1、鐵路專網將直接升級LTE-R2011-08-01 11:51 來源：通信產業報 作者：賈曉濤 通信產業報記者 賈曉濤近期，高鐵通信安全成為業內關注焦點。我國高鐵專網通信發展的現狀如何？3G網絡能否成為高鐵通信備份？帶著這些熱點問題，通信產業報(網)記者獨家采訪了北京交通大學教授、博導，軌道交通控制與安全國家重點實驗室副主任艾渤，他主要從事無線寬帶移動通信和鐵路專用無線通信的研究工作。通信產業報(網)：在高鐵通信保障方面有哪些問題，未來應如何改進？艾渤：現有高鐵通信保障是一個高度復雜、高度冗余的網絡，從鐵路通信系統設計之初就力求考慮更多的網絡可能出現的問題，可以說現有設計是可靠的。然而，現有的鐵

2、路通信系統在高速度、高密度下的高速鐵路列車運行中，存在諸多挑戰與需求，如：遠程高清視頻監控鐵路運行安全；基于鐵路通信系統形成的鐵路鑒權管理方式，提供高安全性、高可靠性的行車調度機制；高度冗余與糾錯的通信系統，時刻保障通信可靠性；快速反應的通信系統自身故障提示等。未來鐵路通信系統將形成滿足高速鐵路、重載鐵路、高原鐵路、西部鐵路的列車運行控制和運行安全需要，“公鐵”(公眾網絡與鐵路專用網絡)互補的一體化異構移動通信網絡，包括：以無線資源受限、高移動性、高QoS、高RAMS和低數據速率為特征的高可信鐵路專用移動通信系統(GSMR-C)，和高數據速率為特征的鐵路專用寬帶移動通信系統(LTE-R)。實時

3、滿足列車控制安全數據傳輸業務和安全監控數據業務需求，確保鐵路通信系統滿足可測性、可控性、可靠性、有效性、可維護性、安全性、保密性等需要。未來鐵路通信系統將提供大的數據吞吐量，將比現有網絡具有更高的通信效率，在鐵路樞紐、并線區域等熱點地區滿足各種業務需求。通信產業報(網)：高鐵專網GSM-R與普通鐵路相比，在功能上有哪些不同要求？技術上如何實現？艾渤：高鐵專網GSM-R是無線列調的更新換代產品，能夠滿足區間公務移動、緊急救援、調車編組作業、站場無線等移動語音通信的需求。它將通信和信號有機的融合為一體，實現移動塞閉，提高了線路的利用率。除了滿足鐵路運輸主業和路內各種語言、數據、多媒體圖像通信的需求

4、外，同時也可以為旅客和鐵路職工提供豐富的新業務。在技術實現上，GSM-R將現有的鐵路通信應用融合到單一網絡平臺中，減少集成和運行費用。且由于GSM-R是由已經標準化的GSM設備改進和再創新而成，從而保證了技術引進的低成本和易實現，運行的可靠性高。同時，GSM-R開發了用于優化呼叫建立時間的業務信道分配算法、越區算法，用于增強高速移動體通信服務質量的高速抗失真算法等，克服了技術實現上的障礙。通信產業報(網)：3G時代，高鐵通信保障有哪些新發展？是否會過渡到3G？艾渤：作為2GGSM在鐵路中的應用，GSM-R在我國還需要不斷的發展，雖然電信業現在最熱門的話題是3G的發展，但是這不表明GSM-R就是

5、落后的系統，GSM-R與固定通信網(PSTN、PDN、IP、衛星)的發展是緊密關聯的，與先進的網絡技術(軟交換、智能網、全光技術)是同步發展的。另外，3G目前還不是一個成熟的商用通信系統，且規范中還未考慮鐵路特色應用，達不到鐵路的安全可靠要求。國際鐵路聯盟(UIC)已經明確表示目前的3G技術不適用于鐵路。因此，GSM-R不會過渡到3G，而是直接過渡到“準4G”的LTE-R。2010年中國鐵路在第七屆世界高速鐵路大會上提出發展LTE-R鐵路寬帶移動通信系統，2011年國家重大專項設立了“基于TD-LTE的高速鐵路寬帶通信的關鍵技術研究與應用驗證”的研究課題。歐洲、日本、北美相繼開展了旅客寬帶無線

