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數(shù)字集群通信寬帶化發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
數(shù)字集群通信寬帶化發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
【摘 要】鐵路無線通信，面對有限的頻譜資源之間的矛盾日益增加的交通和處理大量的信息，傳統(tǒng)的模擬技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足鐵路高速，重載，信息技術(shù)，現(xiàn)代的需要。
數(shù)字技術(shù)(尤其是DMR技術(shù))和產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。
本文主要結(jié)合鐵路通信系統(tǒng)分析數(shù)字化技術(shù)與實現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】鐵路通信系統(tǒng);無線;數(shù)字化技術(shù);實現(xiàn)
大家都知道，我們生活在信息技術(shù)和全球化的社會，社會結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并繼續(xù)加強人與人之間，產(chǎn)生的信息量和極端增長的需求，也就是“信息爆炸”的關(guān)系，這促使生產(chǎn)，加工，傳播和接收信息，因此它獲得了快速發(fā)展。
信息技術(shù)浪潮席卷社會的每一個角落，但也設(shè)置關(guān)閉了各個方面的數(shù)字化革命，是重要的多媒體，計算機，通信，自動化的性能，電纜電視，電子閱讀器已經(jīng)消失了深到人們的日常生活中，和數(shù)字化城市建設(shè)成為語音，數(shù)字圖書館，數(shù)字化校園，數(shù)字化技術(shù)，信息技術(shù)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，企業(yè)正逐步開始進行數(shù)字化處理。
專業(yè)無線通信也不例外，數(shù)字化時代已經(jīng)到來[1]。
1數(shù)字化和鐵路無線通信
隨著人類社會的發(fā)展和生活水平的提高，資源日趨緊張，持續(xù)的需求和質(zhì)量要求的人，這就需要提高資源利用率和科技創(chuàng)新水平的提升水平。
要培養(yǎng)，例如，為了滿足的上升需求的速度，乘車環(huán)境，從在早期的蒸汽引擎的火車，內(nèi)燃機已經(jīng)被發(fā)展到現(xiàn)在普遍可見的電力機車燃料資源的利用率已也被提高，人們的生活帶來了極大的方便。
同時，技術(shù)進步和不斷地影響甚至改變?nèi)藗兊乃枷胗^念，行為方式和管理風(fēng)格，和習(xí)慣。
的發(fā)展，計算機技術(shù)對人們的生活也可以說給大家看，的第一個大型機到PC的發(fā)展，計算機開始，以傳播并逐漸成為生活的必需品，現(xiàn)在的智能終端的出現(xiàn)提供了人與更快的免費平臺。
在許多方面，電腦已經(jīng)改變了傳統(tǒng)的方式生活的人[2]。
2鐵路無線通信數(shù)字化的必要性
中國鐵路GSM-R移動通信系統(tǒng)升級的GSM-R到目前為止，除了在個別的主干速度，這是鐵路無線通信系統(tǒng)的改造，幾乎所有的客運線，高速鐵路是用在所有的GSM- R移動通信系統(tǒng)。
促進GSM-R應(yīng)用過程中是不容易的，但逐漸顯露出許多重要的問題。
1)的頻譜資源嚴(yán)重不足。
國家分配給GSM-R頻段4MHz的，考慮到保護間隔，只有19個可用的頻率。
5細胞色帶復(fù)用模式下，每個基站的四個頻率;7細胞色帶復(fù)用模式下，每個基站是最多只有3個頻點。
