TD—LTE無線通信系統在鐵路上的應用

潘雷

摘 要：TD-LTE無線通信系統最初由中國進行實際應用同時擁有完全專利權的最新網絡通訊手段，由于自身優異的移動操作特征在我國進行了大面積的推廣和應用。文章初步分析了TD-LTE移動網絡技術以往的成就以及未來趨勢，隨后簡潔地闡述了TD-LTE移動信息通訊的網絡框架與通訊特點，最后深入介紹了TD-LTE移動網絡設備在鐵路相關方向的運用實例。

關鍵詞：通信網絡；實際操作；無線通訊；鐵路部門；核心科技

1 TD-LTE移動網絡技術的進展和前景

盡管科技的發展日新月異，但是移動通信網絡一直都是科技發展的核心領域，現在推廣很廣泛的鐵路綜合數字移動通信系統（Global System for Mobile Communications–Railway，GSM-R）在完成持續的攻關分析和逐步改善后形成了GSMS移動技術，極大地促進了GSM-R相關研究領域的通信水平和層次，最終GSM-R網絡的信息負荷范圍得到了飛速的增加和拓展[1]。然而從科技角度上來分析，GSM-R仍舊歸類為第二代移動網絡信息技術，它的信息傳遞能力未來會慢慢地無法符合鐵路無線網絡通信的客觀需求，未來要想促進我國鐵路部門的快速前行，一定要對當前的鐵路移動網絡完成深層的改進和分析研究，從我國鐵路部門未來需求的現實狀況為出發點完善最優良的鐵路移動網絡技術。鑒于此，我國科學工作者依靠國際上公布出來的部分科研技術和資源以及我國擁有的一些先進技術和前沿科技，以TD-LTE移動網絡技術作為核心科研突破口，最終研究出來了可以實際應用的新型移動網絡技術。

2 LTE移動網絡設備的相關組成和簡介

LTE最初是于21世紀初年由3GPP世界機構首次定義的最新移動網絡通信方式，從它系統的差異方向可以劃分為兩類，即TD-LTE時分類型和FDD-LTE頻分類型，我國在分析移動寬帶系統的流程中關鍵討論分析的就是TD-LTE時分這一種類，同時也最終得到了該技術的國際知識專利。

TD-LTE時分部分通常使用的有效性非常高，另外，其裝備設施可移動性很強，文章先簡單討論TD-LTE時分部分的通訊框架和相應的寬帶特性。

（1）TD-LTE通訊框架。TD-LTE通訊的全局性框架是屬于扁平狀的，它的組成一般劃分為eCN以及eUTRAN兩類，詳細的構件組成如圖1所示。

從圖1能夠直接觀察到，eCN的核心是由網絡管理和用戶服務網關構建而成，它的核心作用是守衛客戶信息的安全，同時要控制使用者的鑒權；但是eUTRAN核心是以基站為基礎進行組建的，完成對移動網絡通訊方式和信號的調配和協調。

（2）TD-LTE移動通訊的相關特性介紹。TD-LTE無線網絡支持多媒體廣播多播以及相關性的操作方式，同時也支持優化過的IP多媒體附屬系統和主網。TD-LTE通信在使用的過程中不用上行以及下行的對稱頻率，它支持單一的波段。全局網絡依靠的是OFDM，MIMO，AMC智能調制編碼和HARQ混合智能重傳等先進科技，下行的最大值信息傳輸達到200 Mbit/s，上行的極限數據速率達100 Mbit/s[2]。不同技術體制下的下行峰值速率如表1所示。

TD-LTE移動通訊的頻譜運行效率非常好，它的下行速率可以達到6（bit/s）/Hz，上行速率可以達到3.5（bit/s）/Hz。設備在完成信息的傳輸時延遲不會達到105 ms，同時還可以應用于大量頻譜下的構建方案。設備可以在250 km/h的快速運行的列車上無障礙工作，同時還可以應用于目前的GSM-R系統。設備在組建的流程中全局支出成本很低，效果相當于3G移動的信號能力，但其支出成本僅僅只用3G移動通信方式支出成本的1/4[3]。

