浅谈高速铁路通信系统

浅谈高速铁路通信系统
摘要：从高速铁路通信系统的业务分类开始谈起，通过对铁路通信的网络结构、通信系统原理、组网及GSM-R的详述，展示了高速铁路通信系统的内涵，对高速铁路通信工程的施工起到一定的理论指导作用。

关键词：高速铁路；通信系统；组网；GSM-R
铁路通信系统是实现铁路专用通信业务的系统，铁路调度通信系统是其重要
组成部分，目前正由模拟通信技术向数字通信技术方向演进。

高速铁路通信系统
属于铁路通信系统，包括有线通信部分与无线通信部分，其中有线通信部分与非
高速铁路通信系统区别不大，区别主要体现在无线通信部分。

1铁路专用通信业务
铁路专用通信业务包括干、局线通信，区段通信，站场通信，无线专用通信，应急通信和列车通信等，其中铁路运输调度通信是铁路专用通信的重要组成部分。

2铁路通信网络结构
铁路调度通信网的网络结构根据铁路运输调度体制，分为干线、局线、区段
三层，各层网络自成系统独立组网，铁路局和铁路局下属的调度区段为各层网络
的相切点。

2.1铁道部干线调度通信网
铁道部运输指挥中心设数字交换机，用数字中继通道与各铁路局运输指挥中
心的数字调度交换机相连，相邻铁路局的数字调度交换机之间也以数字中继通道
相连作为直达路由，从而组成一个复合星型网络结构的干线调度通信网。

2.2铁路局局调通信网
铁路局的干调数字交换机用数字中继通道与各调度区段数字调度交换机（也
可利用区段数字调度设备）相连，构成星型网络结构的局调调度通信网。

不在调
度区段指挥中心所在地的局调分机，利用区段数字调度通信或专线延伸至区段站、编组站、中间站。

2.3区段调度通信网
铁路局下属的调度区段运输指挥中心设区段数字调度机（俗称主系统），与
所辖区段沿线各中间站车站数字调度机（俗称分系统），用2M数字通道呈串联
型逐站相连，并由末端车站环回，组成一个2M自愈环。

区段内所有调度业务
（行调、货调、电调、无线列调）纳入2M数字环内，一种调度业务固定占有一
个共线时隙。

3铁路调度数字通信基本原理
铁路数字调度通信系统的主要技术特征是采用数字交换技术。

3.1数字传输系统
模拟话音信号在发送端经过抽样、量化和编码以后得到了脉冲编码调制（PCM）信号，此过程称为模拟话音信号数字化，该数字信号经过传输线路送到
对端。

在接收端将收到的PCM码组还原成模拟话音信号。

3.2数字交换系统
信令是通信网中交换局和用户终端之间及各交换局间在完成各种呼叫接续时
所采取的一种通信语言。

3.2.1交换网络实现交换机内用户间或用户与中继线间话音信号的交换。

3.2.2接口把来自用户或中继线的各种不同的输入信令和消息转换成统一的机内信号，以便控制单元和交换网络进行处理和接续。

3.2.3交换机的控制系统实现对整个交换机的控制和处理。

其功能可分为两大类：呼叫处理；运行、管理和维护（OAM）。

3.3区段数字调度通信
3.3.1数字会议电话
数字交换网络只能实现两个用户间话音的全交换（通话双方均能听到对方讲话），及一个用户对多个用户的广播式交换（一个用户为主持，其他用户只能听
到主持讲话，而主持只能听到其中一个人讲话），完成三个或三个以上用户全双
工会议交换由数字会议电话完成。

3.3.2数字交叉连接（DXC）的运用
数字交叉连接是指数字交换设备（或数字交叉连接设备）的两个端口用固定
或半固定的方式连接起来，以达到两个端口直通的目的。

在数字交换设备内，数
字交叉连接通过网管或维护终端做数据建立或拆除。

3.3.3数字共线原理
主系统和分系统1用一条E1线连接，分系统1再以E1线连接分系统2，依
次类推，分系统n最后以E1线连接到主系统，从而整个系统构成一个环路。

环
路中各时隙可分为共线时隙、站间时隙、远程调度时隙，从业务上分别用于调度
业务，每种调度业务只占用一个时隙。

4铁路调度通信组网
4.1干线调度通信网：由设在铁道部的Hicom382数字调度交换机为汇接中心，与设在各铁路局的Hicom372数字调度交换机用2M数字中继通道相连接。

相邻
铁路局的Hicom372数字调度交换机之间也用2M数字中继通道相连作为直达路由，从而构成一个复合星型网络的干线调度通信网。

4.2局线调度通信组网：铁路局的局线调度通信网络，在铁路局汇接中心利
用干调Hicom372调度交换机或另设数字调度交换机与设在各铁路调度区段的数
字专用通信系统组成。

4.3区段调度通信网络组网时，必须根据数字传输通道和铁路运输区段的实
际情况，综合考虑如何组成2M自愈环。

4.3.1首先确定一个自愈环内串接多少个分系统（车站）。

4.3.2对几种特殊情况的处理：
⑴枢纽列车调度台的组网；
⑵具有分支铁路线的区段调度通信网络；
⑶具有分流线路的区段调度通信线路；
⑷中间站没有光纤网络单元（ONU）设备或2M 通道的处理。

5铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）
5.1通信过程
按调度通信业务流程，可归纳为四类通信过程，即点对点个别呼叫、组呼、
会议呼（临时组呼）、广播呼叫。

5.2系统需求
高速铁路GSM-R网络在服务质量、可用性、冗余可靠、容灾等方面，比公众
移动通信网络的要求严格的多，以实现在带宽有限以及现有话务模型不准确情况下，满足高速条件下通话需求及列控需求。

5.3方案设计
根据高速铁路的具体特点（线路长度、沿线地貌、桥梁、隧道、干扰、投资等），可以有针对性地对其GSM-R系统组成环节进行特殊设计。

通过调查国内外
GSM-R系统建设情况，将设计方案列举如下：
方案1：单MSC，同站址双层无线覆盖。

全线配置单套核心网设备（包括MSC，IN，SGSN等）和双套无线网络设备（包括BSC，BTS等），两层无线网络的基站按同站址设置，基站采用环形连接。

方案2：单MSC，异站址交织双层无线覆盖。

全线配置单套核心网设备和双套无线网络设备，两层无线网络基站按异站址交织设置，基站采用环形连接。

方案3：双MSC，同站址双层无线覆盖。

全线配置双套核心网设备和双套无线网络设备，两套基站采用同站址双层网络覆盖，基站采用环形连接。

方案4：双MSC，异站址交织双层无线覆盖。

全线配置双套核心网设备和双套无线网络设备，两套基站采用异站址交织双层网络覆盖，基站采用环形连接。

在线路较短的高速铁路线上，建议采用方案1或方案2，在有条件时可升级为方案3或4；在线路较长的高速铁路线上，建议采用方案3或方案4。

高速铁路专用通信网建设目标是追求高安全可靠的效益，反映到通信网的技术选择上，就是在技术运用成熟、具备高安全可靠措施的前提下，积极稳妥地采用高新技术。

参考文献：
[1] 陈晨李长乐，高速铁路通信系统方案研究综述[J]；计算机工程与应用，2010.
[2] 李向国，高速铁路技术[M]，北京；中国铁道出版社，2005.
[3] 铁建设[2004]57号，京沪高速铁路设计暂行规定（上、下），北京；中国铁道出版社，2004.
作者简介：
赵玲，女，1982年9月生，2006年毕业于兰州交通大学通信工程专业，本科，工程师。