁路成为了人们出行的重要选择。
而在保障高速铁路安全、高效运行的众多技术中,高速铁路数字移动通信系统扮演着至关重要的角色。
高速铁路数字移动通信系统,简单来说,就是为高速铁路量身定制的一套通信解决方案。
它就像是一条无形的信息高速公路,确保列车上的工作人员、控制系统以及乘客之间能够顺畅、快速、准确地进行信息传递。
首先,我们来了解一下为什么高速铁路需要专门的数字移动通信系统。
高速铁路的运行速度极快,这就对通信的实时性和稳定性提出了极高的要求。
传统的移动通信系统在面对高速移动的场景时,往往会出现信号中断、延迟、数据丢失等问题。
想象一下,如果列车驾驶员与调度中心之间的通信出现了故障,无法及时获取前方路况信息或者接收指令,那将会给列车的运行带来极大的安全隐患。
再者,高速铁路上还有大量的设备需要实时监控和控制,比如列车的动力系统、制动系统、车门系统等,这些设备的数据传输也必须稳定可靠。
此外,随着人们对出行体验的要求不断提高,乘客在列车上也希望能够享受到高质量的通信服务,如流畅的上网、视频通话等。
那么,高速铁路数字移动通信系统是如何实现这些功能的呢?它主要由以下几个部分组成:基站系统是其中的重要一环。
在铁路沿线,会设置一系列的基站,这些基站就像一个个接力站,确保列车在高速行驶过程中始终能够接收到稳定的信号。
基站的覆盖范围和信号强度经过精心设计和优化,以适应高速铁路的特殊需求。
核心网则负责对通信数据进行处理和传输。
它就像是一个中央大脑,管理着整个通信网络的资源分配、数据路由等工作,确保信息能够快速、准确地到达目的地。
终端设备包括列车上的车载通信设备以及工作人员和乘客使用的移动终端。
车载通信设备与列车的控制系统紧密相连,能够实时传输列车的运行状态数据,并接收来自外部的指令。
而乘客使用的移动终端则可以通过无线网络接入系统,满足他们的通信和娱乐需求。
为了保证通信的可靠性和安全性,高速铁路数字移动通信系统还采用了一系列先进的技术。
通信网络技术无线通信网络GRIS 节点GSM-R 接口服务器CTC 应用 服务器追踪服务器行调台显示台通信服务器车站自律机车站自律机其他中心 系统GRISCTC 系统BSS机车图2 某全场景的GSM-R 接口服务器测试平台系统 2024年3月25日第41卷第6期129 Telecom Power TechnologyMar. 25, 2024, Vol.41 No.6郭亚昀,等:铁路通信系统中 移动通信技术的应用分析组呼、语音广播以及多级静音等铁路专用业务功能。
GSM-R 系统由网络子系统、基站子系统、运维子系统及终端设备组成。
网络子系统包含移动交换子系统、智能网子系统及通用分组无线子系统等。
具体来说,移动交换子系统负责语音业务的交换连接,智能网子系统实现业务控制逻辑,通用分组无线子系统提供数据业务[2]。
系统使用主从同步机制,不同节点设备从高精度的时钟同步设备后台智能传输服务(Background Intelligent Transfer Service ,BITS )获取精确的时钟信号。
基站子系统的基站控制器(Base Station Controller ,BSC )则从移动交换中心(Mobile Switching Center ,MSC )获取同步时钟。
GSM-R 的频段规划上行频带为885~889 MHz ,下行频带为930~934 MHz ,可以实现不同地域和运营商之间的互操作,每个语音信道的带宽为200 kHz 。
GSM-R 技术在多个方面改进了铁路通信。
第一,实现了语音组呼和语音广播功能,允许一个呼叫者与一个组内的多个用户同时通话,有效支持列车调度通信和运维通信。
语音组呼可以实现16人同时通话,语音广播可以向多个小区内的所有用户广播语音信息。
第二,可以以2 400 b/s 的速率传输车次信息、列车停止信号等关键数据,提高运输安全性。
