鐵路無線通信數(shù)字化技術(shù)與應(yīng)用探討

趙興華

*北京中瑞特通訊設(shè)備有限公司 高級工程師，100036 北京

1 數(shù)字化與鐵路無線通信

1.1 數(shù)字化是社會發(fā)展的必然趨勢

眾所周知，現(xiàn)在我們所處的是一個信息化和全球化的社會，社會結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類之間的聯(lián)系不斷加強，信息的產(chǎn)生量和需求量出現(xiàn)了極度增長，即“信息爆炸”，這就促使產(chǎn)生、加工、傳播、接收信息的方式越來越發(fā)達，信息技術(shù)因此獲得了長足發(fā)展。

信息化的大潮席卷了社會的每個角落，也掀起了各方面的數(shù)字化變革，多媒體、計算機通信、自動化等都是重要表現(xiàn)，有線電視、電子閱讀器已經(jīng)深入到人們的日常生活，數(shù)字化城市建設(shè)、數(shù)字化圖書館、數(shù)字化校園等呼聲漸高，而數(shù)字化技術(shù)在信息技術(shù)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，各行各業(yè)都在逐步開始數(shù)字化。專業(yè)無線通信也不例外，數(shù)字化時代已經(jīng)到來。

1.2 用戶需求的提升促使科技不斷進步

隨著人類社會的發(fā)展和生活水平的提高，資源日趨緊張，人們的需求水平和質(zhì)量要求卻不斷提升，這就需要提高資源利用率和科技創(chuàng)新水平。以火車為例，為了滿足人們對速度、乘車環(huán)境等不斷提升的需求，火車從早期的蒸汽機、內(nèi)燃機一直發(fā)展到如今普遍可見的電力機車，燃料資源利用率也得到了提高，給人們的生活帶來極大的便利。

同時，科技的不斷進步又不斷地影響甚至改變著人們的思想、行為和管理模式，以及生活習(xí)慣。計算機技術(shù)的發(fā)展對人們生活的影響可以說是有目共睹、顯而易見的，從最初的大型機發(fā)展到個人電腦，計算機開始普及并逐漸成為人們的生活必需品，如今智能終端的出現(xiàn)為人們提供了更加快捷、自由的平臺。計算機在很多方面已經(jīng)改變了人們傳統(tǒng)的生活方式。

對于鐵路無線通信而言，面對有限的頻譜資源、日益增加的客流量和大量需要處理的信息之間的矛盾，傳統(tǒng)的模擬技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足鐵路高速化、重載化、信息化、現(xiàn)代化的需要。數(shù)字化技術(shù) (尤其是DMR技術(shù))和產(chǎn)品應(yīng)運而生。

1.3 國家政策的支持推進鐵路無線數(shù)字化進程

鑒于數(shù)字化的必然趨勢和在經(jīng)濟發(fā)展中的重要作用，我國政府從戰(zhàn)略角度先后出臺了相關(guān)標(biāo)準和政策，來推進國家的數(shù)字化進程，并明確規(guī)定了工作的進度。

2009年國家工業(yè)和信息化部發(fā)布了666號文件來規(guī)定150 MHz、400 MHz專用對講機頻率規(guī)劃和使用管理，明確提出自2010年1月1日起停止這2個頻段模擬對講機設(shè)備型號的核準，只對數(shù)字對講機設(shè)備型號進行核準，并在2016年前完成模擬對講向數(shù)字對講的過渡。

為了響應(yīng)國家政策，推進鐵路無線通信數(shù)字化，2010年1月12日鐵道部辦公廳發(fā)布 ［2010］1號文件，明確提出要逐步淘汰模擬制式對講機，力爭在2011年年底前基本實現(xiàn)模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)換的工作目標(biāo)，并對相關(guān)工作做了具體部署。如數(shù)字平調(diào)系統(tǒng)經(jīng)多方的共同努力，已經(jīng)開始了正式使用。

2 DMR必將成為專業(yè)無線用戶的新寵

2.1 數(shù)字化的優(yōu)勢

雖然傳統(tǒng)的模擬對講仍然具有不少優(yōu)勢，如成本低、操作簡便等，但由于受其自身技術(shù)和政策的限制，有很多無法改善的缺點，例如:系統(tǒng)技術(shù)落后、語音質(zhì)量差、功能單一、不易聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)容量小、不易加密、頻譜利用率低、基本上沒有數(shù)據(jù)傳輸能力、不易管理等，而這些缺點，卻恰恰都是數(shù)字對講機的優(yōu)點。對講機數(shù)字化后，許多功能和業(yè)務(wù)都是模擬對講機無法實現(xiàn)的，優(yōu)勢明顯，主要表現(xiàn)在以下方面。