6、接入系統的研究和試驗。高速鐵路移動通信系統建模、高速鐵路異構移動通信網絡QoS分析與保障技術、高速鐵路寬帶無線通信干擾分析與抑制技術成為國內外許多大學和研究機構的研究熱點。相對于GSM-R，LTE-R的特點可以概括為“一限四高”，即無線資源受限、高數據速率、高移動性、高QoS、高RAMS(安全性)。目前UIC、國內外大學和相關研究機構都在積極研究采用OFDMA、MIMO、中繼、協作等LTE關鍵技術作為鐵路安全、高效的數據傳輸技術。部分國家和地區的鐵路運營公司，如英國和日本，開始嘗試利用寬帶無線接入技術進行數據傳輸以解決旅客移動信息服務的問題。我國鐵路具有150MHz、450MHz和900MHz

7、等頻率資源，相關研究機構考慮采用跨頻段頻率資源聚合的方式，研究多載波LTE-R系統，實現高速鐵路列車安全運行車地數據的高效傳輸。通信產業報(網)：有報道稱，北斗導航系統可能成為高鐵無線通信新選擇，您如何看待這種觀點？艾渤：現在京滬高鐵使用的CTCS3比CTCS2就增加了通過無線傳輸信息的方式進行列車運行控制，所以從概念上講，衛星通信的加入，是可以對陸地通信系統進行一些補充的，尤其是當地面通信系統發生事故、無法有效運行時，通過衛星導航進行通信就可能成為有效的補充手段。不過要將北斗導航系統應用于時速200km以上的高速列車，還有一系列技術問題需要明確和解決。就拿最顯而易見的傳輸時延舉例。衛星通信無

8、線鏈路的傳輸時延一般在數百毫秒級別，而時速360km的高速列車每秒移動100米，這就意味著高速列車接收到來自衛星的列控信號時已經距離信號發射時運行了數十米，這樣的誤差對高速列車安全運行帶來的影響還需要細致的評估。除了長時延，衛星通信如何實現在非視距的情況下進行通信、衛星通信系統和現有陸地無線通信系統之間是否存在干擾或者干擾的消除等問題都是在工程實現中需要被逐一明晰和解決。所以總的來說，概念和前景都是樂觀的，但對其具體實現必須持謹慎的態度。通信產業報(網)：有專家表示，可利用公眾移動通信網絡作為高鐵專網的備份。您如何看待這種觀點？未來高鐵公網通信和專網通信的關系會如何變化？艾渤：這樣的心愿是好的

9、，但是要實現還有很多問題有待解決。鐵路列車控制所需的通信系統從提供的業務種類、提供業務的質量以及系統的穩定性、可靠性等方面和現有公眾移動通信網絡差異是明顯的。例如，基于專網的列車控制業務要求“永久在線”，如此高的可靠性在公眾移動通信網中是沒有要求的。從目前來看，公眾移動通信網絡在高鐵方面的工作主要是為旅客提供服務，但是現在還看不到公網能夠像專網一樣提供列車安全運行所需的高移動性、高可靠性的業務的能力。未來公網和專網應該是長期并存，互不替代，各司其職的，一者用于公眾體驗，一者用于列車安全。他山之石德國高鐵通信：打造“精品線路”在德國，德國電信是德國鐵路的高鐵唯一合作伙伴，雙方提供產品采用合作品牌

10、的方式。分成比例是德國電信提供所有的系統建設和服務運營功能，相應獲得了運營收入中的95%，德國鐵路則因提供車廂和鐵軌空間等獲得5%的分成。資費標準有從包月到按時長計費的不同方式。德國電信在高速鐵路上提供兩種服務層次，一種是通過普通的3G覆蓋解決話音需求和低速數據需求。第二種是通過WLAN解決某些重點車段的高速數據需求；該種方法只覆蓋一些商務需求比較旺盛的車段。這反映了一種重要的建設定位和思路。對于話音和低速數據需求，它采用的是一種普遍服務的建設思路；而對于移動中的高速數據市場，德國電信采取的是有針對性地選擇需求最為旺盛的市場，做精品覆蓋。據統計，快速鐵路一旦建成將在800公里以內的中短途市場對民用航空形成最直接替代，而其中商務旅客一般會達到至少7成。德國電信和德國鐵路線路基本集中在法蘭克福、杜塞爾多夫、慕尼黑和漢堡這幾個德國經濟中心，采用“熱裝熱用”方式，保證運營商有足夠運營收入去提升產品質量、改善覆蓋條件。從而和鐵路公司一起將這些線路打造為“精品路線”。除了辦公用戶以外，很多希望獲取資訊的客戶對資訊的需求是相對集中的，例如新聞、娛樂、行程信息等。這些信息并不一定需要在線獲取。德國電信設計了一個內容比較豐富的內部門戶，客戶