第三,为调度员下达书面调度命令提供无线传输通道,调度命令数据传输速率可达9 600 b/s 。
高速铁路上移动通信技术的研究与优化随着现代科技的快速发展,高速铁路成为许多国家发展重点,作为一种高效、环保的交通工具,它为人们的出行提供了更好的选择。
然而,高速铁路的特殊环境和高速运行的要求给移动通信技术带来了诸多挑战。
因此,研究与优化高速铁路上的移动通信技术显得尤为重要。
首先,高速铁路的特殊环境要求移动通信技术具备更高的传输速度和稳定性。
高速列车的运行速度通常在300公里/小时以上,这就要求通信技术能够在高速运动的列车上实现稳定的信号传输。
此外,高铁沿线通常存在大量的人群,如乘客、工作人员和游客等,这就会导致通信网络容量的需求迅速增加。
因此,高速铁路上的移动通信技术需要具备更高的带宽、更稳定的信号传输和更强的信号覆盖能力,以满足大量用户的需求。
其次,高速铁路上的移动通信技术需要考虑环境与外界干扰的因素。
高速列车的运行会产生空气动力学因素,如气流、风速等,这些因素会对通信信号的传输产生干扰。
此外,高速列车经过地铁隧道、山区等特殊地形时,也会遇到信号覆盖不良的情况。
为了克服这些问题,研究者需要对通信技术进行优化和改进,提高通信系统的抗干扰能力和信号覆盖范围,确保高速铁路上的通信质量稳定。
另外,高速铁路上的移动通信技术还需考虑列车上的移动设备的连通性。
随着智能手机和其他便携设备的普及,乘客对于列车上稳定、高速的网络连接有着更高的要求。
同时,由于列车高速运行和车厢间的隧道效应,移动设备的信号传输存在不稳定的情况。
优化高速铁路上的移动通信技术,需要提高移动设备和基站之间的信号传输效率,确保乘客能够畅通无阻地使用移动设备进行通讯和上网,提升用户体验。
为了研究和优化高速铁路上的移动通信技术,研究者可以采取以下措施:一是推动相关技术的研发。
在高铁车辆上使用符合高速行驶条件的天线,对传输信号进行优化,提高天线的性能和覆盖范围,确保通信信号的稳定性和可靠性。
同时,应该研究开发更高效和稳定的通信协议,以提高通信的速度和可靠性。
移动通信在铁路通信系统中相关应用一、铁路通信的作用通信,指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。
铁路通信就是指利用有线通信、无线通信、光纤通信等现代化技术和设备,将铁路运输生产和建设过程中的各种信息进行传输和处理交换。
从1825年的人工摇旗引导到1839年的指针式闭塞电报设备的发明以及应用,就说明现代通信技术一开始就是与铁路运输是紧密相关的。
随着我国高速铁路的建设和运行,对铁路通信技术提出了更高的要求,只有不断地发展和完善铁路通信系统,才能为现代化铁路的建设与运行提供重要技术支持和安全保障。
下面我们就来讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。
二、无线列调无线列调是重要的铁路行车通信设备,主要负责列车的位置和运行方向。
无线列调系统主要解决行车调度员、车站值班员和机车司机之间的通信和车站值班员、机车司机和运转车长之间的通信。
虽然无线列调具有节约资源的优点,但目前使用的无线列调是同频单工电台,随着列车提速的不断深入和列车建设密度的加大,在仅有的一个频道上集中了众多用户,再加上场强的越区严重,容易致使系统阻塞,甚至于瘫痪。
对于现代化的高速铁路而言,这种通信系统过于简单,满足不了建设发展的需求。
三、集群通信集群通信系统是一种高级移动调度系统,代表着专用移动通信网的发展方向。
它能按照动态信道指配的方式,实现多用户共享多信道。
由于它具有调度、群呼、优先呼、漫游等功能,被广泛地应用于政府、铁路、航空等部门,其中以源自欧洲的TETRA较为出色。
不过这种通信系统也有一定的缺点,比如系统设备采购、建网成本和终端价格较高,同时也存在信息丢失、保密性不高、易受干扰等,这从上海局目前所建成的集群系统就能看出来。
