1鐵路站場無線通訊技術運用及發展
1.1數字無線電臺應用
目前，鐵路常用的數字無線電臺主要有450MHz、400MHz數字無線電臺。450MHz數字無線電臺主要用於普速鐵路列車無線排程通訊、排程命令和無線車次號校核資訊傳送，400MHz數字無線電臺主要用於站場常規無線通訊。國家規定給鐵路的450MHz、400MHz頻點有限，需要各鐵路局申請額外頻點才能滿足站場無線對講業務需求。鐵路總公司鐵運函[2014]31號要求，貨車列尾裝置可採用GSM-R/400MHz雙模列尾裝置，在非GSM-R鐵路區段，列尾無線通訊使用400MHz頻率；站場無線調車繼續使用鐵路專用的400MHz頻段頻率。在編組站，規劃分配的400MHz專用頻率資源不足，無法滿足運用需求時，由各鐵路局無線電主管部門負責向屬地省級無線電管理部門申請400MHz額外的頻率。對於當前使用450～470MHz頻段頻率用於鐵路養護維修、生產組織、監控監測、公安保衛、應急保障等各類區域性普通無線電對講通訊業務，應結合更新改造退出450～470MHz頻率。需要繼續使用的業務，由鐵路局統一向屬地省級無線管理部門申請400MHz、150MHz、160MHz的頻率。鐵路總公司規定，對涉及車地人員之間相互通訊的業務，為簡化終端裝置的配置，宜優先規劃申請400MHz頻率，以便與總公司規劃的跨局通訊業務頻率工作在同一頻段。站場所有業務採用無線電臺通訊，則會造成無線裝置設定分散、數量多、無法集中維護和管理。而且，無線電臺通訊不適應高速率、高頻寬的車地資料資訊業務傳送，不能滿足未來站場的自動化、智慧化、高頻寬業務發展需求。
1.2數字叢集無線通訊技術應用
叢集通訊，即無線專用排程通訊系統，早期，叢集通訊從“一對一”的對講機形式、同頻單工組網形式、異頻雙工組網形式以及進一步帶選呼的系統，發展到多通道使用者共享的排程系統，並在政府部門、警務、鐵路、地鐵、電力、民航等各行各業的指揮排程中發揮了重要作用。國際上數字叢集排程系統主要有TETRA、iDEN和FHMA3種較為先進的技術體制，由於這3種技術體制構成的無線通訊系統互通性不太理想，主要用於地鐵、航空、公安等專網應用，未在鐵路領域獲得推廣應用。近年來，隨著數字移動無線電標準（DMR）制定，我國無線裝置供貨商根據數字移動無線電標準（DMR）為各企業使用者提供DMR數字集群系統裝置。DMR標準是完全公開的標準，國內擁有眾多供應商支援，國內裝置廠家生產的400MHz的DMR數字集群系統已在部分鐵路站場獲得應用。鐵路使用的400MHz的DMR數字集群系統主要採用403～470MHz頻段的專用頻點，通過數字通道實現基站與IP控制伺服器間的連線，控制檯、運用伺服器與IP控制伺服器連線，構成站場無線通訊平臺，可提供同頻單工或異頻雙工方式，根據站場業務特性要求進行業務與頻點繫結，也可以各業務採用公共頻點通訊。400MHz的DMR數字叢集無線通訊系統主要功能是實現移動人員間點對點對講功能，以及移動終端與固定終端或移動終端與移動終端間的點對點低速率資料資訊傳送。站場所有業務採用400MHz叢集無線通訊，其無線裝置可以集中設定、減少裝置數量、並能集中維護和管理，最適用於解決站場平面調車業務和無線對講業務，以及綜合自動化SAM系統車地資訊傳送。但是，不適應高速率、高頻寬的'車地資料資訊業務傳送，頻點也受限於國家規定給鐵路的400MHz頻點，系統能提供的業務容量有限。
1.3GSM-R移動通訊技術應用
GSM-R數字移動通訊技術作為中國鐵路列車無線通訊主要採用的技術，鐵路總公司已建立了一整套相關標準和規定。在中國高速鐵路、客運專線、過載鐵路、城際鐵路或部分普速鐵路均選擇GSM-R數字移動通訊技術構建鐵路無線通訊系統，主要用於列車無線排程語音通訊，以及排程命令、車次號校核、列控資訊、機車同步操控等資料資訊傳送。GSM-R系統包括移動交換子系統（SSS）、移動智慧網子系統（IN）、通用分組無線業務子系統（GPRS）、無線子系統（BSS）、無線終端、運營與支撐子系統（OSS）等部分。其中，移動智慧網子系統（IN）由鐵路總公司統一設定2套，互為冗餘，作為全路GSM-R系統共用。在鐵路總公司各鐵路局設定移動交換子系統（SSS）、通用分組無線業務子系統（GPRS）、運營與支撐子系統（OSS）各1套裝置，根據使用者需求在鐵路沿線、車站、樞紐設定無線子系統（BSS），配置相應的無線終端裝置。雖然，GSM-R數字移動通訊系統可以實現鐵路沿線和車站統一的綜合無線通訊系統平臺，提供列車無線排程通訊、站場常規無線通訊語音和低速資料資訊傳送，裝置能集中維護和管理。但是，由於GSM-R數字移動通訊系統的頻點有限，站場所有業務採用GSM-R的系統實現會造成通道佔用很大，現有的頻點不夠使用，當站場靠近正線鐵路或通過正線列車時，會對列車排程指揮系統產生影響。因此，GSM-R數字移動通訊系統未被全面應用於站場常規無線通訊業務。目前，只能適用於解決站場部分語音業務，以及低速率、時延要求不高的資料資訊傳送。
1.4WLAN無線區域網技術應用
