铁路无线通信数字化技术与应用探讨

赵兴华

*北京中瑞特通讯设备有限公司 高级工程师，100036 北京

1 数字化与铁路无线通信

1.1 数字化是社会发展的必然趋势

众所周知，现在我们所处的是一个信息化和全球化的社会，社会结构非常复杂，人类之间的联系不断加强，信息的产生量和需求量出现了极度增长，即“信息爆炸”，这就促使产生、加工、传播、接收信息的方式越来越发达，信息技术因此获得了长足发展。

信息化的大潮席卷了社会的每个角落，也掀起了各方面的数字化变革，多媒体、计算机通信、自动化等都是重要表现，有线电视、电子阅读器已经深入到人们的日常生活，数字化城市建设、数字化图书馆、数字化校园等呼声渐高，而数字化技术在信息技术的发展中起到了至关重要的作用，各行各业都在逐步开始数字化。专业无线通信也不例外，数字化时代已经到来。

1.2 用户需求的提升促使科技不断进步

随着人类社会的发展和生活水平的提高，资源日趋紧张，人们的需求水平和质量要求却不断提升，这就需要提高资源利用率和科技创新水平。以火车为例，为了满足人们对速度、乘车环境等不断提升的需求，火车从早期的蒸汽机、内燃机一直发展到如今普遍可见的电力机车，燃料资源利用率也得到了提高，给人们的生活带来极大的便利。

同时，科技的不断进步又不断地影响甚至改变着人们的思想、行为和管理模式，以及生活习惯。计算机技术的发展对人们生活的影响可以说是有目共睹、显而易见的，从最初的大型机发展到个人电脑，计算机开始普及并逐渐成为人们的生活必需品，如今智能终端的出现为人们提供了更加快捷、自由的平台。计算机在很多方面已经改变了人们传统的生活方式。

对于铁路无线通信而言，面对有限的频谱资源、日益增加的客流量和大量需要处理的信息之间的矛盾，传统的模拟技术已经不能完全满足铁路高速化、重载化、信息化、现代化的需要。数字化技术 (尤其是DMR技术)和产品应运而生。

1.3 国家政策的支持推进铁路无线数字化进程

鉴于数字化的必然趋势和在经济发展中的重要作用，我国政府从战略角度先后出台了相关标准和政策，来推进国家的数字化进程，并明确规定了工作的进度。

2009年国家工业和信息化部发布了666号文件来规定150 MHz、400 MHz专用对讲机频率规划和使用管理，明确提出自2010年1月1日起停止这2个频段模拟对讲机设备型号的核准，只对数字对讲机设备型号进行核准，并在2016年前完成模拟对讲向数字对讲的过渡。

为了响应国家政策，推进铁路无线通信数字化，2010年1月12日铁道部办公厅发布 ［2010］1号文件，明确提出要逐步淘汰模拟制式对讲机，力争在2011年年底前基本实现模拟向数字转换的工作目标，并对相关工作做了具体部署。如数字平调系统经多方的共同努力，已经开始了正式使用。

2 DMR必将成为专业无线用户的新宠

2.1 数字化的优势

虽然传统的模拟对讲仍然具有不少优势，如成本低、操作简便等，但由于受其自身技术和政策的限制，有很多无法改善的缺点，例如:系统技术落后、语音质量差、功能单一、不易联网、系统容量小、不易加密、频谱利用率低、基本上没有数据传输能力、不易管理等，而这些缺点，却恰恰都是数字对讲机的优点。对讲机数字化后，许多功能和业务都是模拟对讲机无法实现的，优势明显，主要表现在以下方面。

1．较高的频谱利用率。

2．优秀的语音质量和抗噪性能。

3．可靠的基站互联能力。

4．优良的数据传输能力。

5．较长的电池使用寿命。

6．较好的系统扩展功能。

近年来，DMR(Digital Mobile Radio数字移动无线通信)技术，是欧洲数字对讲机使用的协议标准，多用于专用数字对讲机，具有独特的优势，已成为国际数字对讲机的主流标准，并得到了广泛的运用。dPMR产品主要面向低功率、民用免费频点的产品市场。

DMR标准专为信道间隔为12.5 kHz的全球陆上移动频段而设，并将满足未来对于6.25 kHz信道间隔的监管要求，可支持常规、数字和集群等多种工作模式。同时，DMR与其他系统相比具有技术简单，成本较低的优点，并且支持从模拟到数字的过渡，因此DMR技术非常适合专业无线用户选用。

DMR采用时分多址 (TDMA)技术，在12.5 kHz带宽内将其分为2个时隙。每个时隙可作为独立的通信信道运行且具有等同的带宽(6.25 kHz)。

经验证，与FDMA数字技术相比，DMR技术也具有一些明显的优势。

2.2 DMR产品已经基本成熟，能够满足专业无线用户的大部分需求

DMR作为公开的欧洲标准，有多个厂家支持，经过几年的研发，产品已基本成熟，并在全球广泛使用。美国的主流对讲机公司摩托罗拉已于2007年推出了基于DMR的数字对讲机产品，并开始向世界各国销售，在2011年7月全球销量已经超过了100万台。