對于一般的鐵路區(qū)段和車站，頻率是最基本的范圍足夠多線并行的鐵路樞紐和大型客車站，頻率資源短缺的問題非常突出。
2)GSM-R無線通信終端的適應(yīng)性，系統(tǒng)功能，系統(tǒng)大量的二次開發(fā)，當(dāng)總線發(fā)生故障時，可用于所有的連接件和短的電流差動繼電器的流入電路中的電流差動繼電器切除總線上，然后所有的組件。
3)GSM-R本身面臨著落后的技術(shù)和技術(shù)演進的問題，最近的演變路徑移動軟交換和IMS(IP多媒體子系統(tǒng))，長期演進到第四代移動通信技術(shù)為基礎(chǔ)的3GPPLTE(移動通信長期演進)。
進化的過程，涉及改造的MSC，BSC，基站和移動終端還涉及到一個根本性的變化[3]。
4)如果GSM-R無線列調(diào)改造的近70000公里的鐵路，不僅是一個巨大的工程量是難以實現(xiàn)的，和改造資金。
為了解決上述問題，它可以在同一時間在兩個方面：第一，更加積極地為GSM-R頻率資源的國家權(quán)威，但這個程序只能解決頻率資源不足的問題，并達到了非�？赡苄院苄�。
高頻保護行動之間的差異是主要的保護范圍內(nèi)的全方位的路線，快速反應(yīng)區(qū)域相短路和接地故障更頻繁的行動之一，其正確率也較高，誤操作的4倍兩部次測試錯誤的接線，再次因誤投。
然而，這種保護裝置采取兩次出口的比例，提高了可靠性，但增加的固有的動作時間，所以，在近用部的斷層運動速度是小于的距離 I段，零序 I段或電流速斷快。
此外，由于涉及范圍很廣，不僅涉及的側(cè)保護裝置和高頻率的渠道，如高頻電抗器組合過濾器，高頻電纜分頻的保護，發(fā)送和接收信息機等設(shè)備，并也由對側(cè)的保護裝置，和高頻率的信道條件。
因此，組保護裝置的運行質(zhì)量差，尤其是高頻信道的阻抗匹配分頻器的濾波特性，還在探索之中。
可以保留使用現(xiàn)有的鐵路無線通信基礎(chǔ)設(shè)施(如天，艾菲爾鐵塔(Eiffel Tower)的饋線，漏泄同軸電纜，等)，可以降低無線通信系統(tǒng)的升級改造成本的難度[4]。
3數(shù)字技術(shù)路線的選擇
除了推廣使用的GSM-R鐵路無線通信系統(tǒng)的數(shù)字化升級，在TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)，自然會想。
不僅具有強大的調(diào)度功能的通信和虛擬組和系統(tǒng)設(shè)計初期考慮在450?470 MHz的工作頻帶，但我們的規(guī)定TETRA系統(tǒng)只能使用800兆赫頻段的TETRA數(shù)字集群TETRA數(shù)字集群沒有考慮使用的150 MHz頻段。
除了大量的應(yīng)用，在國內(nèi)城市軌道交通系統(tǒng)中，僅用于全國鐵路的各條線。
在公共無線通信系統(tǒng)中，應(yīng)注意簡化了系統(tǒng)的規(guī)模，結(jié)構(gòu)和協(xié)議應(yīng)該指出，使系統(tǒng)的快速發(fā)展和部署。
進行線路主保護的附加雙轉(zhuǎn)型的雙重轉(zhuǎn)型和變革前，該物種的保護主要出口線被迫限負荷情況，大大提高了安全性和可靠性的電力輸送。
高運轉(zhuǎn)可靠性的兩種類型的保護裝置的動作記錄，27倍，96.3%的正確率。
當(dāng)然，也存在相同的高頻率上的HF信道之間的差異。
鐵路無線數(shù)字化列調(diào)和的無線通信系統(tǒng)集成或分立站也必須做出明確的選擇。
首先，無線列調(diào)移動終端可以漫游的國家，并以很高的速度移動，當(dāng)總線發(fā)生故障時，可用于所有的連接件和短的電流差動繼電器的流入電路中的電流差動繼電器切除總線上，然后所有的組件。
相母線差動保護。
為了確保可靠性，必須逃脫母線保護的最大不平衡電流的外部短路。
當(dāng)母線連接元件，不平衡電流，可以很容易地導(dǎo)致故障的保護。
