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通信產(chǎn)業(yè)報(bào)記者 賈曉濤
近期，高鐵通信安全成為業(yè)內(nèi)關(guān)注焦點(diǎn)。我國高鐵專網(wǎng)通信發(fā)展的現(xiàn)狀如何？3G網(wǎng)絡(luò)能否成為高鐵通信備份？帶著這些熱點(diǎn)問題，《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))記者獨(dú)家采訪了北京交通大學(xué)教授、博導(dǎo)，軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任艾渤，他主要從事無線寬帶移動(dòng)通信和鐵路專用無線通信的研究工作。
《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))：在高鐵通信保障方面有哪些問題，未來應(yīng)如何改進(jìn)？
艾渤：現(xiàn)有高鐵通信保障是一個(gè)高度復(fù)雜、高度冗余的網(wǎng)絡(luò)，從鐵路通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就力求考慮更多的網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的問題，可以說現(xiàn)有設(shè)計(jì)是可靠的。然而，現(xiàn)有的鐵路通信系統(tǒng)在高速度、高密度下的高速鐵路列車運(yùn)行中，存在諸多挑戰(zhàn)與需求，如：遠(yuǎn)程高清視頻監(jiān)控鐵路運(yùn)行安全；基于鐵路通信系統(tǒng)形成的鐵路鑒權(quán)管理方式，提供高安全性、高可靠性的行車調(diào)度機(jī)制；高度冗余與糾錯(cuò)的通信系統(tǒng)，時(shí)刻保障通信可靠性；快速反應(yīng)的通信系統(tǒng)自身故障提示等。
未來鐵路通信系統(tǒng)將形成滿足高速鐵路、重載鐵路、高原鐵路、西部鐵路的列車運(yùn)行控制和運(yùn)行安全需要，“公鐵”(公眾網(wǎng)絡(luò)與鐵路專用網(wǎng)絡(luò))互補(bǔ)的一體化異構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，包括：以無線資源受限、高移動(dòng)性、高QoS、高RAMS和低數(shù)據(jù)速率為特征的高可信鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSMR-C)，和高數(shù)據(jù)速率為特征的鐵路專用寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)(LTE-R)。實(shí)時(shí)滿足列車控制安全數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，確保鐵路通信系統(tǒng)滿足可測性、可控性、可靠性、有效性、可維護(hù)性、安全性、保密性等需要。未來鐵路通信系統(tǒng)將提供大的數(shù)據(jù)吞吐量，將比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)具有更高的通信效率，在鐵路樞紐、并線區(qū)域等熱點(diǎn)地區(qū)滿足各種業(yè)務(wù)需求。
《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))：高鐵專網(wǎng)GSM-R與普通鐵路相比，在功能上有哪些不同要求？技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)？
艾渤：高鐵專網(wǎng)GSM-R是無線列調(diào)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，能夠滿足區(qū)間公務(wù)移動(dòng)、緊急救援、調(diào)車編組作業(yè)、站場無線等移動(dòng)語音通信的需求。它將通信和信號有機(jī)的融合為一體，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)塞閉，提高了線路的利用率。除了滿足鐵路運(yùn)輸主業(yè)和路內(nèi)各種語言、數(shù)據(jù)、多媒體圖像通信的需求外，同時(shí)也可以為旅客和鐵路職工提供豐富的新業(yè)務(wù)。
在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，GSM-R將現(xiàn)有的鐵路通信應(yīng)用融合到單一網(wǎng)絡(luò)平臺中，減少集成和運(yùn)行費(fèi)用。且由于GSM-R是由已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的GSM設(shè)備改進(jìn)和再創(chuàng)新而成，從而保證了技術(shù)引進(jìn)的低成本和易實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行的可靠性高。同時(shí)，GSM-R開發(fā)了用于優(yōu)化呼叫建立時(shí)間的業(yè)務(wù)信道分配算法、越區(qū)算法，用于增強(qiáng)高速移動(dòng)體通信服務(wù)質(zhì)量的高速抗失真算法等，克服了技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的障礙。
