“7.23”動車追尾事件已經(jīng)過去一個(gè)月之久，事件的本身總是會漸漸的被人淡忘，然而由此產(chǎn)生的對與高鐵本身及其相關(guān)技術(shù)的探討才剛剛開始。

高鐵故障保障體系是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，在該體系中，GSM-R作為高鐵專網(wǎng)通信的重要支撐技術(shù)，承載了列車調(diào)度和列車控制系統(tǒng)中關(guān)鍵指令的傳輸，若發(fā)生故障將有可能引起鐵路系統(tǒng)故障。因此，做好高鐵專網(wǎng)通信是鐵路部門的重要任務(wù)。

高速移動情況下GSM-R面臨主要問題

GSM-R作為高鐵專網(wǎng)通信技術(shù)，在高速移動情況下面臨的一些技術(shù)問題有：由于高速列車車體采用全封閉式結(jié)構(gòu)造成的嚴(yán)重性穿透損耗；超高的時(shí)速引發(fā)了用戶在短時(shí)間內(nèi)頻繁的小區(qū)切換；在高速場景下移動通信中顯著的多普勒效應(yīng)；由于高速移動引起的無線信道的快速時(shí)變等。

目前，華為、中興等許多知名廠商都投入到GSM-R的進(jìn)一步升級改造當(dāng)中。例如，中興通訊針對上述問題提出進(jìn)一步改善GSM-R系統(tǒng)，提供了一套完善和完整的高速移動解決方案。該公司專家表示：“該系統(tǒng)采用獨(dú)特的頻偏校正算法，可以抵御500km/h時(shí)速下的頻偏，創(chuàng)新的多RRU共邏輯小區(qū)技術(shù)，擴(kuò)大單個(gè)小區(qū)的覆蓋距離，減少高速列車上移動終端的切換頻度，降低掉話率。”此外，GSM-R系統(tǒng)優(yōu)化的切換算法和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段等，也進(jìn)一步保證了高速移動環(huán)境下的通信和控制的可靠性。

頻譜不足是限制未來高速鐵路寬帶移動通信發(fā)展的主要原因

“高鐵通信的一些技術(shù)問題在不久的將來會得到妥善的解決，另外，GSM-R高鐵專網(wǎng)通信系統(tǒng)還會受到系統(tǒng)間干擾、系統(tǒng)內(nèi)干擾以及電磁干擾等，但這些并不意味著GSM-R技術(shù)本身有問題，GSM-R是一個(gè)成熟的技術(shù)，目前真正制約其向鐵路下一代寬帶移動通信發(fā)展的主要瓶頸是頻譜資源嚴(yán)重受限的問題。”北京交通大學(xué)教授、博導(dǎo)，軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任艾渤表示。

隨著高速鐵路網(wǎng)的形成，在GSM-R網(wǎng)絡(luò)上將會運(yùn)行著數(shù)百對甚至上千對的高速列車，需要同時(shí)保證這些列車控制數(shù)據(jù)的可靠傳輸非常的困難。另外，受公眾移動通信變化的影響，預(yù)計(jì)未來鐵路應(yīng)用將使用寬帶和多媒體業(yè)務(wù)及新的附加業(yè)務(wù)。面對如此洶涌的鐵路發(fā)展浪潮，僅有4M共用頻寬的GSM-R系統(tǒng)顯得嚴(yán)重不足，如何妥善解決頻譜問題成了運(yùn)營部門首要考慮的問題。據(jù)了解，目前歐洲的知名鐵路聯(lián)盟正在向國際電磁兼容和無線頻率事務(wù)管理部門申請?jiān)黾覩SM-R頻譜。

演進(jìn)才是硬道理

我國鐵路正逐步向鐵路下一代寬帶移動通信方向發(fā)展，為進(jìn)一步提高行車安全、提高運(yùn)輸效率、優(yōu)化資源配置，新的業(yè)務(wù)需求不斷涌現(xiàn)。GSM-R作為窄帶移動通信技術(shù)，承載的業(yè)務(wù)以話音為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率低，一般只能達(dá)到4800-9600bps，因此，在GSM-R平臺上開拓新業(yè)務(wù)的難度大。

在2010年12月召開的第七屆世界高速鐵路大會上，國際鐵路聯(lián)盟(UIC)、中國鐵道部明確指出：高速鐵路移動通信長期演進(jìn)采用鐵路寬帶移動通信系統(tǒng)(LTE-R)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。也就是說，高鐵通信將跨越3G，直接發(fā)展“準(zhǔn)4G”技術(shù)。

新的通信技術(shù)必將會對舊指標(biāo)進(jìn)行修改、提升并加入新的特性，相對于GSM-R,新一代LTE-R系統(tǒng)應(yīng)該至少具有以下四個(gè)新特征：一是“新”的服務(wù)，包括移動寬帶業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)等；二是“高”的數(shù)據(jù)傳輸速率；三是“高”的頻譜利用率；四是“非常快”的調(diào)制適應(yīng)速度。

艾渤表示：“GSM-R的升級應(yīng)考慮到三個(gè)問題：首先，必須要保證GSM-R的后向兼容能力，應(yīng)該允許移動臺在GSM-R網(wǎng)絡(luò)和LTE-R網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行切換；其次，若LTE-R的工作頻段接近GSM-R的工作頻率，則會與GSM-R之間產(chǎn)生無線頻率的阻塞，干擾，互調(diào)等問題；由于頻譜資源的相對緊張，運(yùn)營部門必須考慮跨頻段頻率資源融合問題。”