TD—LTE無(wú)線通信系統(tǒng)在鐵路上的應(yīng)用

潘雷

摘 要：TD-LTE無(wú)線通信系統(tǒng)最初由中國(guó)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用同時(shí)擁有完全專利權(quán)的最新網(wǎng)絡(luò)通訊手段，由于自身優(yōu)異的移動(dòng)操作特征在我國(guó)進(jìn)行了大面積的推廣和應(yīng)用。文章初步分析了TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以往的成就以及未來(lái)趨勢(shì)，隨后簡(jiǎn)潔地闡述了TD-LTE移動(dòng)信息通訊的網(wǎng)絡(luò)框架與通訊特點(diǎn)，最后深入介紹了TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在鐵路相關(guān)方向的運(yùn)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：通信網(wǎng)絡(luò)；實(shí)際操作；無(wú)線通訊；鐵路部門(mén)；核心科技

1 TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展和前景

盡管科技的發(fā)展日新月異，但是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)一直都是科技發(fā)展的核心領(lǐng)域，現(xiàn)在推廣很廣泛的鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications–Railway，GSM-R）在完成持續(xù)的攻關(guān)分析和逐步改善后形成了GSMS移動(dòng)技術(shù)，極大地促進(jìn)了GSM-R相關(guān)研究領(lǐng)域的通信水平和層次，最終GSM-R網(wǎng)絡(luò)的信息負(fù)荷范圍得到了飛速的增加和拓展[1]。然而從科技角度上來(lái)分析，GSM-R仍舊歸類為第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，它的信息傳遞能力未來(lái)會(huì)慢慢地?zé)o法符合鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的客觀需求，未來(lái)要想促進(jìn)我國(guó)鐵路部門(mén)的快速前行，一定要對(duì)當(dāng)前的鐵路移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)完成深層的改進(jìn)和分析研究，從我國(guó)鐵路部門(mén)未來(lái)需求的現(xiàn)實(shí)狀況為出發(fā)點(diǎn)完善最優(yōu)良的鐵路移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。鑒于此，我國(guó)科學(xué)工作者依靠國(guó)際上公布出來(lái)的部分科研技術(shù)和資源以及我國(guó)擁有的一些先進(jìn)技術(shù)和前沿科技，以TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為核心科研突破口，最終研究出來(lái)了可以實(shí)際應(yīng)用的新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

2 LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相關(guān)組成和簡(jiǎn)介

LTE最初是于21世紀(jì)初年由3GPP世界機(jī)構(gòu)首次定義的最新移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信方式，從它系統(tǒng)的差異方向可以劃分為兩類，即TD-LTE時(shí)分類型和FDD-LTE頻分類型，我國(guó)在分析移動(dòng)寬帶系統(tǒng)的流程中關(guān)鍵討論分析的就是TD-LTE時(shí)分這一種類，同時(shí)也最終得到了該技術(shù)的國(guó)際知識(shí)專利。

TD-LTE時(shí)分部分通常使用的有效性非常高，另外，其裝備設(shè)施可移動(dòng)性很強(qiáng)，文章先簡(jiǎn)單討論TD-LTE時(shí)分部分的通訊框架和相應(yīng)的寬帶特性。

（1）TD-LTE通訊框架。TD-LTE通訊的全局性框架是屬于扁平狀的，它的組成一般劃分為eCN以及eUTRAN兩類，詳細(xì)的構(gòu)件組成如圖1所示。

從圖1能夠直接觀察到，eCN的核心是由網(wǎng)絡(luò)管理和用戶服務(wù)網(wǎng)關(guān)構(gòu)建而成，它的核心作用是守衛(wèi)客戶信息的安全，同時(shí)要控制使用者的鑒權(quán)；但是eUTRAN核心是以基站為基礎(chǔ)進(jìn)行組建的，完成對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊方式和信號(hào)的調(diào)配和協(xié)調(diào)。

（2）TD-LTE移動(dòng)通訊的相關(guān)特性介紹。TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支持多媒體廣播多播以及相關(guān)性的操作方式，同時(shí)也支持優(yōu)化過(guò)的IP多媒體附屬系統(tǒng)和主網(wǎng)。TD-LTE通信在使用的過(guò)程中不用上行以及下行的對(duì)稱頻率，它支持單一的波段。全局網(wǎng)絡(luò)依靠的是OFDM，MIMO，AMC智能調(diào)制編碼和HARQ混合智能重傳等先進(jìn)科技，下行的最大值信息傳輸達(dá)到200 Mbit/s，上行的極限數(shù)據(jù)速率達(dá)100 Mbit/s[2]。不同技術(shù)體制下的下行峰值速率如表1所示。

TD-LTE移動(dòng)通訊的頻譜運(yùn)行效率非常好，它的下行速率可以達(dá)到6（bit/s）/Hz，上行速率可以達(dá)到3.5（bit/s）/Hz。設(shè)備在完成信息的傳輸時(shí)延遲不會(huì)達(dá)到105 ms，同時(shí)還可以應(yīng)用于大量頻譜下的構(gòu)建方案。設(shè)備可以在250 km/h的快速運(yùn)行的列車上無(wú)障礙工作，同時(shí)還可以應(yīng)用于目前的GSM-R系統(tǒng)。設(shè)備在組建的流程中全局支出成本很低，效果相當(dāng)于3G移動(dòng)的信號(hào)能力，但其支出成本僅僅只用3G移動(dòng)通信方式支出成本的1/4[3]。

