铁路下一代移动通信系统业务需求分析
GSM-R技术在我国铁路移动通信中的发展分析
合 宁 客运 专 线是 国 家快 速 铁 路 网的 重 要 组 成 部 分 ，于 ２ ０ ０ ８ 年建 成通 车 。合 宁 沿 线Ｇ Ｓ Ｍ— Ｒ系统 设 置基 站 设备 和 弱 区覆 盖设 备 ，动 车组 和机 车 配备机 车综 合通 信设 备 ， 同时在 国内 首次 使 用 ５ ０ ０ 米 无 缝线 路 跨 区 间 长轨 条 铺设 。根据 测试 ，合宁 线动 车组 列车 最 高时 速 达 到２ ８ ２ 公 里 ，创 下 中 国铁 路 速 度 新 纪录 。 ２ ． ５ 京 津城 际轨 道工程 京 津 城 际铁 路 是 中 国建 成 的第 二 条 高 标 准铁 路 客运 专 线 ，Ｇ Ｓ Ｍ— Ｒ作 为该 工 程核 心 技术 之一 ，在 沿线 提供 无线 网络 覆盖 ，满 足 列车 运 行 高达 ３ ５ ０ 公里 的 时 速要 求 ，并 能 为 传送 列车调 度命 令 及控 制信 息提 供无 线数 据 传输 通道 ，为 站 间维护 人 员与列 车工 作人 员提供 无线语 音 及数据 通 信服 务 。
用 同站 址双 基站 和基 站交 织两 种无 线覆 盖方 式 混合 组 网 ，满 足 了不 同地理 环境 的 网络可
１ Ｇ Ｓ Ｍ — Ｒ 技术优势
Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ 是 专 门为 铁路 安全 运 输设 计 的 专 用无 线通 信 系统 ，将 现有 铁路移 动 通信业 务 融合 到统 一 的综 合 网络平 台上 ，能 灵活 实 现 专 网 中的 语 音 调 度 和 数 据 业 务 ，满 足高 速 列 车 和 一 般 列 车 之 间通 信 的要 求 。 由于 Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ从成 熟 的Ｇ Ｓ Ｍ技术 和 市场 中获 益 ， 因此具 有 较 大 的发 展 空 间。 Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ技 术 的 优 势有 以下 几点 ： 第 一 ，Ｇｓ Ｍ —Ｒ借 助 成 熟 的 Ｇｓ Ｍ平 台 ，其 无 线 网 络 规 划 保 留 了Ｇ Ｓ Ｍ的 大 体结 构 ，设 备 由标 准 化 的设 备 改 进 而 成 ，且 绝 大 多数 软 硬 件 都 在 现 网 中得 到 检 验 …， 因 此Ｇ Ｓ Ｍ— Ｒ从 一开 始就 具 有技 术 完 善 、性 能 可 靠 的优 点 。 另 一 方 面 ，Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ在 ＧＳ Ｍ 基 础 上 进 行 最 低 限度 的 改进 即可 ，故 整个 Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ 系统 价 格低 廉 、经济 高效 。 第二 ，Ｇ Ｓ Ｍ— Ｒ是 专 门为 铁路 应用 而开 发 的 数 字 专 用 移 动 通 信 系统 ，除 了具 有 公 网Ｇ Ｓ Ｍ系 统 的 一般 业 务 如 漫 游 、越 区切 换 等 ，还 针对 铁路 运输 中 无线列 车调 度 、列车 控 制 、高速 接入 等要 求 ，提供 铁路 各 类基础 应 用和 特色 业务 ，同时 引入通 用 无线发 展业 务 （ Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ ） ，可 以作 为 信号 及 列控 系 统 的 传 输平 台 。 第三 ， 自１ ９ ９ ４ 年 我 国 确立 Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ技 术 作 为下 一代 铁路 专 用移 动通信 系统 开始 ，到 目前 已经积 累 了大量 经验 ，并 取得 了骄 人 的 成 绩 。在铁 道部 的 大力推 动 下 ，组 织 了我 国 Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ网络 设 备 的互 联 互通 测 试 工作 ，并 根 据测 试 结果 制 定 了Ｇ Ｓ Ｍ－ Ｒ￣ Ｎ 关标 准 和规 范 ，使Ｇ Ｓ Ｍ— Ｒ更好 的服 务于 中 国铁 路 。