TAIT、SELEX和海能达等厂家已经在加紧产品研发和市场推广工作，PDT/CDMR等中国的相关行业标准或技术联盟组织已经开始有序地开展研究工作。随着二次开发商和集成商纷纷加入集成、应用的行列，DMR产品已经能够满足专业无线用户的大部分需求。

DMR系统已经在各行各业开始全面应用。铁路平面无线调车灯显设备采用了DMR技术，并通过铁道部技术审查，正在全路进行推广。多个林业部门也开始选用DMR系统。DMR系统正在深入推广和渗透于港口、林业、数字平调、油田、公路、社区联防、市政、公安等领域。

2.3 DMR具有良好的市场前景

从专业无线数字化市场来看，包括对讲机的数字化、系统的数字化和数字化之后的应用增值业务，市场潜力巨大。由于DMR技术体制的先进性，以及随着DMR产品的不断升级，其市场应用的覆盖区域会逐步延伸。

中瑞特通讯设备有限公司研制的SUPOTRBO数字无线系统平台系列产品，为客户和应用开发商提供了数字化产品和解决方案的较理想的选择。

3 铁路无线数字化需要思考的问题

由于技术的变革，科技的进步和产品的更新，必将影响甚至改变着人们的思想、行为、管理模式，以及生活习惯。因此，需要“政、产、学、研、用”各个方面的人士共同努力，才能真正推进一个市场的形成。在此，将我们思考的一些问题跟大家分享，请批评指正。

1．DMR技术的推广。虽然DMR是一个很好的技术体制，有很多优势，但目前很多人还不够清楚技术本身和产品的情况，需要加大普及、推广力度。

2．DMR市场与投资问题。DMR重点关注的是中高端市场，市场需求巨大，随着用户数的增加，终端和系统的价格一定会逐渐地下降 (目前终端价格还比较贵)，这是成熟的集群系统不可比拟的。需要市场的不断认可和推广使用。

3．频率分配、网络条件、信息接口、提供试用条件等问题。DMR市场需要尽快制定产业政策，做好频率规划，并要提供可靠的IP网络条件。另外，在允许的情况下应该提供必要的信息接口，以便大大提升数字无线系统的实际应用效果。同时，要提供试验、试用的项目、场地、条件，以加快数字化进程。

4．“模转数”的平滑过渡问题。为了真正解决好模拟跟数字的兼容问题，需要核心信道产品提供商和集成开发商根据用户的实际需求做出更多的努力。

5．阶段性实施问题。建议从独立系统开始逐步数字化，加强“政府、用户、厂家、设计院、学校、系统开发商与集成商”等之间的合作，促进更加合理的规划和系统实施方案的形成。

6．系统整合与融合问题。建议用2～3套综合系统，来满足铁路所有无线用户的需求;改变目前各分系统繁多，相互独立，资源浪费，系统之间不能实现信息交互，作业不连贯等的现状。

7．进一步了解需求，在新技术下满足用户需求问题。要形成真正的行业解决方案，必须下功夫了解。一个好的产品和系统，只有真正满足了用户需求，解决了用户需要解决的问题，并且操作简便，才会受用户的欢迎。另外，新技术新产品的诞生，一定会有一些瑕疵，也需要用户充分的理解。

8．业务拓展问题。由于IP化、数字化后给我们带来了巨大的想象空间，在系统建设时，可以在保障基本通信需求和核心特殊需求的前提下，逐步拓展其他业务。如将RFID技术、蓝牙技术、网络多级互联与控制技术等置入到数字化系统或终端中，实现跨区的调度指挥、人员管理、设备管理、资产管理、有效监控、灵活的录音与查询、系统整合或融合等。

9．行业标准的形成问题。历史的经验告诉我们，没有一种技术体制可以完全满足铁路的需求，更不可能直接靠拿来就可以解决问题的，所以需要各方努力，尽快促进行业标准的形成。支持公平竞争。因为，从铁路无线通信业务的特点看:强调应急通信，及时性和可靠性要求高，基本以大组通信为主，频繁分组的需求少，没有频繁动态分组，需要数据话音同传，需要关键指令的可靠传输，没有哪一个技术体制下的标准能够完全满足这些需求。所以，需要形成铁路 (MOR)自己的行业标准。

10．可扩展性与投资保护问题。目前，数字化技术及其他基础技术已经基本成熟，需要做的工作是将技术融合，结合铁路的业务形成解决方案，然后通过合理的系统架构设计，使将来的系统升级主要靠软件升级来完成，使用户投资得到保护。因此，重要的工作是将技术、应用、业务和解决方案有机的结合起来，真正为客户解决问题，从而产生社会效益和经济效益。