電流相位比較的基礎(chǔ)上的每個連接元件的電流相位變化來區(qū)分內(nèi)部和外部故障總線差動保護。
無論母線連接的元素數(shù)，外部短路或正常操作中，電流差動繼電器的電流相位差180°的流入和流出，內(nèi)部故障時，所有的電流相位的各元素的幾乎是一樣的。
其次，在無線列調(diào)系統(tǒng)用戶組是一個單一的，主要是各種隨之而來的調(diào)度，以及各種機車的驅(qū)動程序，而且還對列車尾部風(fēng)壓，調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸命令和列車車次查詢，站無線通信系統(tǒng)被劃分成一些邏輯上獨立的基團，這些基團的運輸調(diào)度的需要具有與鐵路線無關(guān)，而且基本不允許之間的通信的各種基團。
后退一定距離，使壓余和光纖電纜(二二者和擠壓模粘結(jié)為一體)推出通信系統(tǒng)。
然后擠壓軸后退至原位，通信系統(tǒng)再度后退一定距離，主剪刀將壓余和光纖電纜由模面分離，并使壓余與制品切斷。
壓余被剪斷后，仍與光纖電纜緊密粘結(jié)在一起，需要借助專用的光纖電纜分離剪使二者分離。
分離后的光纖電纜再被送到通信系統(tǒng)，進行第二次擠壓 在兩個方向相對于主系統(tǒng)的設(shè)備的垂直線，一般下游的2Mb / s的信道，每站接入系統(tǒng)設(shè)備，上行鏈路的2Mb / s的信道，直接由最遠程站環(huán)回構(gòu)成一個受保護的通道。
向上和向下線時，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是不同的途徑2Mb / s的信道，不同的路徑位于不同的物理傳輸層，傳輸設(shè)備和傳輸線路，電纜系統(tǒng)和微波系統(tǒng)，光纖電纜系統(tǒng)由兩個不同尋常的電纜組成。
從擠壓開始至結(jié)束的過程中，光纖電纜受到軸向壓力作用而產(chǎn)生徑向膨脹(彈性變形限度內(nèi))，與通信系統(tǒng)壁之間：形成密封作用，實現(xiàn)正常擠壓;而當(dāng)擠壓過程結(jié)束時，作用于光纖電纜上的軸向壓力消失，徑向膨脹恢復(fù)，光纖電纜與通信系統(tǒng)壁間產(chǎn)生間隙，便于光纖電纜與擠壓軸一起退出通信系統(tǒng)，進行下一個擠壓循環(huán)。
顯然，對于材質(zhì)為高合金工具鋼的實心整體光纖電纜，在彈性變形范圍內(nèi)，只依靠軸向壓縮以產(chǎn)生徑向1～2ram的膨脹是難以實現(xiàn)的，需要采用特殊結(jié)構(gòu)的光纖電纜，以使其在適當(dāng)?shù)妮S向壓力作用下即可產(chǎn)生足夠大的徑向膨脹[5]。
雙總線并行操作可以自動適應(yīng)的總線連接元素的位置，保護誤動的變化過程中的變化，不會造成的電流互感器開放。
鐵道充電收盤保護改正總線上的故障，考慮安裝一個專門的鐵道充電保護。
交換總線故障保護的過程中，可以糾正行動。
站驅(qū)動的手機有一定的特殊性，不能得到保護，2Mb / s的信道自愈環(huán)必須牢固后衛(wèi)線通道作為保護通道。
在正常情況下，站間行車電話的2Mb / s的信道占用的時隙為對等體的對等通信。
失敗的相鄰站點間的傳輸通道(如電纜損壞)，通過自我修復(fù)通道迂回不中斷站之間的通信調(diào)度電話，旅游咨詢電話中斷原來的站應(yīng)該是驅(qū)動之間的電話線實線為第二通道。
4數(shù)字無線列空調(diào)系統(tǒng)的總體框架構(gòu)想
為了便于理解的數(shù)字無線列調(diào)系統(tǒng)的整體框架，首先簡要介紹了前兩個調(diào)度系統(tǒng)設(shè)想的IP方案。
IP調(diào)度通信系統(tǒng)繪制的軟開關(guān)架構(gòu)，整個網(wǎng)絡(luò)被劃分成四個層次：服務(wù)應(yīng)用程序?qū)樱刂茖�，傳輸層和媒體訪問層，如在圖1中示出。
控制層提供各種業(yè)務(wù)的呼叫控制，連接以及部分業(yè)務(wù)。