1．較高的頻譜利用率。

2．優(yōu)秀的語音質(zhì)量和抗噪性能。

3．可靠的基站互聯(lián)能力。

4．優(yōu)良的數(shù)據(jù)傳輸能力。

5．較長的電池使用壽命。

6．較好的系統(tǒng)擴展功能。

近年來，DMR(Digital Mobile Radio數(shù)字移動無線通信)技術(shù)，是歐洲數(shù)字對講機使用的協(xié)議標(biāo)準，多用于專用數(shù)字對講機，具有獨特的優(yōu)勢，已成為國際數(shù)字對講機的主流標(biāo)準，并得到了廣泛的運用。dPMR產(chǎn)品主要面向低功率、民用免費頻點的產(chǎn)品市場。

DMR標(biāo)準專為信道間隔為12.5 kHz的全球陸上移動頻段而設(shè)，并將滿足未來對于6.25 kHz信道間隔的監(jiān)管要求，可支持常規(guī)、數(shù)字和集群等多種工作模式。同時，DMR與其他系統(tǒng)相比具有技術(shù)簡單，成本較低的優(yōu)點，并且支持從模擬到數(shù)字的過渡，因此DMR技術(shù)非常適合專業(yè)無線用戶選用。

DMR采用時分多址 (TDMA)技術(shù)，在12.5 kHz帶寬內(nèi)將其分為2個時隙。每個時隙可作為獨立的通信信道運行且具有等同的帶寬(6.25 kHz)。

經(jīng)驗證，與FDMA數(shù)字技術(shù)相比，DMR技術(shù)也具有一些明顯的優(yōu)勢。

2.2 DMR產(chǎn)品已經(jīng)基本成熟，能夠滿足專業(yè)無線用戶的大部分需求

DMR作為公開的歐洲標(biāo)準，有多個廠家支持，經(jīng)過幾年的研發(fā)，產(chǎn)品已基本成熟，并在全球廣泛使用。美國的主流對講機公司摩托羅拉已于2007年推出了基于DMR的數(shù)字對講機產(chǎn)品，并開始向世界各國銷售，在2011年7月全球銷量已經(jīng)超過了100萬臺。

TAIT、SELEX和海能達等廠家已經(jīng)在加緊產(chǎn)品研發(fā)和市場推廣工作，PDT/CDMR等中國的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準或技術(shù)聯(lián)盟組織已經(jīng)開始有序地開展研究工作。隨著二次開發(fā)商和集成商紛紛加入集成、應(yīng)用的行列，DMR產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足專業(yè)無線用戶的大部分需求。

DMR系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)開始全面應(yīng)用。鐵路平面無線調(diào)車燈顯設(shè)備采用了DMR技術(shù)，并通過鐵道部技術(shù)審查，正在全路進行推廣。多個林業(yè)部門也開始選用DMR系統(tǒng)。DMR系統(tǒng)正在深入推廣和滲透于港口、林業(yè)、數(shù)字平調(diào)、油田、公路、社區(qū)聯(lián)防、市政、公安等領(lǐng)域。

2.3 DMR具有良好的市場前景

從專業(yè)無線數(shù)字化市場來看，包括對講機的數(shù)字化、系統(tǒng)的數(shù)字化和數(shù)字化之后的應(yīng)用增值業(yè)務(wù)，市場潛力巨大。由于DMR技術(shù)體制的先進性，以及隨著DMR產(chǎn)品的不斷升級，其市場應(yīng)用的覆蓋區(qū)域會逐步延伸。

中瑞特通訊設(shè)備有限公司研制的SUPOTRBO數(shù)字無線系統(tǒng)平臺系列產(chǎn)品，為客戶和應(yīng)用開發(fā)商提供了數(shù)字化產(chǎn)品和解決方案的較理想的選擇。

3 鐵路無線數(shù)字化需要思考的問題

由于技術(shù)的變革，科技的進步和產(chǎn)品的更新，必將影響甚至改變著人們的思想、行為、管理模式，以及生活習(xí)慣。因此，需要“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”各個方面的人士共同努力，才能真正推進一個市場的形成。在此，將我們思考的一些問題跟大家分享，請批評指正。