铁路信号系统的发展与展望
无线通信技术
无线通信技术在铁路信号系统中发挥 着重要作用，用于列车控制、调度指 挥、车站作业和旅客服务等多个方面 。
无线通信技术的发展使得铁路信号系 统能够实现快速、可靠和实时的信息 传输，提高了系统的可靠性和安全性 。
人工智能与机器学习在铁路信号系统中的应用
人工智能和机器学习技术在铁路信号系统中的应用正在逐渐普及，例如用于故障诊断、预测维护和智 能调度等方面。
信号设备国产化
中国铁路积极推动信号设备国产 化，自主研发了一系列具有自主 知识产权的信号设备，提高了信 号系统的可靠性和安全性。
国际铁路组织在铁路信号系统发展中的贡献与经验
国际铁路联盟（UIC）
UIC致力于推动全球铁路信号系统的标准化和互通性，促进各国铁路信号系统的协调发展 。
欧洲铁路交通管理（ERTMS）
简单机械装置
随着铁路运输的发展，开始出现了一 些简单的机械装置，如转辙器和道岔 控制器等，用于控制列车运行。
机械信号阶段
机械信号系统
机械信号系统开始出现，通过机械方式显示列车信号，如臂板信号机等。
列车运行监控
机械信号系统开始配备列车运行监控设备，能够对列车进行追踪和记录。
电气化信号阶段
电气化信号系统
铁路信号系统的发展 与展望
contents
目录
• 铁路信号系统概述 • 铁路信号系统的发展历程 • 铁路信号系统的技术进步 • 铁路信号系统的未来展望 • 新一代铁路信号系统的实践与探索
01
铁路信号系统概述
定义与功能
定义
铁路信号系统是用于指挥列车运 行、保证行车安全、提高运输效 率的重要设施。
05
新一代铁路信号系统的 实践与探索
中国铁路信号系统的现代化进程
211014239_5G-R基站间距研究及海外工程实证分析
技术装备5G-R基站间距研究及海外工程实证分析刘刚1，葛伟涛2（1.中交铁道设计研究总院有限公司市场二部，北京100166；2.中国铁路设计集团有限公司电化电信工程设计研究院，天津300308）摘要：当前海外多国已经开展铁路5G专用移动通信（5G-R）即下一代铁路移动通信系统（FRMCS）的应用研究，基站间距的问题亟待解决，铁路原采用的无线模型已不再适用。
从基础理论入手，通过确定模型、选取参数、路损计算、链路预算等研究，得出基站间距的理论值，并与海外5G-R的试验值比较，剖析天线挂高、基站接收能力、小区边缘速率等关键特性，得出5G-R基站间距结果。
将基础理论与工程实践相结合，对部署5G-R提供有力参考。
关键词：5G-R；基站间距；路损计算；链路预算；实证分析中图分类号：U285.2 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）03-0083-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2022.10.09.0011 研究背景2000年，欧洲铁路开始部署铁路数字移动通信系统（GSM-R），至今已在世界各地成功应用20年。
随着铁路数字化、信息化应用的日益增多，基于2G制式的GSM-R难以满足未来铁路发展需要。
而且，GSM-R 产品线也进入末期，预计将在2027年停产。
为此，国际铁路联盟（UIC）于2012年开始下一代铁路移动通信系统（FRMCS）的研究，2020年11月欧盟资助5G-RAIL项目正式启动。
UIC的5G-R项目设若干内部工作组：功能工作组、架构和技术工作组、频率工作组、车载设备技术架构组等［1］。
同时，UIC还与外部机构如欧洲电信标准化协会（ETSI）、第三代合作伙伴计划（3GPP）、德国铁路（DB）、瑞士铁路（SBB）、法国铁路（SNCF）、奥地利铁路（OBB）、欧盟电子通信委员会（ECC）、爱立信公司、诺基亚公司等展开合作。