3 TD-LTE移動網絡通訊在列車上的部署應用

TD-LTE移動網絡通訊在使用的過程中擁有了高速寬帶的優良品質，所以它在列車上贏得了最終的市場，在現實的試驗后進行相當大范圍的推廣和應用。一般來說，TD-LTE移動網絡系統關鍵是配備于列車系統中的監控設備和列車運輸體系中，不僅如此，它還可以符合乘客多媒體項目和鐵路的移動協調中的相關訴求。列車系統移動通信核心包括了高速的移動信息和數據傳送業務和關鍵網業務等，通常涵蓋4個方面。

3.1 移動網絡調度系統

通常情況下，列車系統的移動網絡調度工作大多是根據系統的工作需求而分別進行的，關鍵的工作有兩個類型，第一種是窄帶信息傳送業務，另外一種是語音對話通訊業務。依靠VOIP先進科技，移動通訊可以同時符合700個以上的使用者的通話訴求，同時保證移動信號在工作過程中的通話質量。

另外，在LTE前沿研究的輔助下，設備還可以完成對移動通信工作情況的有效監管，深層次開拓移動系統網絡的全局性載荷容量，同時可以完成對全局系統的延時協調和分配，通過這種方式對增加移動系統的運行性能進行完善和相關優化。在LTE技術的支持協助下，其可以完成語音信息和移動通信數據的最終整合，深度促進網絡移動系統的信號質量的有效提升。依靠LTE還可以完成視頻的協調調度，以此可以對列車位置進行精準的追蹤和定位，同時為列車的調度提供及時科學的數據信息。

3.2 列車信息和視頻監控方向的應用

列車信息視頻監控設備從其作用差異的角度能夠將其分為以下兩種不同的種類：一種是列車的裝置監控設備，其關鍵是用來監控列車工作過程中所有核心設備的運行參數和關鍵數據，利用這種方式保證列車操作工作者完全地掌握列車裝置的工作情況。另一種是列車操作信息監控系統，其可以完成對列車工作過程中主要的運行信息和數據的匯總與整理。

利用監測列車工作過程的數據信息來判斷列車的工作情況；同時，車廂中安裝的實時監控設備也是極其核心的部件，其核心作用是完成對列車內全局區域的實時監控，保證操作人員及時察覺車廂內發生的異常情況，保障乘客的生命和財產安全。

3.3 LTE的安全保障

LTE移動通信在工作的過程中，必須周期性對全部系統中的移動信息資料完成相關備份，通過這種方式就算系統工作時發生了故障，也可以盡可能地保證數據的完整性和安全性，不會由于系統的問題而引發數據信息的缺失。

3.4 乘客移動通訊信息服務

進入21世紀以來，由于我國社會科學技術的前進和發展，網絡科技的發展日新月異，其在眾多部門內的實際操作應用極其常見。現在的網絡通信服務已經占據了大家平時生產生活中舉足輕重的一部分。而依靠LTE移動網絡系統營造的業務平臺可以極大地促進鐵路部門的服務品質和安全，深度促進鐵路系統高速網絡信息和數據的傳輸質量的提升，給旅客提供質量優異的網絡業務，提高乘客的滿意度。

4 結語

我國的鐵路系統工作流程中表現出單位載荷量巨大、分布集中和運行速度很快等諸多特性，以往的移動網絡由于自身各種弊端和不足，而始終無法符合鐵路移動網絡通信的基本訴求。如今由于TD-LTE移動通信技術的發展和取得的巨大進展，其在鐵路系統中進行了有效的推廣和大面積的應用。

現在，我國大多數的鐵路路段都完成了移動通信系統的更新換代，營造了先進的TD-LTE移動網絡通信系統，極大地推動了鐵路系統移動網絡的通信質量的提升。在TD-LTE移動網絡通信系統實際應用的過程中，所有的管理工作者都必須提高對移動通信系統的日常管理能力和自身素質，強化系統的保養和相關維修意識，保證移動寬帶通信科技的進一步發展和完善優化。

[參考文獻]

[1]劉金成.TD-LTE無線通信系統在鐵路上的應用研究[J].中國新技術新產品，2016（7）：32-33.

[2]尹福康.TD-LTE無線通信系統在鐵路上的應用[J].鐵路通信信號工程技術，2013（3）：1-5，10.

[3]鄒律.TD-LTE無線通信系統在鐵路上的應用研究[J].信息通信，2017（8）：185-186.