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摘要：铁路交通向高速化与标准化方向的迈进，对通信业务支撑体系提出了新的要求，必须采用先进的通信技术，实现铁路通信网络的升级。介绍了无线技术在铁路通信中的应用和未来发展趋势。
关键词：无线技术铁路通信应用
进入21世纪，随着铁路列车向高速化、标准化方向的迈进，中国铁路正不断吸取国外铁路的先进经验和成果，努力提升自身的经济技术结构和规模水平，加快发展步伐，铁路通信系统也迎来了新的发展机遇。为了保证列车运行安全，实现有效的信息传递，就需要组建一个功能更加完善的、技术更加先进的通信网络。
1 铁路通信的发展
铁路通信在最初发展时期，传输采用了明线和电缆，交换设备使用的是落后的步进制及后来的纵横制交换机，铁路专用通信则以人工台方式为主，随着通信技术的发展，铁路通信也随之更新换代，到90年代数字光纤通信已经被广泛的使用，随着程控及软交换技术的成熟，电话进行了全面升级，形成基本的长途骨干交换网，铁路专用分组交换数据网初步建立，行车电话也推广采用了数字调度设备，在技术先进性、设备稳定性等方面都有了大幅度的提高。
在无线技术的应用方面，由于行业特点铁路也是较早开始使用的。20世纪50年代，铁路工作人员开始使用电子管无线通信设备，70年代全部改用晶体管无线通信设备，80年代在站场应用了便于携带的150MHz、450MHz的站内无线电台，同时根据需要又开发出适应其他岗位的无线应用，使业务迅速得到了推广。随着科技技术的发展，数字移动通信系统技术日趋成熟，经过长期的推广和使用，现GSM-R成为铁路正在使用的专用数字移动系统，成为铁路通信的重要组成部分。
2 铁路无线通信的特点
2.1 覆盖范围广 中国地域广阔，共有31个省市自治区，部分省市之间相距几千多公里，并且列车在运行过程中要通过多个铁路局及集团公司的管辖区域，每个单位均有调度指挥及为车辆服务的部门及人员，所以通话对象不固定，这就需要一个统一的呼叫方式及规则，由联合控制中心根据列车运行区间及位置确定呼叫路由及地址。这也是符合我国铁路特得点的独特通信方式。
2.2 需要具备数据的传输功能 列车无线电台设备不仅需要语音传送，还需要有传输数据的能力，应具备多功能的数据接口，可以传输列车运行所需的各种数据，交换信息，确保列车通信及监控的实时性和有效性。
2.3 综合性要求强 铁路运营所需支撑体系庞大，车务、机务、工务、电务、车辆等单位各司其职，对通信的需求也存在差异，这就要求无线通信设备具备很好的适应性，结合各部门需要开发相应功能。设备要有良好的综合应用能力，一机多用，即能传递语音还能传送数据，将列车信息根据需求传递到不同单位，各取所需，便于部门间联动，提高统一协调能力。
3 铁路移动通信系统介绍
GSM-R(GSM for Railway)为铁路专用数字移动通信系统，和GSM网络标准相似，是从欧洲引进的铁路通信专用系统。随着GSM技术的成熟，使用范围逐渐扩大且造价不断降低，欧洲的科技人员在GSM标准上加入了一些适合高速移动环境使用的要素，开发出了适合铁路使用的移动通信系统，并迅速在欧洲得到了推广。GSM-R是基于GSM技术平台，针对铁路无线通信的特点，专门为铁路设计的数字移动通信系统，提供特色的附加功能的高效综合无线通信系统，并增加铁路移动通信所需业务（组呼、群呼、强插、强拆、优先级别等功能），构成整体的解决方案。GSM-R同时还具备数字集群的功能，满足列车高速运行时的无线通信要求，可以提供应急通信、无线列调等语音通信功能，安全可靠。GSM-R还是一个信息化的平台，使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。GSM-R通信系统主要由基站系统（BSS）、网络系统（NSS）、管理系统（OSS）三大部分和移动终端设备组成。其中网络系统包括移动交换系统、移动智能网系统、和分组交换无线业务系统，是GSM-R系统的核心组成部分，实现了与其他网络的有机结合。随着铁路运输事业的不断发展，信息化建设需求越来越多，使得无线通信系统在铁路有着广阔的发展前景，GSM-R技术利用其固有的网络特性，很好的顺应了科技的发展，利用其先进的通信手段实现了铁路移动设施和固定设施的无缝隙连接,确保列车安全、平稳的运行，为铁路自动化和信息化发展奠定了良好的基础。