WLAN無線區域網是指利用無線通訊技術在一定的區域性範圍內建立的網路，屬於計算機網路與無線通訊技術相結合的產物。WLAN無線區域網技術使使用者擺脫各種線路的束縛，可以隨時隨地接入網路。WLAN（Wi-Fi）無線通訊可採用2.4GHz或者5.8GHz通訊頻段。在鐵路領域，WLAN無線區域網技術主要應用在編組站綜合自動化車地資料資訊無線傳送。採用2.4GHz頻段和IEEE802.11g、IEEE802.11n標準的裝置進行組網，實現綜合自動化CIPS調機業務等資訊傳送需求。綜合自動化WLAN無線區域網系統主要由WLAN終端裝置、接入點裝置（AP）、接入控制點裝置（AC）、PORTAL伺服器、RADIUS認證伺服器、使用者認證資訊資料庫、業務運營支撐系統等組成。由於WLAN無線區域網頻點是公眾頻點，將會受到外界終端裝置的干擾，列車遮擋物影響，以及缺乏站場無線對講業務、無線調車等業務的終端裝置支援。因此，WLAN無線區域網不適用於涉及行車安全的鐵路調車業務，不適應未來站場業務發展需求。
1.5LTE移動通訊技術應用
LTE移動通訊技術是鐵路下一代寬頻無線通訊技術發展方向，比較適用於寬頻資料資訊無線傳輸。LTE有TD-LTE與FD-LTE兩種不同的制式，雖然總體上都滿足大頻寬的資料通訊需求，但也存在很多不同。FD-LTE是在分離的兩個對稱頻率通道上進行接收和傳送，依靠頻率來區分上下行鏈路。TD-LTE是用時間來分離接收和傳送通道，接收和傳送使用同一頻率載波的不同時隙作為通道的承載，可以根據上下行的資料大小動態進行分配，對於頻率通道的利用率更好。未來鐵路行動通訊採用TD-LTE的概率較大。目前，在朔黃鐵路已引入TD-LTE叢集技術應用於列車同步操控、列車無線排程通訊系統構成；在部分鐵路局站引入TD-LTE叢集技術應用於站場貨檢、車號等無線對講和作業資訊傳送；在鄭州地鐵引入TD-LTE叢集技術用於車地間PIS資訊和視訊監控影象傳送。工信部根據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》及我國頻譜使用情況，確定使用1447～1467MHz頻段建設時分雙工（TDD）工作方式的寬頻數字叢集專網系統。而1785～1805MHz頻段，則主要用於本地公眾網接入，對確有需要的本地專網也可用於無線接入，具體頻率指配和無線電臺站管理工作，由各省、自治區、直轄市無線電管理機構負責。在同一地區給一具有無線接入業務經營權的公眾網運營商或專網單位指配的頻率寬頻一般不超過5MHz。未來，在鐵路領域，可以考慮申請使用1785～1805MHz頻段的5MHz頻寬用於站場無線通訊業務。TD-LTE支援1.8G/1.4G/400M專用頻段，覆蓋增強演算法、高增益定向天線、高終端發射功率，多方式天線組網。TD-LTE移動通訊系統移動性好，支援350km/h，具有完善的QoS業務保障，可二次開發定製終端、排程臺、無線通訊模組等；可提供排程通訊語音業務、低速率或高速率資料資訊傳送業務，是一個比較完善的綜合無線通訊系統解決方案。LTE移動通訊技術在鐵路排程通訊業務中的應用正在研究開發階段，在站場或編組站中的無線調車、無線對講、綜合自動化資訊無線傳送系統中尚未被應用開發。
2未來站場綜合無線通訊系統技術選擇
站場或編組站作業範圍比較獨立，技術作業業務較多，綜合上述幾種無線通訊技術應用介紹，以及應用於站場多種業務情況下的可適用性進行分析，結合無線通訊技術發展，選擇TD-LTE移動通訊技術作為未來站場綜合無線通訊技術。TD-LTE移動通訊技術已在鐵路和地鐵領域獲得應用，具有技術實用性和先進性，系統安全可靠，具備集中監測和維護管理，能滿足站場各類業務綜合承載能力和未來各業務資訊化、智慧化發展需求。鐵路局可以申請使用1785～1805MHz頻段的5MHz頻寬合法頻點用於站場無線通訊業務。站場無線通訊使用TD-LTE數字集群系統，可將公網MME、HSS、S-GW以及P-GW等多個網元合併為一個網元eCN，使其小型化，降低核心網成本，可以有效的節約近期工程投資，為將來鐵路正線引入LTE移動通訊系統應用預留互聯互通條件。TD-LTE數字叢集通訊系統主要由核心網節點、無線子系統和無線終端組成。其中，核心網節點設定TD-LTE核心網裝置，核心網裝置通過交換機等裝置與各種業務應用伺服器相連；無線子系統根據站場覆蓋和業務需求在鐵路站場內設定，無線子系統裝置包括LTE基站裝置BBU（BasebandUnit）和RRU（RadioRemoteUnit）裝置；根據需要配置相應的無線終端。
3結束語
TD-LTE數字叢集技術可以滿足站場各類業務需求，可承載大部分站場業務。但是，TD-LTE網1.8G頻點需要申請，各鐵路局能否申請到TD-LTE網1.8G頻點是該技術應用於鐵路站場的關鍵問題。目前，採用TD-LTE數字叢集通訊系統實現站場無線調車業務和編組站綜合自動化業務，沒有成熟的應用伺服器裝置、調車終端裝置和機車臺裝置支援，有待研發相關產品和終端裝置，對排程通訊功能、資訊傳送時延等是否滿足站場業務需求，需要結合實際應用和終端裝置有待進一步試驗測試驗證。