目前，已经发布了5G-R用户需求规范（URS）、第1版功能需求规范（FRS）、第1版系统需求规范（SRS）［2］、TR 103.459系统架构、TR 103.554性能仿真，并吸纳了3GPP 38.101 Release 16、Release 17等重要成果。
铁路下一代移动通信技术LTE-R应用的探讨
Ｌ
１ ． ８ （ 强玉 ｚ 、２ － ３ Ｇ ｝ Ｉ ｚ 、２ ． ６ Ｇ Ｈ ｚ
１ ． ２ ５ Ｍｌ － Ｉ ｚ 、１ ． ６Ｍｌ ｔ ｚ 、２ ． ５Ｍｌ ｔ ｚ、 ５
ＧＳ Ｍ． Ｒ
哪ｖ Ⅱ ｛ Ｚ ２ ｏ ０
铁路移动通信 的总体需求 ， 国际铁 路联 盟（ ｕ Ｉ ｃ） 在２ ０ １ ０ 年ｌ ２ 月 召开 的第七届世 界高速铁路大会上 ， 明确 指出： 高速铁路移
Ｃ Ｓ Ｄ数据速率为 ９ ． ６ ｋ ｂ ｉ ￣ ｓ 。Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ
数据速率为 １ ７ ０ ｋ ｂ ｌ ｔ ／ ｓ ０ ． ２
ｌ Ｏ Ｏ ｍ ｓ以下
盛 频谱效率
最大 时延
２
５ ０ ０ ｍｓ
ＯＦ Ｄ Ｍ是Ｌ Ｔ Ｅ空中接 口下行链路采用的传 输技 术。 为了 降低发射终端的峰均功率 比， 降低终端成本及功耗 ， Ｌ Ｔ Ｅ空 中 接 口上 行链路采 用单载波． 频分复用 技术 （ Ｓ Ｃ ． Ｆ Ｄ ＭＡ） 。Ｓ Ｃ ． Ｆ Ｄ ＭＡ 具体采 用 ＤＦ Ｔ － Ｓ ． ＯＦ Ｄ Ｍ 技 术来 实现 ，该技术 是在
（ 天津铁 道职 业技 术学院， 天津 ３ ０ ０ ２ ４ ０）
摘要 ： Ｌ Ｔ Ｅ ． Ｒ是 国际铁路联盟（ ＵＩ Ｃ） 确 定的铁路 下一代 宽带移动通信 系统， 它具有高速率 、 低 时延 、 高移 动和 高安 全性等
特点。文章对 Ｌ Ｔ Ｅ ． Ｒ的 系统性能、 关键技 术、 网络结构以及 Ｌ Ｔ Ｅ ． Ｒ在铁路 的业务 应用进行 了探讨 。 关键词 ： ＧＳ Ｍ． Ｒ； Ｌ Ｔ Ｅ ． Ｒ； ＯＦ Ｄ Ｍ； ＭＩ ＭＯ； 高阶调制技术 ； ｅ Ｎｏ ｄ ｅ Ｂ； Ｅ Ｐ Ｃ 中图分类号 ： Ｔ Ｎ ９ ２ ９ ． ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３ － ｌ １ ３ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ － ０ １ ７ ４ — ０ ３ 技术能有效抑制多径时延带来 的码问干扰和频率选择性衰落。 Ｏ Ｆ ＤＭ 的主要思想是将高速率信息转换成若干 个并行的低速 率子数据流 ， 分 别调制到正交 的子载波上进行传输； 接收端用
基于MRR调度的认知LTE-R基站和服务类型值优先队列管理
基于MRR调度的认知LTE-R基站和服务类型值优先队列管理邓宏宇;汪一鸣;吴澄【摘要】利用认知无线电技术在长期演进铁路(LTE-R)通信系统中构建认知无线网络,提出认知LTE-R基站网络架构和MRR调度算法,用以提高铁路专网频谱利用率.特别针对单一车载网关中认知LTE-R基站的先入先出队列策略造成次用户的实时业务的时延过大问题,提出基于服务类型值优先的认知LTE-R基站队列管理策略.该策略优先将服务类型值大的分组送出队列,从而达到优先服务实时业务的目的.仿真结果表明,在保障车地正常通信的前提下,构建的认知LTE-R基站能为旅客提供额外互联网接入链路,提高了长期演进铁路通信系统频谱的利用率.此外,基于服务类型值优先的队列管理策略可以有效地减少旅客实时业务的时延.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】11页(P80-90)【关键词】长期演进铁路通信系统;认知无线电网络;认知LTE-R基站;车载网关;服务类型【作者】邓宏宇;汪一鸣;吴澄【作者单位】苏州大学轨道交通学院,江苏苏州215006;苏州大学轨道交通学院,江苏苏州215006;苏州大学轨道交通学院,江苏苏州215006【正文语种】中文【中图分类】TN929近年来，高铁、地铁和有轨电车等轨道交通得到了快速的发展。