4 GSM－R技术的应用
GSM－R系统不仅可以提供语音业务，还可以提供数据业务、智能业务。针对铁路通信需求，GSM－R系统还提供了组呼叫、寻址、广播呼叫、紧急呼叫等特殊方面的要求。
4.1 调度命令传送：TDCS根据调度命令中的机车编号查找对应的目的IP地址，将命令从无线列调车站台发出，经过GSM－R网络组成的数据链路传送到车载无线通信设备，机车就能接收到调度下发的命令。调度命令是各级调度指挥人员向列车司机下达的书面指令，是列车运行指挥系统的重要组成部分。
4.2 列车调度指挥：调度与司机之间的通话是行车通信系统的重要组成，负责指挥各种车辆的运行，保证机车司机、车站值班员、列车调度员之间以及车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信畅通，确保安全。
4.3 机车同步控制：有时列车需要多个机车牵引，在运行过程中，两台机车之间包括加速、减速和制动等一系列行为必需同步操纵，利用本业务可实现机车间信息的传递和交换。
4.4 列车自动控制：通过GSM－R提供车地之间双向安全数据传输通道，接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息，控制列车运行，可代替以前的信号灯指示，保证列车运行安全。
4.5 机车信号和监控信息传送：实现车载设备和地面间的数据传输，提供机车信号和监控信息传输，储存调车模式的相关信息，构成站场通信系统重要组成部分。
4.6 列车停稳信息传送:利用数据采集传输应用系统，可传送列车是否停稳信息，提高车辆运行的安全性。
4.7 车次号传输：车次号传送是实现车辆调度指挥的重要一环，通过对列车车次号的自动跟踪，实现调度中心对车辆运输业务的监控机办理。
4.8 列车尾部监控数据传输：在列车行进当中，司机应当准时了解列车性能变化。列车监控系统可以提供车尾风压数值，电池电压情况，主风管风压情况等等，实现对车辆状态进行实时监控。
4.9 区间无线通信：在区间作业可以使用GS M－R作业手持终端，包括机务、车务、工务、电务、公安等单位可根据需要进行内部的业务联系，在有特殊情况时可与列车调度人员或其他用户联系，在遇到突发状况时，还可通过无线终端直接与司机通话。
4.10 旅客业务信息收集：每辆客车都与控制中心保持一条实时双向数据传输通道，作为数据通信业务使用，与旅客相关的所有移动信息通过此通道进行传输，为旅客提供各种信息，增加旅客的便利性，提供各种人性化服务。
5 铁路无线通信技术的发展方向
铁路无线通信技术随着科技的进步不断发展，既有其普遍性又存在特殊性，未来发展应该向公众网络融合的迈进，向固网的三网融合一样达到与公众网络的统一，使用户通过专用通信网实现与公众网同样的应用功能，满足各种信息交流的需要，使用户在任何地方都可以获得无差别服务，实现宽带的无线接入。对于无线宽带业务发展需求，现有铁路无线通信系统已经远远不够，GSM-R由于技术的限制不足以支撑前进的步伐。
由于3G无线通信技术使用的频点高，设备及组建网络投资大，不符合无线网络广泛覆盖的目标，且3G技术与2G技术在语音通信业务上并没有本质区别。因此，未来铁路无线通信发展会越过3G，直接向“准4G”的LTE-R技术迈进，国际铁路联盟（UIC）也已表示了对LTE-R技术的支持。
LTE采用新的网络结构，与2G的GSM、3G的UMTS相比，LTE具有更高的速率、更高的频谱效率、更灵活的载波带宽及更好的系统兼容性等特点，能够提供安全的话音和数据业务，组网形式简单、高效、低时延、低造价，充分满足宽带无线接入的需求，真正实现了固定网和移动网的融合，提高了3G在新兴的宽带无线接入市场的竞争力。LTE采用了基于IP技术的网络架构，可以利用已部署的站点和设备，节省成本投资。
随着LTE在公众运营网的引入，在强化GSM-R系统应用的同时，铁路部门也应大胆创新，向LTE-R演进是GSM-R发展的必然趋势，越早地适应新技术，就可以更灵活地应对内部及外部的通信需求，为未来的运营发展做好准备。
目前，国际铁路联盟（UIC）正在积极研究GSM-R向LTE-R的行业演进标准，确保GSM-R技术随电信科技的不断发展，使用的生命周期可以获得延长。从发展情况看，无线技术在铁路专用通信中拥有广大的发展前景，有了GSM-R的成功运营及研发经验，我们必将开发出新一代的适合国内实际的铁路移动通信系统，为铁路安全运营提供有力保障。
