高铁通信面临三大难题:别让生命去等候
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作为列车控制和运行的重要支撑,保障通信系统畅通至关重要,公网通信可以成为铁路通信的应急备份手段,铁路部门应该更开放利用公网通信资源。
7月23日甬温线特大铁路事故令人们对高铁的安全性更加关注。如何保障高铁安全运行?作为列车控制和运行的重要支撑,保障通信系统畅通不仅是铁路系统,也是所有通信企业责无旁贷的责任。
随着高铁线路密度持续加大,目前仅4M频带的铁路GSM-R专网通信系统有无法充分覆盖的危险,中国电信集团公司高层日前表示,应该将公众移动通信作为铁路通信的应急备份手段。
GSM-R频带不足
与普通移动通信不同,高铁移动通信要面临三大难题:列车是全封闭钢铁结构,信号穿透性差;列车高速移动,信号面临瞬间切换;存在多普勒频移。
目前,高铁专用移动通信主要采用GSM-R系统。GSM-R是基于GSM平台,增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的无线集群通信系统,理论上能满足运行速度为0-500km/h的无线通信要求。GSM-R最早于1997年由欧洲建设,目前在英国、瑞士、荷兰、西班牙等欧洲国家被大量应用。我国在青藏铁路上首次使用了GSM-R通信系统。
根据铁道部《铁路GSM-R数字移动通信系统网络技术规划》,未来将逐步建成和完善GSM-R核心网北京、武汉、西安、广州、上海、哈尔滨、南昌、成都等城市节点,中国铁路GSM-R网络架构将基本搭建完毕。
然而,随着铁路不断提速以及建设线路的增加,GSM-R无线覆盖也面临严峻挑战。尤其是在铁路并线、交叉线路、大型车站、隧道桥梁等弱场区域,以及铁路编组场等汇集点,无线覆盖问题日益突出。受制于有限的4M频率资源,传统基站无法为这些区域提供可靠覆盖。
当前的GSM-R频带只有4M,移动站到基站为876~880MHz,基站到移动站为921~925MHz。据北京交通大学教授、中国铁路GSM-R首席专家钟章队介绍,国际铁路联盟、诺西、德铁、法铁等8家已经联合向国际电磁兼容和无线频率事务管理部门提交正式文件,申请增加3MHzGSM-R工作带宽。
在高铁的实际应用中,还配备了450MHz手持终端,作为GSM-R终端的补充。根据《办法》规定,进入客运专线的列车司机等均应配备GSM-R手持终端和450MHz手持终端。办理客运业务的集控站,车站客运作业人员应配备与司机通信联络用的450MHz手持终端。
专网酝酿升级
在此次甬温线动车追尾事故中,微博等公网移动通信应用形式的作用凸显。23日晚事故发生后仅4分钟,就有D301次列车上的乘客发出了第一条相关微博。
实际上,此次事故发生后,第一时间涌上公众心头最直接的疑问,就是为何调度不直接打电话通知后车司机停车。尽管根据铁道部最新的声明,事故是因为信号灯故障造成,与通信系统无关。但在有识之士看来,利用公网通信作为铁路专网通信的补充和安全备份,仍应引起重视。
中国电信集团公司总经理助理郭浩认为,列车运行中应该建立一个铁路通信信号系统之外的、最简单的利用公网移动通信的联络机制。“有时往往是最简单、最普通的通信手段最能解决大问题。公众移动通信应该作为铁路通信的应急备份手段。”郭浩呼吁。
根据铁道部《铁路客运专线技术管理办法(试行)》(200~250km/h部分),无线通信系统应与调度运行系统相结合,实现行车凭证、调度命令、接车进路预告信息、调车作业通知单等向司机的书面可靠传送,并能通过无线通信系统获取车次号校核、调车请求及签收回执等信息。同时,通信系统应为客运专线运输生产和经营管理提供稳定、可靠、畅通的通信手段,提供语音、数据和图像等综合业务,满足高速、宽带通信业务的需要。
然而,由于GSM-R在宽带数据通信能力方面较弱,要实时地传送一些视频、图像等宽带数据信息,仍有困难。同时,由于GSM-R频率带宽的限制,系统容量受到一定的限制。
北京交通大学教授、轨道交通控制与安全国家重点实验室副主任艾渤表示,GSM-R并不是落后的系统,在我国还将不断的发展。据介绍,2010年中国铁路在第七届世界高速铁路大会上提出了发展LTE-R铁路宽带移动通信系统,2011年国家重大专项设立了“基于TD-LTE的高速铁路宽带通信的关键技术研究与应用验证”的研究课题。
“我国铁路具有150MHz、450MHz和900MHz等频率资源,相关研究机构考虑采用跨频段频率资源聚合的方式,研究多载波LTE-R系统,实现高速铁路列车安全运行车地数据的高效传输。”艾渤表示。
更开放利用公网资源
目前,中国电信、中国联通以及中国移动都表示,其移动通信信号已经覆盖了包括京沪高铁在内的所有高铁线路。不过,据媒体报道,仍有很多旅客在乘坐京沪高铁后表示通信体验不佳。
某不愿透露姓名的网优专家表示,高铁通信覆盖从技术上根本不是问题,问题在于铁路、电信等不同部门的利益分割上。据了解,在技术上,为了解决高铁公网信号切换、接入、覆盖等问题,目前运营商主要通过在高铁沿线增加宏基站和直放站的方式,加大基站覆盖密度。
但铁路运营部门出于安全性的考虑,在高铁线路两侧设置了红线区域,在红线区域内,除了铁路设施外,禁止其他物理建设。对于平原地区这一规定影响还不太大,因为基站的覆盖范围可以达到5-6公里。但是对于隧道,基站无法进入,而且隧道对信号有削弱作用,因此会造成信号不佳。
高铁3G通信覆盖,实际上对运营商和铁路部门都是好事。对运营商来说,3G网络对高铁的覆盖,可以帮助其留住或吸引高ARPU值的用户,而对于铁路部门来说,良好的通信服务,是高铁相对于航空的重要竞争优势。然而受制于铁路和电信不同部门间的利益纠葛,提高公网信号质量进展缓慢。
“一个政府最大的责任就是保护人的生命安全。”温家宝总理7月28日在甬温线动车追尾事故现场对中外记者表示。在现实的安全要求面前,铁路部门应该尽快放下单个部门的利益,更开放利用公网通信资源,促进铁路通信应用及旅客通信体验。