研究表明，美国已经提出建设高铁的计划，而我国高铁总里程到2020年将突破18 000 km[1]。
目前，铁路通信系统大多使用基于GSM通信的ETCS（European train control system，欧洲列车控制系统）技术，也就是GSM-R（GSM-railway，铁路数字移动）通信系统。
但GSM-R数据承载能力弱，不能满足日益蓬勃的铁路业务的发展需求，且不能给旅客提供便捷的宽带无线接入服务等[2-3]。
作为当前主流的宽带无线通信技术，LTE具有较高的数据速率和频谱效率。
全IP的扁平化网络架构使其网络时延大大减少，1 ms的TTI（time transmission interval，传输时间间隔）使其能处理更多的网络通信数据[4]，采用MIMO （multiple input multiple output，多输入多输出）技术后能够获得更快的速率。
5G承载未来列控系统业务方案综述
2021年4月第57卷第4期铁道通信信号Railway municationApril 2021Vol. 57 No. 4L雜•跳j5G承载未来列控系统业务方案综述冯凯程剑锋岳林李昂摘要：发展；5G是我国重要的战略部署，基于5G的铁路列控系统研究是当前的热点研究内容之一。
本文对5G铁路应用研究的最新现状作出综述；结合我国未来列控系统的发展趋势，提出 未来各类列控系统业务与5G技术相适配的设计方案；针对5G承栽列控业务的相关问题进行了分析。
该研究对我国50铁路专网的建设和未来列控系统的应用发展具有一定的参考意义。
关键词：第五代移动通信技术；未来列控系统业务；车车通信；全自动运行中图分类号：U284.48 文献标识码：ADOI：10. 13879/j.issn. 1000-7458. 2021-04. 21005Abstract：The development of 5G is an important strategic deployment in China and the railway train control system based on 5G is a hot research topics.The status quo of5G application in railway is reviewed.According to the development trend of China^future train control system,the design scheme of the services of future train control system that are adaptive to5G technology is put forward.Besides,the problems related to 5G solution to the services of train control system are analyzed.Our study has certain significance in providing reference for the construction of private 5G network for railway and the application development of future train control system.Keywords:5G；Future train control system service；Train-t〇-train communication；FAQ发展5G是我国重要的战略部署，积极稳妥推进5G网络建设，培育更多行业应用是深化5G应 用发展的总趋势。
浅析铁路新一代无线通信技术LTE-R的应用及发展
浅析铁路新一代无线通信技术LTE-R的应用及发展刘玥琛摘要：不断发展的无线通信技术在铁路领域的应用，将不断优化铁路运能，对促进中国经济全面可持续发展具有深远意义。
现有的GSM-R技术在抗干扰性、传输速率、容量和频谱限制、发展前景等方面均具有的局限性，本文对下一代国际先进且符合铁路运营规律的专用通信LTE-R 技术进行了研究，并对其性能、核心技术进行了详细分析。