这些缺点对普通语音通信的影响不大,但对要求较高的场合并不适用,比如列车与指挥中心的实时双向数据通信。
四、GSM-RGSM-R通信技术最早起源于欧洲,是在GSM公众移动通信系统的基础上增加了铁路运输专用调度通信功能,它主要由交换机、基站、机车综合通信设备、手机等组成,目前在德国、意大利、瑞典等大多数国家普遍应用,我国铁道部于2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路通信系统的发展方向。
高速铁路移动通信发展现状分析解析在当今快速发展的时代,高速铁路已成为人们出行的重要选择。
而与之相伴的高速铁路移动通信,也在不断演进和发展,为乘客提供更加便捷、高效和稳定的通信服务。
高速铁路移动通信面临着一系列独特的挑战。
首先,高速列车的快速移动导致频繁的小区切换,这对通信系统的无缝连接能力提出了极高要求。
当列车以数百公里的时速行驶时,在短时间内就会跨越多个基站覆盖区域,如果切换不及时或不顺畅,就会出现通信中断、信号不稳定等问题。
其次,高速列车的金属车体对信号有较强的屏蔽作用。
这意味着车内的信号强度会大幅减弱,影响通信质量。
为了克服这一障碍,需要采用特殊的天线设计和信号增强技术。
再者,高速铁路沿线的地理环境复杂多样,包括山区、隧道、桥梁等。
这些特殊地形会对信号的传播产生阻碍和干扰,进一步增加了实现稳定通信的难度。
近年来,为了应对这些挑战,高速铁路移动通信技术取得了显著的进展。
在标准和技术方面,LTER(长期演进铁路)和 5G 技术逐渐成为主流。
LTER 基于成熟的 LTE 技术,针对铁路应用进行了优化,提供了更高的可靠性和更低的延迟。
5G 技术则凭借其超高的带宽、超低的延迟和大规模连接的特性,为高速铁路移动通信带来了更多可能性。
例如,通过 5G 网络可以实现高清视频通话、实时列车监控以及智能运维等应用。
在网络覆盖方面,运营商加大了对高速铁路沿线的基站建设和优化力度。
通过合理规划基站布局、采用高增益天线和波束成形技术等手段,提高了信号覆盖的连续性和稳定性。
同时,还利用分布式天线系统和中继站等技术,解决了信号盲区和弱区的问题。
在终端设备方面,专门为高速铁路设计的手机、平板电脑等移动终端不断涌现。
这些设备具备更好的信号接收能力和抗干扰性能,能够在高速移动的环境下保持良好的通信连接。
然而,尽管取得了这些成就,高速铁路移动通信仍存在一些问题亟待解决。
一方面,不同地区和运营商之间的网络覆盖和服务质量存在差异。
我国铁路无线移动通信系统的现状随着铁路运输的快速发展,铁路无线移动通信系统在铁路运输中发挥着越来越重要的作用。
目前,我国铁路无线移动通信系统已经形成了较为完善的体系,为铁路运输提供了更加高效、安全、便捷的通信服务。
本文将从以下几个方面介绍我国铁路无线移动通信系统的现状。
一、铁路无线移动通信系统的组成我国铁路无线移动通信系统主要由基站、交换机、基站控制器、网管等设备组成。
其中,基站是铁路无线移动通信系统的基础设施,负责无线信号的覆盖和传输;交换机负责用户之间的通信连接;基站控制器负责基站的管理和控制;网管则负责整个系统的监控和维护。
二、铁路无线移动通信系统的特点1、覆盖范围广:我国铁路线路遍布全国,为了满足旅客和工作人员的通信需求,铁路无线移动通信系统需要覆盖广泛的区域。
目前,我国铁路无线移动通信系统已经实现了对全国主要铁路干线的覆盖。
2、高速移动性:在列车高速运行的情况下,乘客和工作人员需要能够随时进行通信。
因此,铁路无线移动通信系统需要具备高速移动性,以保证通信的稳定性和实时性。
3、安全性高:铁路运输具有高度安全性的要求,因此铁路无线移动通信系统需要具备高度的安全性,保证通信过程中的数据安全和隐私保护。