3 TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊在列車上的部署應(yīng)用

TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊在使用的過(guò)程中擁有了高速寬帶的優(yōu)良品質(zhì)，所以它在列車上贏得了最終的市場(chǎng)，在現(xiàn)實(shí)的試驗(yàn)后進(jìn)行相當(dāng)大范圍的推廣和應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵是配備于列車系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備和列車運(yùn)輸體系中，不僅如此，它還可以符合乘客多媒體項(xiàng)目和鐵路的移動(dòng)協(xié)調(diào)中的相關(guān)訴求。列車系統(tǒng)移動(dòng)通信核心包括了高速的移動(dòng)信息和數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)和關(guān)鍵網(wǎng)業(yè)務(wù)等，通常涵蓋4個(gè)方面。

3.1 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)

通常情況下，列車系統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度工作大多是根據(jù)系統(tǒng)的工作需求而分別進(jìn)行的，關(guān)鍵的工作有兩個(gè)類型，第一種是窄帶信息傳送業(yè)務(wù)，另外一種是語(yǔ)音對(duì)話通訊業(yè)務(wù)。依靠VOIP先進(jìn)科技，移動(dòng)通訊可以同時(shí)符合700個(gè)以上的使用者的通話訴求，同時(shí)保證移動(dòng)信號(hào)在工作過(guò)程中的通話質(zhì)量。

另外，在LTE前沿研究的輔助下，設(shè)備還可以完成對(duì)移動(dòng)通信工作情況的有效監(jiān)管，深層次開(kāi)拓移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的全局性載荷容量，同時(shí)可以完成對(duì)全局系統(tǒng)的延時(shí)協(xié)調(diào)和分配，通過(guò)這種方式對(duì)增加移動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行完善和相關(guān)優(yōu)化。在LTE技術(shù)的支持協(xié)助下，其可以完成語(yǔ)音信息和移動(dòng)通信數(shù)據(jù)的最終整合，深度促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量的有效提升。依靠LTE還可以完成視頻的協(xié)調(diào)調(diào)度，以此可以對(duì)列車位置進(jìn)行精準(zhǔn)的追蹤和定位，同時(shí)為列車的調(diào)度提供及時(shí)科學(xué)的數(shù)據(jù)信息。

3.2 列車信息和視頻監(jiān)控方向的應(yīng)用

列車信息視頻監(jiān)控設(shè)備從其作用差異的角度能夠?qū)⑵浞譃橐韵聝煞N不同的種類：一種是列車的裝置監(jiān)控設(shè)備，其關(guān)鍵是用來(lái)監(jiān)控列車工作過(guò)程中所有核心設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，利用這種方式保證列車操作工作者完全地掌握列車裝置的工作情況。另一種是列車操作信息監(jiān)控系統(tǒng)，其可以完成對(duì)列車工作過(guò)程中主要的運(yùn)行信息和數(shù)據(jù)的匯總與整理。

利用監(jiān)測(cè)列車工作過(guò)程的數(shù)據(jù)信息來(lái)判斷列車的工作情況；同時(shí)，車廂中安裝的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備也是極其核心的部件，其核心作用是完成對(duì)列車內(nèi)全局區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證操作人員及時(shí)察覺(jué)車廂內(nèi)發(fā)生的異常情況，保障乘客的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

3.3 LTE的安全保障

LTE移動(dòng)通信在工作的過(guò)程中，必須周期性對(duì)全部系統(tǒng)中的移動(dòng)信息資料完成相關(guān)備份，通過(guò)這種方式就算系統(tǒng)工作時(shí)發(fā)生了故障，也可以盡可能地保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性，不會(huì)由于系統(tǒng)的問(wèn)題而引發(fā)數(shù)據(jù)信息的缺失。

3.4 乘客移動(dòng)通訊信息服務(wù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于我國(guó)社會(huì)科學(xué)技術(shù)的前進(jìn)和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展日新月異，其在眾多部門(mén)內(nèi)的實(shí)際操作應(yīng)用極其常見(jiàn)。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)已經(jīng)占據(jù)了大家平時(shí)生產(chǎn)生活中舉足輕重的一部分。而依靠LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)營(yíng)造的業(yè)務(wù)平臺(tái)可以極大地促進(jìn)鐵路部門(mén)的服務(wù)品質(zhì)和安全，深度促進(jìn)鐵路系統(tǒng)高速網(wǎng)絡(luò)信息和數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量的提升，給旅客提供質(zhì)量?jī)?yōu)異的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，提高乘客的滿意度。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的鐵路系統(tǒng)工作流程中表現(xiàn)出單位載荷量巨大、分布集中和運(yùn)行速度很快等諸多特性，以往的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由于自身各種弊端和不足，而始終無(wú)法符合鐵路移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信的基本訴求。如今由于TD-LTE移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展和取得的巨大進(jìn)展，其在鐵路系統(tǒng)中進(jìn)行了有效的推廣和大面積的應(yīng)用。

現(xiàn)在，我國(guó)大多數(shù)的鐵路路段都完成了移動(dòng)通信系統(tǒng)的更新?lián)Q代，營(yíng)造了先進(jìn)的TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，極大地推動(dòng)了鐵路系統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量的提升。在TD-LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，所有的管理工作者都必須提高對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的日常管理能力和自身素質(zhì)，強(qiáng)化系統(tǒng)的保養(yǎng)和相關(guān)維修意識(shí)，保證移動(dòng)寬帶通信科技的進(jìn)一步發(fā)展和完善優(yōu)化。

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