车地通信

一、背景与需求：

在当前世界环境下,交通运输越来越成为影响国民经济和国家综合实力的重要因素。因此，作为主要运输力量的铁路运输得到了世界各国的重视。特别是近来，随着经济的飞速发展,铁路运输在世界各国都得到了较大的发展；同时，世界各地的城市轨道交通的需求量与建设量也再增大。另一方面,近年来全世界范围内信息网络技术发展迅猛发展,公共互联网络越来越及,人们习惯于从互联网上获取各种信息。特别是随着无线宽带接入技术的发展,人们越来越希望无线网络信号能够覆盖生活的每个角落,甚至是在铁路列车上，人们希望能够在铁路列车上高速率地!快捷地接入公共互联网,从而享受网络提供的各种服务。这种铁路列车上的接入网服务要求对车地通信无线接入技术提出了严峻的挑战，在铁路列车快速移动的情况下,用户接入后的路由问题、代理问题、快速功率控制问题和快速切换控制问题等都是车地通信的难题。

二、国内外车地通信技术研究现状：

随着铁路运输发展和信息网络的普及,近年来车地通信技术在全世界范围内有了长足的发展。目前主要的车地通信技术有专用泄漏电缆方案、蜂窝系统方案、卫星通信方案，以及wimax技术方案。

1泄漏电缆方案

泄漏同轴电缆通信就是以同轴电缆作无线电台的天线,用它进行通信,可在一定范围内产生均匀的信号场强,而不受周围环境的影响,通信可靠性高,也不存在通信盲区,接收电平稳定,不容易受到外来信号干扰，而且泄漏同轴电缆系统可以提供多信道服务。泄漏电缆方案可以为高速列车上的旅客提供稳定的2MbPs的车地通信带宽,但是其信号覆盖范围因为受同轴电缆传输损耗的限制而较小,并且实施该方案造价昂贵!安装要求高,并不适合大范围推广使用。

2蜂窝系统方案

专用移动通信系统GSM一R(GSMforRallway)就是一种基于蜂窝系统的车地通信技术方案,它在欧洲一些国家得到了应用，是一种基于GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统,针对铁路通信车辆调度、车辆控制、支持高速车辆等特点,为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。GSM一R方案虽然有着诸多的优点,尤其是可以提供信息的连续接入,但在移动环境下,最为关键的技术指标接入带宽只有几KbPs,并且该系统最重要的功能是提供无线列车调度,无论从带宽或安全等方面来看,均无法提供旅客信息网络服务。

3卫星通信方案

基于卫星技术的车地通信方案也在各国得到了广泛的应用。这种技术是把卫星技术、GPRS(通用无线分组业务)和UMTS(通过移动通信系统)技术与Wifi技术相结合,为列车提供互联网服务。这种因特网接入是由卫星和覆盖了隧道及车站的地面Wifi中继器共同实现的。这是一种双向的卫星系统,当卫星不能覆盖到列车时,Wifi中继器将会接管无线接入,使上传和下载业务不会中断。卫星通信方案可以一定程度上解决高速车地通信问题,但该方案在300k/h的高时速下并不能很好地保证网络连接的稳定性。列车运行产生的电磁干扰、隧道桥梁及树枝的遮挡都可能严重干扰卫星信号。因为这种方案目前尚不成熟,无法大范围推广。4Wimax技术方案

Wimax是一种无线城域网(MAN)技术,它可向固定、游牧、便携和移动的终端设备提供宽带无线连接,还可用来连接802.11热点与因特网,提供校园连接,以及在最后1公里宽带接入领域作为Cable和DSL的替代品。由于wimax技术存在着诸多优点,譬如很远的传输距离、高速的宽带接入、优良的最后一公里网络接入服务、很好的多媒体服务,Wimax技术己经成为近几年来各国研究的热点问题之一。然而,Wimax技术在列车的应用尚处于研究的初始阶段,现阶段还存在尚未解决的问题。因此,Wimax技术优势尚未在车地通信应用中完全体现,目前尚

不能大范围推广。

三、新趋势

综合上文描述,当前世界范围内尚没有一种接入方案可以很好地解决车

地通信问题,并且大范围地得到推广。在这样的情况下,世界各国尝试提出新的解决车地通信技术问题的方法。比较热门且得到实际应用的有基于无线Mesh网络的车地通信技术和无线CBTC系统车地通信技术。

1、无线Mesh网络可以看作是传统无线局域网(简称WLAN)与移动AdHoc网络相融合的产物。因为无线Mesh网络技术同时拥有WLAN络和移动AdHoc网络高吞吐率、快捷接入、自动组网、成本低廉、支持快速切换等特点。其实现方案:由车载终端无线节点移动接入沿路布置的无线Mesh网络,从而通过无线Mesh网络连接地面调度中心和公共互联网络。

2、CBTC技术,是一种在列车运行控制系统中使用的技术.利用高精度列车定位、双向大容量车-地数据通信和车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统。基于无线通信的CBTC系统采用无线数据传输代替了轨道电路的地位,实现连续、双向数据通信.数字技术的优势在于信息量大,可同时实现多重任务的传输与交换.

两者的优点，使它们能更好地应用在车地通信场景中。