张学文

摘要：如今公共互联网落发展相当迅速，已经覆盖到了铁路列车上。人们希望可以在高速运行的列车上也享受到快捷的网络服务。在文中主要就当前所使用的车地通信技术进行归纳与比较。

关键词：车地通信技术，通信方案，对比

铁路作为国民经济的大动脉和国家重要的基础设施，在新时代经济生产中肩负着重要的历史使命。截至2017年底，中国铁路营业里程突破12.7万公里，其中高铁运营里程达到1.9万公里。根据中国铁路总公司2017年统计公报显示，国家铁路旅客发送量完成30.38亿人，比上年增长2.56亿人，增长9.6%；国家铁路旅客周转量完成13396.96亿人公里，比上年增加869.09亿人公里，增长6.9%[1]。铁路运输越来越成为影响国民经济和国家综合实力的重要因素，同时，世界各地的城市轨道交通的需求量与建设量也一直在增大。近年来因为全世界范围内信息网络技术迅猛发展，公共互联网络越来越普及，尤其是无线宽带接入技术的发展，人们越来越希望无线网络信号可以覆盖在生活的每个角落，甚至是在铁路列车上，人们很希望能够在铁路列车上高速率地、更快捷地接入到公共互联网，从而享受网络供给的各种服务。本文将对现行的一些车地通信方案进行了汇总并介绍了两种主流的通信方案。

目前主要的车地通信技术有：专用泄露电缆方案、卫星通信方案、wimax技术方案等。

一、泄漏电缆方案介绍：

泄漏电缆是泄露同轴电缆的简称，它是一种特制的通信同轴电缆。泄露同轴电缆是一种在同轴电缆外导体纵长方向，并且是按照一定的间隔和不同的形式将同轴电缆进行开槽。开槽的目的在于让电信号能量可以从所开槽口向外辐射出来，从而达到向外传播以及接收外来无线电波的目的。其优缺点如下：

1、泄漏同轴电缆通信的优点：泄漏同轴电缆通信是通过同轴电缆做无线电台的天线，并以此进行相关通信，它可以在特定的范围里产生非常均匀的信号场强，并且这种通信不会受到周围环境的干扰，因此它的通信是比较可靠的，而且不会存在信号盲区，并且接收的电平也会很稳定，较难受到外来信号的干扰，并且泄漏同轴电缆通信系统可以提供多信道服务，满足部分通信需求。

2、泄漏同轴电缆通信缺点：泄漏电缆方案可为高速行驶列车上的乘客提供较稳定的2MbPs的车地通信带宽，但是它的信号覆盖范围受到同轴电缆的传输损耗限制从而会比较小，并且实施该方案的造价非常昂贵！安装的技术难度大，不适合大范围面积的推广使用。[2]

二、卫星通信方案

卫星通信系统是由卫星端、地面端、用户端三个组织构成。卫星端所起的是中继站的作用，地面端会发射上来一系列的电磁波并且在卫星端经过放大以后，再返回到用户端。卫星通信实际上是一种微波通信，可以对地面实现“无缝隙”覆盖。

1、卫星通信方案优点：该技术是将卫星技术、UMTS以及GPRS UMTS技术与Wifi技术相结合，由卫星和车站所覆盖的Wifi中继器结合以此为基础为列车提供互联网接入服务。该系统是一种双向的卫星系统，在卫星不能够覆盖到相关列车时，Wifi中继器便会接管无线信号接入，使上传与下载的业务不会因失去信号而中断。

2、卫星通信方案缺点：该方案虽然可以在一定程度上解决高速车地通信问题，但当列车速度达到 300k/h后便无法保证连接的稳定性。列车高速运行运行会产生电磁干扰、并且经由隧道桥梁以及树枝等的遮挡都可能会较严重的干扰卫星信号。并且这种方案目前也未成熟，无法进行大范围的推广。

三、Wimax技术

Wimax是一种无线城域网（MAN）技术，它不仅可以向固定的终端设备，而且也可以对半固定的移动设备提供宽带无线连接，通过该技术还可以连接802.11热点和因特网，以及在最后1公里宽带项目接入领域作为Cable或DSL的替代品[3]。Wimax技术是一种新兴的宽带互联网接入技术，一般Wimax系统由两部分构成，即发射塔和接收机。Wimax发射塔其概念和手机通讯基站发射塔相似，一台Wimax发射塔可以覆盖的面积非常大，可以达到8000平方公里。其接收机和天线可以是任意一张PCmcia卡，或者是一个接收模块。

1、Wimax技术优点：由于wimax技术有诸如很远的传输距离、高速的宽带接入、优良的最后一公里网络接入服务、很好的多媒体服务等优点，Wimax技术己经成为近几年来各国研究的热点问题之一。

2、Wimax技术缺点

Wimax技术在列车上的應用仍然处在研究阶段，还存在有很多尚没能解决的问题。因此，Wimax技术优势也未能在在车地通信应用中完全体现，目前尚不能大范围推广。

四、现行的车地通信方案选择

综合上文描述，当前国际上还没有一种能很好的解决车地通信问题的方案，大部分方案也都是在试验阶段。当下国际上比较成熟的已经得到实际应用的技术有以下两种方案基于无线Mesh网络的车地通信技术以及基于无线CBTC系统的车地通信技术。

无线Mesh网络是经典的无线局域网（简称WLAN）与移动AdHoc网络相结合的产物。因为无线Mesh网络技术同时拥有WLAN网络和移动AdHoc网络高吞吐率、快捷接入、自动组网、成本低廉、支持快速切换等的特点。它的实现路径如下：由车载终端无线节点移动接入沿路布置的无线Mesh网络，从而通过无线Mesh网络连接地面调度中心以及公共互联网络

CBTC（Communication Based Train Control System）技术，是一类可以在列车运行控制系统中常用的技术。利用高精度得列车定位系统、双向的大容量车-地数据通信模块以及车载、地面的安全功能处理器去实现一种连续的自动列车控制系统。基于无线通信的CBTC系统采用无线数据传输替代了传统的轨道电路的地位，实现连续、不间断双向数据通信[4]。数字技术的优势在于其信息量大，可同时实现多重任务的传输与交换。

五、总结与展望

展望未来中国铁路信息化发展历程，车地通信是其中的重头戏，优质的车地通信技术满足的不仅是人们出行的对于移动网络的需求，而且也会对维护铁路安全，实时的关键性数据传输起到很重要的作用。

参考文献：

[1]中国铁路总公司.中国铁路总公司2017年统计公报[R].2016～2017

[2]吴佳.采用泄露电缆实现小区覆盖[J].电信工程技术与标准化，2010，23（01）：68-70.

[3]谢鹰.WiMAX技术及应用前景分析[J].邮电设计术，2006（11）：7-11.

[4]林海香，董昱.无线CBTC系统车地通信方案研究[J].兰州交通大学学报，2010，29（06）：124-128.