4、兼容性强:我国铁路无线移动通信系统需要与其他通信系统进行兼容,以满足不同用户的需求。
例如,需要与公共移动通信网络进行互联互通,实现语音和数据的互通。
三、铁路无线移动通信系统的发展趋势1、5G技术的应用:随着5G技术的不断发展,未来我国铁路无线移动通信系统将逐渐引入5G技术,提高通信速度和稳定性,满足更高速度的列车通信需求。
2、物联网技术的应用:物联网技术可以将各种设备、物体与网络连接在一起,实现智能化管理和控制。
未来我国铁路无线移动通信系统将逐渐引入物联网技术,实现铁路设备的智能化管理和控制,提高铁路运输的效率和质量。
3、云计算技术的应用:云计算技术可以实现数据的高效处理和存储,提高数据处理的速度和效率。
浅谈高速铁路GSM移动通信网络覆盖的设计方案作者:林琳来源:《科技资讯》 2011年第23期林琳(中铁上海设计院集团有限公司上海 200070)摘要:伴随着铁路不断提速,现有移动通信网络已不能适应高铁覆盖要求,从而导致网络性能下降。
本文介绍了高铁对移动通信的影响因素,并针对高铁车站、高铁区间和隧道三种特定场景从GSM网络的覆盖和切换提出了设计方案。
关键词:高速铁路 GSM 覆盖切换中图分类号:TN929 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(b)-0009-02伴随着铁路数次提速广大乘客享受到了便捷、快速的服务,但与此同时由于新型列车具有密封性能好、车体穿透损耗高、运营速度快(最高运营时速350km)等特点,其对列车内的移动通信质量产生了较大影响。
如何在高速移动条件下,为用户提供良好的网络服务质量成为GSM移动通信网络建设和优化的一个研究热点。
本文根据高铁特点从GSM移动通信网络的信号强度和切换区域设置等方面分别针对高铁车站、高铁区间和隧道三种特定场景讨论GSM移动通信网络高速铁路覆盖的设计思路。
1 高速铁路对网络影响分析1.1 网络信号强度在高速铁路的车站和铁路沿线GSM网络都存在严重的弱信号弱覆盖现象,主要体现在以下几方面。
高铁车站内由于建筑物对信号的屏蔽阻挡作用室外信号在室内快速衰落,室内成为信号覆盖弱区,部分区域例如地下通道等区域成为覆盖盲区。
高铁车辆采用铝合金或不锈钢材料制造列车具有良好的屏蔽性,导致GSM信号穿透损耗较大,使车厢内成为弱覆盖区。
高铁车厢损耗数据见表1。
铁路沿线弱覆盖现象严重。
目前GSM移动公网在铁路沿线的室外信号强度平均为-80dBm左右,经过车体穿透损耗信号强度为-100dBm左右。
因为弱覆盖导致车厢内的通话质量差。
GSM信号在隧道内传播时受隧道狭长空间影响,信号发生多重折射,隧道内基本为信号弱覆盖区或盲区。
1.2 切换旅客进出车站和列车进出车站时移动用户需要在多个覆盖小区间进行切换。
5G技术在高速铁路中的应用研究引言部分近年来,5G技术的应用和发展已经成为了全球范围内的热门话题之一。
据统计数据显示,目前全球已有超过40个国家投入了数百亿美元推动5G技术的发展和应用。
5G技术的高速传输和低延迟特性为各行各业带来了无限的机遇和挑战。
其中,高速铁路作为人们日常出行不可或缺的交通工具,其在5G技术中的应用也备受关注。
本文将探讨5G技术在高速铁路中的应用研究。
正文部分一、5G技术在高速铁路中的通信需求高速铁路一般在铁路线路沿途通过基站向列车提供3G或4G的通信网络,但面对高速车辆和多用户的强大通信需求,在通信网络覆盖范围、数据传输速率、带宽需求和信号稳定性等方面仍面临很大的挑战。
5G技术的高速传输、低延迟、大带宽的特点能够有效满足高速列车行驶过程中所需的海量数据传输和高速稳定接入的通信需求。
将5G技术应用于高速铁路通信网络,可大幅提升通信质量,减少拥塞和数据传输延迟,实现快速相应和实时数据监测,为高速列车提供全方位的通信保障。