《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))：3G時(shí)代，高鐵通信保障有哪些新發(fā)展？是否會(huì)過渡到3G？
艾渤：作為2GGSM在鐵路中的應(yīng)用，GSM-R在我國還需要不斷的發(fā)展，雖然電信業(yè)現(xiàn)在最熱門的話題是3G的發(fā)展，但是這不表明GSM-R就是落后的系統(tǒng)，GSM-R與固定通信網(wǎng)(PSTN、PDN、IP、衛(wèi)星)的發(fā)展是緊密關(guān)聯(lián)的，與先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(軟交換、智能網(wǎng)、全光技術(shù))是同步發(fā)展的。另外，3G目前還不是一個(gè)成熟的商用通信系統(tǒng)，且規(guī)范中還未考慮鐵路特色應(yīng)用，達(dá)不到鐵路的安全可靠要求。國際鐵路聯(lián)盟(UIC)已經(jīng)明確表示目前的3G技術(shù)不適用于鐵路。因此，GSM-R不會(huì)過渡到3G，而是直接過渡到“準(zhǔn)4G”的LTE-R。
2010年中國鐵路在第七屆世界高速鐵路大會(huì)上提出發(fā)展LTE-R鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，2011年國家重大專項(xiàng)設(shè)立了“基于TD-LTE的高速鐵路寬帶通信的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗(yàn)證”的研究課題。歐洲、日本、北美相繼開展了旅客寬帶無線接入系統(tǒng)的研究和試驗(yàn)。高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)建模、高速鐵路異構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)QoS分析與保障技術(shù)、高速鐵路寬帶無線通信干擾分析與抑制技術(shù)成為國內(nèi)外許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。
相對于GSM-R，LTE-R的特點(diǎn)可以概括為“一限四高”，即無線資源受限、高數(shù)據(jù)速率、高移動(dòng)性、高QoS、高RAMS(安全性)。目前UIC、國內(nèi)外大學(xué)和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都在積極研究采用OFDMA、MIMO、中繼、協(xié)作等LTE關(guān)鍵技術(shù)作為鐵路安全、高效的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。部分國家和地區(qū)的鐵路運(yùn)營公司，如英國和日本，開始嘗試?yán)脤拵o線接入技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以解決旅客移動(dòng)信息服務(wù)的問題。我國鐵路具有150MHz、450MHz和900MHz等頻率資源，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)考慮采用跨頻段頻率資源聚合的方式，研究多載波LTE-R系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速鐵路列車安全運(yùn)行車地?cái)?shù)據(jù)的高效傳輸。
《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))：有報(bào)道稱，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可能成為高鐵無線通信新選擇，您如何看待這種觀點(diǎn)？
