我国铁路专用移动通信技术发展思路探讨

全运用。历经 10 余年发展，全国铁路 GSM-R 网络架构 “高铁网 + 互联网”深度融合，结合京张智能高铁建
全面形成，GSM-R 无线网络与新建铁路同步建设，既有 设，确立智能高铁新的发展方向，其中宽带移动通信、
普速铁路无线列调系统逐年改造，到 2018 年底全国铁路 物联网等先进的无线通信技术是支撑智能高铁的关键
列车无线调度通信、站场无线通信和常规无线对讲通 站自动化、编组列车速度检测、列车安全防护报警、列车
信大量应用，和有线通信技术一道，共同形成了与铁 接近预警、道口安全预警、施工防护报警、应急通信等，
路管理体制相适应的铁路专用通信技术体系。
也大量采用铁路专用无线电频率或公众移动通信网络，
为满足我国高速铁路发展，铁路取得了宝贵的移 铁路安全保障能力显著提升，无线通信已成为铁路信息
中图分类号：U285
文献标识码：A
DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2019.04.073
文章编号：1001-683X（2019）04-0073-06
0 引言
GSM-R 网络覆盖线路里程超过 6 万 km。 此外，车辆车号自动识别（ATIS）、客货列车尾部
我国铁路是国内最早应用无线电技术的行业之一。 风压检测、卫星导航定位（GPS）、站场调车通信、编组
编组站调车作业和安全监控、货运管理和信息传送、 和高速移动条件下越区切换数量，可提供高质量通信服
动车组和机车车辆监测检测数据传送、基础设备设施 务。采用 900 MHz 的 GSM-R 基站在普速铁路平均站距
（线桥隧、通信信号、电力和供电等）监测检测信息 为 6~7 km、高速铁路平均站距为 3~4 km；京沈客运专线
传送等业务提供移动语音、数据和图像服务。
进行的 450 MHz 频段 LTE-R 系统试验表明：在 10 km 站
（2）铁路正线（包括铁路车站和区间线路）。主 距条件下，小区边缘覆盖电平为 -90~-100 dBm，在基站
要为铁路行车指挥、列车运行控制、列车自动驾驶、 间距 6~7 km 条件下，小区边缘覆盖电平为 -80~-90 dBm，
损耗越大、传播距离越短，多普勒频移随频率和速度的 增加而加大；高频段频率带宽资源丰富，承载能力强，
1.1 应用场景分析
频谱效率高。频率越低、路径损耗越小、传播距离越远；
铁路无线通信的主要任务是为铁路移动应用提供 低频段频率带宽资源紧张，承载能力有限，频谱效率
语音、数据、图像的接入、传送、处理。在应用场景上， 低。因此在不同应用场景下，要根据不同的应用业务，
作者简介：姜永富（1966—），男，提高待遇高级工程师。 E-mail：jyf-mor@263.net
技术，为铁路无线通信技术发展带来新的发展机遇， 同时也提出新的更大挑战。
CHINA RAILWAY 2019/04
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研究探讨
我国铁路专用移动通信技术发展思路探讨 姜永富
1 合理选用铁路专用移动通信技术
我国铁路专用移动通信技术发展思路探讨 姜永富
研究探讨
我国铁路专用移动通信技术 发展思路探讨
姜永富
（中国铁路总公司 工电部，北京 100844）
摘 要：简要回顾我国铁路无线通信技术发展和主要业务应用，从铁路无线通信业务应用场景、 应用业务、频率选择、网络运用、技术体制分析入手，阐述铁路专用移动通信技术发展趋势，以 及专用移动通信在智能铁路发挥的关键作用。从技术发展路线、无线电频谱规划、标准体系建设、 关键技术研发、适应技术发展需要等多角度探讨我国铁路专用移动通信技术发展思路，提出以 LTE-R 为基础构建铁路综合无线信息接入与应用平台的新观点、新方法。 关键词：铁路；移动通信；无线电；5G；LTE-R
（1）行车应用业务。主要提供调度指挥通信业务， 频段应用，需要使用昂贵的波导管技术延伸信号覆盖
为列车运行控制（高速铁路 CTCS-3、自动驾驶 ATO、 或加大基站数量，工程综合造价高，经济性差。在铁
机车同步控制等）信息、安全防护（列尾、安全预警、 路有限的频率资源条件下部署铁路 5G 专网，难以发挥
大致分为点、线 2 类场景。
合理采用相应的无线电频率和适用技术。
（1）铁路站场。主要包括大型客站、编组站、货
（2）铁路正线和高速场景。根据电波传播理论分
运中心、动车组和机车车辆检修场所等，为旅客乘降 析，1 000 MHz 及以下频段频率适合在铁路正线构建链状
组织、行包装卸、旅客信息服务、客站管理和信息传送、 网络，在传播距离方面具有显著优势，可减少基站设置
列车追踪预警等）信息、调度命令（车次号校核、列车 5G 技术优势。
进路预告、调度命令、行车许可证等）信息、自然灾害
（3）铁路站场场景。除高速铁路通过列车外，铁
（大风、地震等）和异物监测信息在车地间传送提供 路站场无线通信应用基本属于低速场景，与公众移动
列车安全防护和预警、动车组和机车车辆运行监测检 可以满足系统最小接收电平要求，并且在不同速度条
测信息、基础设备设施状态信息、列车位置信息、客 件下电波传播特性呈现接近一致的特点。
运站车间信息交互、客运乘务管理和信息传送、旅客
目前，5G 系统规划使用 2.6、3.5 GHz 等高端频率，
列车车内服务和联络、养护维修、公安保卫、应急通 电波传播距离更短，为实现 5G 的大带宽、高速率、低
信等提供语音、数据和图像服务。
时延技术特性，基站平均间距仅为 300~500 m，如用
1.2 应用业务分析
于铁路正线覆盖，基站密度将进一步增大，基站布设
通过对铁路各专业移动通信业务需求的研究和梳 选址难，配套光缆、供电和传输设备数量增加。在隧
理，铁路移动通信总体分为三大类业务 。 [1-2]
道等特殊地段，现有漏泄同轴电缆等技术无法支持高
动通信频率资源，发展了铁路专用数字移动通信系统 化、数字化、智能化的重要技术装备，在支撑铁路运营、
（GSM-R），有力支撑了高速铁路、重载铁路、高原铁 保障行车安全、提高运输效率等方面发挥着重要作用。
路列车调度指挥通信、高速列车运行自动控制、重载组
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当前，中国铁路总公司提出了“交通强国、铁路
合列车机车同步操控和青藏铁路列车控制系统等多项安 先行”和“三个领先、三个提升”的奋斗目标，推进