二、5G技术在高速铁路中的信号覆盖高速列车在行驶过程中,不断跨越基站覆盖范围,需要在列车自有装置与基站之间建立稳定的通信信号。
5G技术的较高工作频率和更高的频带效能,克服了频段覆盖范围小、环境干扰大等传统通信技术基站覆盖范围不足的弊端,更大程度实现了信号覆盖。
同时,对于在高速铁路中的移动通信网,5G技术的毫米波频段通信能力可通过大量基站实现广泛覆盖,解决了高速移动场景下覆盖区域变化快、接收盲区存在等问题。
三、5G技术在高速铁路中的数据传输高速列车需要承载大量的数据传输,5G技术可通过技术创新,极大地提高了传输带宽。
例如,通过使用智能天线阵列和中继方式,可大幅提升列车车厢和地面基站之间的数据传输速率和抗干扰能力,实现同步多用户连接和高速大容量数据传输。
此外,细分网络切片技术可对不同业务场景划分为不同的局域网,从而优化网络资源分配与使用,提升网络整体性能。
四、5G技术在高速铁路中的实际应用国内外已有多个高速铁路系统成功应用5G通信技术,不仅为高速列车提供稳定快速的通信服务,还为实现智能制造、智能交通等领域的全面升级和转型提供了技术支持。
1 概述GSM-R通信技术起源于欧洲,目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已商业运用。
由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势,且更符合通信信号一体化技术发展的需要,因此铁道部2000年底正式确定GSM-R为我国铁路专用通信的发展方向。
GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。
GSM-R通信系统包括交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备。
以青藏铁路为例:青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线,绝大部分线路在高原缺氧的无人区,为满足铁路运输通信信号及调度指挥需要,采用了GSM-R移动通信系统。
早在20世纪20年代,一些国家的铁路部门开始进行机车与地面的无线通信试验;40年代,许多国家相继在列车上装置电子管无线电话,采用中、短波段;50年代,我国铁路车站值班员和编组场内线路值班员开始使用列车无线调度电话和站内无线电话,采用短波段点对点无线通信、工作频率为2 MHz和40 MHz的电子管设备;60年代,随着晶体管和集成电路的发展和应用,铁路移动通信大量采用甚高频(VHF)和超高频(UHF)频段,采取选址、双工、多用户进行组网通信,设备体积减小,重量减轻,功耗降低,可靠性增高,并能适应各种气候条件;70和80年代,全部改用150 MHz和450 MHz频段的晶体管设备,在编组场推广应用便携式150 MHz和450 MHz的站内无线电话。
铁路沿线维护作业人员也相继推广使用无线电话[1]。
养路、施工的报警无线装置也得到迅速发展和应用,并进行了山区隧道区段的列车无线调度电话试验。
微处理机与收发信机相结合,使设备信令更加完善灵活,具有频道自动搜索、用户自动存取、功率自动控制和自动监测设备故障等功能,一些国家的铁路开始使用能与有线电话网连通的列车旅客无线电话。
铁路移动通信除了应用于铁路列车调度指挥外,还广泛应用在各个铁路业务部门。
2 高速铁路GSM-R系统组成高速铁路GSM-R系统是专为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统,该系统满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信要求,在GSM Phase2规范协议的组呼、广播呼叫、多优先级抢占的强拆业务基础上,加入基于位置寻址和功能寻址等功能,可为列车自动控制与监测信息提供数据传输通道。