艾渤：現(xiàn)在京滬高鐵使用的CTCS3比CTCS2就增加了通過無線傳輸信息的方式進(jìn)行列車運(yùn)行控制，所以從概念上講，衛(wèi)星通信的加入，是可以對陸地通信系統(tǒng)進(jìn)行一些補(bǔ)充的，尤其是當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ畔到y(tǒng)發(fā)生事故、無法有效運(yùn)行時(shí)，通過衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行通信就可能成為有效的補(bǔ)充手段。不過要將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于時(shí)速200km以上的高速列車，還有一系列技術(shù)問題需要明確和解決。就拿最顯而易見的傳輸時(shí)延舉例。衛(wèi)星通信無線鏈路的傳輸時(shí)延一般在數(shù)百毫秒級別，而時(shí)速360km的高速列車每秒移動(dòng)100米，這就意味著高速列車接收到來自衛(wèi)星的列控信號時(shí)已經(jīng)距離信號發(fā)射時(shí)運(yùn)行了數(shù)十米，這樣的誤差對高速列車安全運(yùn)行帶來的影響還需要細(xì)致的評估。除了長時(shí)延，衛(wèi)星通信如何實(shí)現(xiàn)在非視距的情況下進(jìn)行通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和現(xiàn)有陸地?zé)o線通信系統(tǒng)之間是否存在干擾或者干擾的消除等問題都是在工程實(shí)現(xiàn)中需要被逐一明晰和解決。所以總的來說，概念和前景都是樂觀的，但對其具體實(shí)現(xiàn)必須持謹(jǐn)慎的態(tài)度。
《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》(網(wǎng))：有專家表示，可利用公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)作為高鐵專網(wǎng)的備份。您如何看待這種觀點(diǎn)？未來高鐵公網(wǎng)通信和專網(wǎng)通信的關(guān)系會(huì)如何變化？
艾渤：這樣的心愿是好的，但是要實(shí)現(xiàn)還有很多問題有待解決。鐵路列車控制所需的通信系統(tǒng)從提供的業(yè)務(wù)種類、提供業(yè)務(wù)的質(zhì)量以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等方面和現(xiàn)有公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)差異是明顯的。例如，基于專網(wǎng)的列車控制業(yè)務(wù)要求“永久在線”，如此高的可靠性在公眾移動(dòng)通信網(wǎng)中是沒有要求的。從目前來看，公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在高鐵方面的工作主要是為旅客提供服務(wù)，但是現(xiàn)在還看不到公網(wǎng)能夠像專網(wǎng)一樣提供列車安全運(yùn)行所需的高移動(dòng)性、高可靠性的業(yè)務(wù)的能力。未來公網(wǎng)和專網(wǎng)應(yīng)該是長期并存，互不替代，各司其職的，一者用于公眾體驗(yàn)，一者用于列車安全。
■他山之石
德國高鐵通信：打造“精品線路”
在德國，德國電信是德國鐵路的高鐵唯一合作伙伴，雙方提供產(chǎn)品采用合作品牌的方式。分成比例是德國電信提供所有的系統(tǒng)建設(shè)和服務(wù)運(yùn)營功能，相應(yīng)獲得了運(yùn)營收入中的95%，德國鐵路則因提供車廂和鐵軌空間等獲得5%的分成。資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)有從包月到按時(shí)長計(jì)費(fèi)的不同方式。
德國電信在高速鐵路上提供兩種服務(wù)層次，一種是通過普通的3G覆蓋解決話音需求和低速數(shù)據(jù)需求。第二種是通過WLAN解決某些重點(diǎn)車段的高速數(shù)據(jù)需求；該種方法只覆蓋一些商務(wù)需求比較旺盛的車段。
這反映了一種重要的建設(shè)定位和思路。對于話音和低速數(shù)據(jù)需求，它采用的是一種普遍服務(wù)的建設(shè)思路；而對于移動(dòng)中的高速數(shù)據(jù)市場，德國電信采取的是有針對性地選擇需求最為旺盛的市場，做精品覆蓋。據(jù)統(tǒng)計(jì)，快速鐵路一旦建成將在800公里以內(nèi)的中短途市場對民用航空形成最直接替代，而其中商務(wù)旅客一般會(huì)達(dá)到至少7成。德國電信和德國鐵路線路基本集中在法蘭克福、杜塞爾多夫、慕尼黑和漢堡這幾個(gè)德國經(jīng)濟(jì)中心，采用“熱裝熱用”方式，保證運(yùn)營商有足夠運(yùn)營收入去提升產(chǎn)品質(zhì)量、改善覆蓋條件。從而和鐵路公司一起將這些線路打造為“精品路線”。
除了辦公用戶以外，很多希望獲取資訊的客戶對資訊的需求是相對集中的，例如新聞、娛樂、行程信息等。這些信息并不一定需要在線獲取。德國電信設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)容比較豐富的內(nèi)部門戶，客戶通過WLAN實(shí)際上在這個(gè)門戶上就能夠獲取到很多他們希望從Internet上獲取的信息。這就大大分流了客戶對實(shí)際在線的需求量，讓客戶很多的“在線”行為變成了“離線”行為。通過這個(gè)方法，客戶的在線需求成功地被控制在了車廂之內(nèi)而不需要去占用出車廂之外的帶寬。因此一個(gè)內(nèi)容豐富、設(shè)計(jì)合理而且能夠滿足客戶一定程度需求的portal非常重要。(云晴)