(1)在調(diào)度機械室無線控制器，實現(xiàn)整個無線列調(diào)系統(tǒng)，包括固定設(shè)備和移動終端的管理，控制，管理分區(qū)的調(diào)度;注冊的移動終端位置跟蹤，調(diào)度和移動終端之間的呼叫連接控制[6]。
(2)位于在一個站的無線接入網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)粘合狀態(tài)，在移動終端中選擇一個收發(fā)信機;發(fā)送的尋呼信息和廣播信息;沒有先前接入的無線控制器，并且可以處理內(nèi)的移動臺之間的呼叫連接的本地網(wǎng)關(guān)終端。
(3)位于車站和鐵路間隔收發(fā)器或中繼器設(shè)備，無線的信道編碼，無線鏈路控制，干擾檢測和射頻場強覆蓋。
(4)該移動終端。
無線控制器的處理能力應(yīng)該能夠管理整個鐵路局/無線列調(diào)終端(終端鐵路局間漫游)。
三段的方向上的零序電流保護動作80次，總共有95%的正確率。
(3)高頻閉鎖距離保護和高頻閉鎖零序保護(機 SF-5 B HF收發(fā)消息)，進行線路主保護的附加雙轉(zhuǎn)型的雙重轉(zhuǎn)型和變革前，該物種的保護主要出口線被迫限負荷情況，大大提高了安全性和可靠性的電力輸送。
高運轉(zhuǎn)可靠性的兩種類型的保護裝置的動作記錄，27倍，96.3%的正確率。
當(dāng)然，也存在相同的高頻率上的HF信道之間的差異。
�、谂cTETRA和GSM-R相比，系統(tǒng)放棄電路交換技術(shù)，充分利用的分組傳送技術(shù)，包括有線部分和空中接口，使用正交頻分多址接入(OFDMA)，空中接口物理層技術(shù)，適合于語音通信，數(shù)據(jù)傳輸是更合適的。
整個網(wǎng)絡(luò)采用分組交換技術(shù)的各種QoS保障措施，以確保該系統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。
在管理調(diào)度綠色鐵路站段級調(diào)度臺系統(tǒng)中設(shè)置一個或多個主系統(tǒng)設(shè)備遠程訪問主系統(tǒng)的一個分支，當(dāng)?shù)夭辉僭O(shè)置主系統(tǒng)設(shè)備。
主系統(tǒng)設(shè)備能夠訪問超過2 Mb/s的數(shù)字環(huán)，一個環(huán)可以訪問多個數(shù)字系統(tǒng)設(shè)備。
同步主從同步，所有設(shè)備間子系統(tǒng)到主系統(tǒng)設(shè)備時鐘同步，時鐘輸出，時鐘接入傳輸設(shè)備的主要系統(tǒng)設(shè)備外，數(shù)字環(huán)路外地經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，大約有20來訪問系統(tǒng)設(shè)備是合適的。
鐵道部規(guī)劃的11號信令數(shù)字調(diào)度設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)信令標(biāo)準(zhǔn)。
隨著數(shù)字化改造的鐵路調(diào)度專用通信系統(tǒng)，各部委，各部門，分公司的三種調(diào)度通信系統(tǒng)將逐步聯(lián)網(wǎng)，這就要求當(dāng)前子推出了主要系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)具有全路網(wǎng)條件。
鐵路通信系統(tǒng)的數(shù)字化改造將提高鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化鐵路通信信息技術(shù)的質(zhì)量和水平，為客戶提供保護。
5 站場數(shù)字無線通信系統(tǒng)總體框架設(shè)想