综述了LTE-R技术目前的研究实践以及未来中国铁路经济的发展方向。
关键词：无线通信GSM-R LTE-R 局限MIMO OFDM 演进1 引言作为目前我国铁路移动通信的主要应用技术，GSM-R技术以3GPP标准制式为基础，凭借其良好的组呼、强插，位置寻址及功能寻址等特性，能够迅速准确的诊断、传输数据信息，进而承载了大量的数据业务和语音通信业务，在我国得到了良好的发展和完善。
但是，随着全球经济一体化趋势的渐进和中国经济的强势崛起，高速铁路的发展也越来越迅速。
为了满足乘客对高质量、高带宽通信业务的需求，国际铁路联盟提出了将现有窄带铁路列控系统(GSM-R)向未来基于LTE的宽带铁路通信系统(LTE-R)平滑演进的方案。
[1]2 GSM-R的局限性分析虽然GSM-R技术在我国得到了快速的发展和应用，但是作为第二代移动通信技术，GSM-R系统的电路域数据业务仅为2 400～9600bit/s，分组域数据业务的速率也仅能达到一百多kbit/s，它的频谱利用率和承载的数据速率也较低。
这使得现有基于GSM-R的平台对承载视频监控、视频会议、铁路旅客移动信息服务等宽带业务的难度非常大。
[2]图1 GSM—R网络结构2.1 存在干扰问题由于GSM-R网络与公众电信网络共用900 MHz(E-GSM)频段，因此GSM-R网络容易受到网外电磁干扰进而影响服务质量，尤其对列控业务存在非常明显的安全隐患。
2.2 传输速率受限虽然目前GSM-R网络中的CSD和GPRS业务能够提供列控和非安全数据业务的承载服务，但作为窄宽通信技术，其数据传输速率有限。
铁路LTE-R网络MCPTT的应用研究
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第63卷第6期2019年6月铁道标准设计ＲAILWAYSTANDAＲDDESIGNVol．63No．6Jun．2019文章编号：1004－2954（2019）06－0164－05铁路LTE －Ｒ网络MCPTT 的应用研究李春铎1，李辉2，蔺伟2（1.中国铁道科学研究院研究生部，北京100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京100081）摘要：因现网调度语音通信系统的局限性，将基于LTE 标准的MCPTT （Mission Critical Push to Talk ）应用到下一代铁路移动通信系统LTE-Ｒ中。
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万方数据
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铁路下一代移动通信系统业务需求分析
作者：蒋志勇， 左自辉， 殷亚勋， 孙照辉
作者单位：蒋志勇,左自辉(中国铁道科学研究院通信信号研究所通信事业部)， 殷亚勋(广州铁路(集团)公司电务处510080广州)， 孙照辉(济南铁路局 250001济南)
刊名：
铁道通信信号
英文刊名：Railway Signalling & Communication
年，卷(期)：2013,49(z1)
1.中华人民共和国铁道部铁路技术管理规程 2006
2.NING Bin;TANG Tao;Gao Zi you Intelligent railway systems in China 2006
3.UIC E-TRAIN project team E-TRAIN-Broadband Communication with Moving Trains Technical Report 2010
4.夏云琦铁路无线通信技术向LTE-R的演进[期刊论文]-中国铁路 2012(08)
5.黄韬LTE/SAE移动通信网络技术 2009
6.李晓辉;崔伟演进分组系统(EPS):3G UMTS的长期演进和系统结构演进 2009
7.辛伟演进分组系统(EPS)业务应用技术 2011
本文链接：/Periodical_tdtxxh2013z1001.aspx。