关键词：无线技术铁路通信应用
进入21世纪，随着铁路列车向高速化、标准化方向的迈进，中国铁路正不断吸取国外铁路的先进经验和成果，努力提升自身的经济技术结构和规模水平，加快发展步伐，铁路通信系统也迎来了新的发展机遇。为了保证列车运行安全，实现有效的信息传递，就需要组建一个功能更加完善的、技术更加先进的通信网络。
1 铁路通信的发展
铁路通信在最初发展时期，传输采用了明线和电缆，交换设备使用的是落后的步进制及后来的纵横制交换机，铁路专用通信则以人工台方式为主，随着通信技术的发展，铁路通信也随之更新换代，到90年代数字光纤通信已经被广泛的使用，随着程控及软交换技术的成熟，电话进行了全面升级，形成基本的长途骨干交换网，铁路专用分组交换数据网初步建立，行车电话也推广采用了数字调度设备，在技术先进性、设备稳定性等方面都有了大幅度的提高。
在无线技术的应用方面，由于行业特点铁路也是较早开始使用的。20世纪50年代，铁路工作人员开始使用电子管无线通信设备，70年代全部改用晶体管无线通信设备，80年代在站场应用了便于携带的150MHz、450MHz的站内无线电台，同时根据需要又开发出适应其他岗位的无线应用，使业务迅速得到了推广。随着科技技术的发展，数字移动通信系统技术日趋成熟，经过长期的推广和使用，现GSM-R成为铁路正在使用的专用数字移动系统，成为铁路通信的重要组成部分。
2 铁路无线通信的特点
2.1 覆盖范围广 中国地域广阔，共有31个省市自治区，部分省市之间相距几千多公里，并且列车在运行过程中要通过多个铁路局及集团公司的管辖区域，每个单位均有调度指挥及为车辆服务的部门及人员，所以通话对象不固定，这就需要一个统一的呼叫方式及规则，由联合控制中心根据列车运行区间及位置确定呼叫路由及地址。这也是符合我国铁路特得点的独特通信方式。
2.2 需要具备数据的传输功能 列车无线电台设备不仅需要语音传送，还需要有传输数据的能力，应具备多功能的数据接口，可以传输列车运行所需的各种数据，交换信息，确保列车通信及监控的实时性和有效性。
2.3 综合性要求强 铁路运营所需支撑体系庞大，车务、机务、工务、电务、车辆等单位各司其职，对通信的需求也存在差异，这就要求无线通信设备具备很好的适应性，结合各部门需要开发相应功能。设备要有良好的综合应用能力，一机多用，即能传递语音还能传送数据，将列车信息根据需求传递到不同单位，各取所需，便于部门间联动，提高统一协调能力。
3 铁路移动通信系统介绍
GSM-R(GSM for Railway)为铁路专用数字移动通信系统，和GSM网络标准相似，是从欧洲引进的铁路通信专用系统。随着GSM技术的成熟，使用范围逐渐扩大且造价不断降低，欧洲的科技人员在GSM标准上加入了一些适合高速移动环境使用的要素，开发出了适合铁路使用的移动通信系统，并迅速在欧洲得到了推广。GSM-R是基于GSM技术平台，针对铁路无线通信的特点，专门为铁路设计的数字移动通信系统，提供特色的附加功能的高效综合无线通信系统，并增加铁路移动通信所需业务（组呼、群呼、强插、强拆、优先级别等功能），构成整体的解决方案。GSM-R同时还具备数字集群的功能，满足列车高速运行时的无线通信要求，可以提供应急通信、无线列调等语音通信功能，安全可靠。GSM-R还是一个信息化的平台，使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。GSM-R通信系统主要由基站系统（BSS）、网络系统（NSS）、管理系统（OSS）三大部分和移动终端设备组成。其中网络系统包括移动交换系统、移动智能网系统、和分组交换无线业务系统，是GSM-R系统的核心组成部分，实现了与其他网络的有机结合。随着铁路运输事业的不断发展，信息化建设需求越来越多，使得无线通信系统在铁路有着广阔的发展前景，GSM-R技术利用其固有的网络特性，很好的顺应了科技的发展，利用其先进的通信手段实现了铁路移动设施和固定设施的无缝隙连接,确保列车安全、平稳的运行，为铁路自动化和信息化发展奠定了良好的基础。
4 GSM－R技术的应用