1．DMR技術(shù)的推廣。雖然DMR是一個很好的技術(shù)體制，有很多優(yōu)勢，但目前很多人還不夠清楚技術(shù)本身和產(chǎn)品的情況，需要加大普及、推廣力度。

2．DMR市場與投資問題。DMR重點關(guān)注的是中高端市場，市場需求巨大，隨著用戶數(shù)的增加，終端和系統(tǒng)的價格一定會逐漸地下降 (目前終端價格還比較貴)，這是成熟的集群系統(tǒng)不可比擬的。需要市場的不斷認可和推廣使用。

3．頻率分配、網(wǎng)絡(luò)條件、信息接口、提供試用條件等問題。DMR市場需要盡快制定產(chǎn)業(yè)政策，做好頻率規(guī)劃，并要提供可靠的IP網(wǎng)絡(luò)條件。另外，在允許的情況下應(yīng)該提供必要的信息接口，以便大大提升數(shù)字無線系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果。同時，要提供試驗、試用的項目、場地、條件，以加快數(shù)字化進程。

4．“模轉(zhuǎn)數(shù)”的平滑過渡問題。為了真正解決好模擬跟數(shù)字的兼容問題，需要核心信道產(chǎn)品提供商和集成開發(fā)商根據(jù)用戶的實際需求做出更多的努力。

5．階段性實施問題。建議從獨立系統(tǒng)開始逐步數(shù)字化，加強“政府、用戶、廠家、設(shè)計院、學(xué)校、系統(tǒng)開發(fā)商與集成商”等之間的合作，促進更加合理的規(guī)劃和系統(tǒng)實施方案的形成。

6．系統(tǒng)整合與融合問題。建議用2～3套綜合系統(tǒng)，來滿足鐵路所有無線用戶的需求;改變目前各分系統(tǒng)繁多，相互獨立，資源浪費，系統(tǒng)之間不能實現(xiàn)信息交互，作業(yè)不連貫等的現(xiàn)狀。

7．進一步了解需求，在新技術(shù)下滿足用戶需求問題。要形成真正的行業(yè)解決方案，必須下功夫了解。一個好的產(chǎn)品和系統(tǒng)，只有真正滿足了用戶需求，解決了用戶需要解決的問題，并且操作簡便，才會受用戶的歡迎。另外，新技術(shù)新產(chǎn)品的誕生，一定會有一些瑕疵，也需要用戶充分的理解。

8．業(yè)務(wù)拓展問題。由于IP化、數(shù)字化后給我們帶來了巨大的想象空間，在系統(tǒng)建設(shè)時，可以在保障基本通信需求和核心特殊需求的前提下，逐步拓展其他業(yè)務(wù)。如將RFID技術(shù)、藍牙技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)多級互聯(lián)與控制技術(shù)等置入到數(shù)字化系統(tǒng)或終端中，實現(xiàn)跨區(qū)的調(diào)度指揮、人員管理、設(shè)備管理、資產(chǎn)管理、有效監(jiān)控、靈活的錄音與查詢、系統(tǒng)整合或融合等。

9．行業(yè)標(biāo)準的形成問題。歷史的經(jīng)驗告訴我們，沒有一種技術(shù)體制可以完全滿足鐵路的需求，更不可能直接靠拿來就可以解決問題的，所以需要各方努力，盡快促進行業(yè)標(biāo)準的形成。支持公平競爭。因為，從鐵路無線通信業(yè)務(wù)的特點看:強調(diào)應(yīng)急通信，及時性和可靠性要求高，基本以大組通信為主，頻繁分組的需求少，沒有頻繁動態(tài)分組，需要數(shù)據(jù)話音同傳，需要關(guān)鍵指令的可靠傳輸，沒有哪一個技術(shù)體制下的標(biāo)準能夠完全滿足這些需求。所以，需要形成鐵路 (MOR)自己的行業(yè)標(biāo)準。

10．可擴展性與投資保護問題。目前，數(shù)字化技術(shù)及其他基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，需要做的工作是將技術(shù)融合，結(jié)合鐵路的業(yè)務(wù)形成解決方案，然后通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，使將來的系統(tǒng)升級主要靠軟件升級來完成，使用戶投資得到保護。因此，重要的工作是將技術(shù)、應(yīng)用、業(yè)務(wù)和解決方案有機的結(jié)合起來，真正為客戶解決問題，從而產(chǎn)生社會效益和經(jīng)濟效益。