母差保護的情況下操作的設(shè)備在下列情況下，應(yīng)立即檢查處理：(1)交流電流回路斷線，直流電源消失“光字也發(fā)出后，應(yīng)立即退出母線差動保護，并通知如下保安人員處理。
直流熔斷器(2)直流電源消失，你應(yīng)該檢查端子塊DC電路監(jiān)視繼電器ü常閉觸頭相關(guān)的電路，為了提高利用有限的頻譜資源，隨后由數(shù)字技術(shù)只能被視為以提高各信道的利用率[7]。
該站的無線通信可以成熟的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，所設(shè)想的站的數(shù)字無線通信系統(tǒng)是在圖2中所示的總體框架。
該系統(tǒng)由無線遙控器，一個固定的終端，基站和移動站4的一部分。
是傳統(tǒng)的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)不再使用電路交換技術(shù)，但所有的分組交換技術(shù)，OFDMA技術(shù)的空中接口的物理層。
這將帶來以下好處。
1)無線控制器可以設(shè)置站地板任意一種通信機房，需求設(shè)置基站站的地理覆蓋范圍。
2)從無線控制器設(shè)置的固定終端位置上的地點的限制，根據(jù)需要，可以設(shè)置在不同的位置也可以對焦點設(shè)置在相同的位置。
3)采取一定的QoS措施，既適合站樓的語音通信，數(shù)據(jù)傳輸更適合。
6空中接口的建議
物理信道使用的LTE主流復(fù)用 - 正交頻分復(fù)用(OFDM)，和它的優(yōu)點，可以得到高度的頻譜利用率，而在同一時間更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，給用戶帶來。
上行鏈路和下行鏈路的傳輸方案：確保在250公里每小時列車運行速度的峰值256KB / s的用戶數(shù)據(jù)速率。
研究，以確定的框架結(jié)構(gòu)，以待試驗。
能夠滿足最專業(yè)的無線用戶的需要DMR作為公開的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，一些制造商的支持下，經(jīng)過數(shù)年的研究和開發(fā)，產(chǎn)品已基本成熟，并廣泛在世界上使用的。
美國的主流對講機公司摩托羅拉基于DMR的數(shù)字無線電產(chǎn)品，并銷售開始于2007年推出的世界，2011年7月，全球已售出超過100萬臺。
TAIT，SELEX和海可以達到制造商已經(jīng)加大了產(chǎn)品開發(fā)和營銷，PDT / CDMR相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)聯(lián)盟的研究工作已經(jīng)開始有條不紊地進行。
集成的應(yīng)用程序的二次開發(fā)和集成商也加入了這個行列，DMR產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足大部分的專業(yè)無線用戶的需求。
DMR系統(tǒng)已經(jīng)在社會各階層的生活開始了全面的應(yīng)用。
鐵路平面燈顯示設(shè)備使用DMR技術(shù)和鐵道部技術(shù)審查，是促進整個道路。
多個林業(yè)部門已經(jīng)開始使用DMR系統(tǒng)。
DMR系統(tǒng)的深入推廣和滲透端口，林業(yè)，數(shù)字平調(diào)，油田，道路，社區(qū)國防，市政，公安等領(lǐng)域。
從市場的角度來看的專業(yè)無線數(shù)字化，數(shù)字對講機系統(tǒng)的應(yīng)用后的增值服務(wù)，在數(shù)字化和數(shù)字化，市場潛力是巨大的。
DMR技術(shù)先進的系統(tǒng)，以及DMR不斷升級，其市場應(yīng)用的覆蓋范圍將逐步擴大。
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