GSM－R系统不仅可以提供语音业务，还可以提供数据业务、智能业务。针对铁路通信需求，GSM－R系统还提供了组呼叫、寻址、广播呼叫、紧急呼叫等特殊方面的要求。
4.1 调度命令传送：TDCS根据调度命令中的机车编号查找对应的目的IP地址，将命令从无线列调车站台发出，经过GSM－R网络组成的数据链路传送到车载无线通信设备，机车就能接收到调度下发的命令。调度命令是各级调度指挥人员向列车司机下达的书面指令，是列车运行指挥系统的重要组成部分。
4.2 列车调度指挥：调度与司机之间的通话是行车通信系统的重要组成，负责指挥各种车辆的运行，保证机车司机、车站值班员、列车调度员之间以及车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信畅通，确保安全。
4.3 机车同步控制：有时列车需要多个机车牵引，在运行过程中，两台机车之间包括加速、减速和制动等一系列行为必需同步操纵，利用本业务可实现机车间信息的传递和交换。
4.4 列车自动控制：通过GSM－R提供车地之间双向安全数据传输通道，接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息，控制列车运行，可代替以前的信号灯指示，保证列车运行安全。
4.5 机车信号和监控信息传送：实现车载设备和地面间的数据传输，提供机车信号和监控信息传输，储存调车模式的相关信息，构成站场通信系统重要组成部分。
4.6 列车停稳信息传送:利用数据采集传输应用系统，可传送列车是否停稳信息，提高车辆运行的安全性。
4.7 车次号传输：车次号传送是实现车辆调度指挥的重要一环，通过对列车车次号的自动跟踪，实现调度中心对车辆运输业务的监控机办理。
4.8 列车尾部监控数据传输：在列车行进当中，司机应当准时了解列车性能变化。列车监控系统可以提供车尾风压数值，电池电压情况，主风管风压情况等等，实现对车辆状态进行实时监控。
4.9 区间无线通信：在区间作业可以使用GS M－R作业手持终端，包括机务、车务、工务、电务、公安等单位可根据需要进行内部的业务联系，在有特殊情况时可与列车调度人员或其他用户联系，在遇到突发状况时，还可通过无线终端直接与司机通话。
4.10 旅客业务信息收集：每辆客车都与控制中心保持一条实时双向数据传输通道，作为数据通信业务使用，与旅客相关的所有移动信息通过此通道进行传输，为旅客提供各种信息，增加旅客的便利性，提供各种人性化服务。
5 铁路无线通信技术的发展方向
铁路无线通信技术随着科技的进步不断发展，既有其普遍性又存在特殊性，未来发展应该向公众网络融合的迈进，向固网的三网融合一样达到与公众网络的统一，使用户通过专用通信网实现与公众网同样的应用功能，满足各种信息交流的需要，使用户在任何地方都可以获得无差别服务，实现宽带的无线接入。对于无线宽带业务发展需求，现有铁路无线通信系统已经远远不够，GSM-R由于技术的限制不足以支撑前进的步伐。
由于3G无线通信技术使用的频点高，设备及组建网络投资大，不符合无线网络广泛覆盖的目标，且3G技术与2G技术在语音通信业务上并没有本质区别。因此，未来铁路无线通信发展会越过3G，直接向“准4G”的LTE-R技术迈进，国际铁路联盟（UIC）也已表示了对LTE-R技术的支持。
LTE采用新的网络结构，与2G的GSM、3G的UMTS相比，LTE具有更高的速率、更高的频谱效率、更灵活的载波带宽及更好的系统兼容性等特点，能够提供安全的话音和数据业务，组网形式简单、高效、低时延、低造价，充分满足宽带无线接入的需求，真正实现了固定网和移动网的融合，提高了3G在新兴的宽带无线接入市场的竞争力。LTE采用了基于IP技术的网络架构，可以利用已部署的站点和设备，节省成本投资。
随着LTE在公众运营网的引入，在强化GSM-R系统应用的同时，铁路部门也应大胆创新，向LTE-R演进是GSM-R发展的必然趋势，越早地适应新技术，就可以更灵活地应对内部及外部的通信需求，为未来的运营发展做好准备。
目前，国际铁路联盟（UIC）正在积极研究GSM-R向LTE-R的行业演进标准，确保GSM-R技术随电信科技的不断发展，使用的生命周期可以获得延长。从发展情况看，无线技术在铁路专用通信中拥有广大的发展前景，有了GSM-R的成功运营及研发经验，我们必将开发出新一代的适合国内实际的铁路移动通信系统，为铁路安全运营提供有力保障。