時間：2023-03-13 11:23:39
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2有線傳輸技術——OTN技術
2.1采用有線傳輸——OTN技術的必要性
鐵路通信網作為鐵路運行的技術支撐，需要對鐵路的運營狀況，實時數據進行傳送，目前我國鐵路通信網主要依靠無線傳輸技術和有線傳輸技術來完成數據的傳送。然而，無線傳輸技術由于受到平臺限制，具有一定的弊端，不能很好地完成傳輸任務。此外，傳統的鐵路通信網也存在很多問題。例如，在鐵路部門采購通信網絡設備時，是通過招投標但是形式進行的。在這一過程中容易出現通信設備不配套的問題。各廠商的產品都有自己的一套網管系統，而這些網管系統在開發之前沒有定義統一的信息交換和信息管理協議與格式，而是采用各自的管理協議、互不兼容。這就導致了信息不能共享局面的出現，每個網絡系統只能對本網絡系統的資源進行傳輸，極大地影響了鐵路通信的效率；另一方面，傳統的鐵路通信網無法實現跨系統的調度，當然也就不能保證信息傳輸業務的完成。而有線傳輸技術能夠恰到好處的完成這一任務。通過有線傳輸技術能夠時時監測與管理鐵路運營所反饋回來的信息，促進了鐵路網絡系統的優化。以上這些原因都是采用有線傳輸——ONT技術的必要性。
2.2ONT技術的概念及發展
ONT技術是一種結合了數字傳送和模擬傳送技術的新概念，它最大的優勢就是能夠提供巨大的傳送容量，并且給予一定級別的保護，能夠傳送寬帶大顆粒業務。正因為其具有如此大的優勢，在現代通信領域才會被廣泛應用。除此之外，ONT還在SDH的基礎上加以繼承，其內容包括了光層與電層。客戶通過使用OTN技術能夠提高信息的傳輸效率，同時一開OTN技術的監測，為跨運營商傳輸提供了合適的管理手段。OTN技術雖說是一項較為先進的有線傳輸技術，但是其發展的歷史卻并不短暫。早在上個世紀九十年代，國際電信聯盟就提出了OTN這一概念，當時這一概念的提出在業界引起來巨大的反響。在隨后幾年的發展中OTN技術可以看作是傳送網絡向全光網演化過程中的一個過渡應用。隨著人們對通信技術要求越來越高，OTN技術也在不斷發展之中。更多的電信產品制造商開始親賴于OTN技術，這也使得這一技術在本世紀初得到了長足的發展。同時，系統制造商們也推出具有更多OTN功能的產品來支持下一代傳送網絡的構建。
2.3ONT技術下的鐵路通信網組成部分
OTN技術下的鐵路通信網主要由傳輸子系統，通信子系統，閉路電視監視子系統，數字專用電話調度子系統，廣播子系統和程控電話子系統組成。其中傳輸子系統主要是起到為其他系統提供信息傳輸通道的作用。而通信子系統則為車站、列車、維修以及安保等部門提供通信聯系，以完成整個鐵路運行。閉路電視監視子系統主要是為列車調度員，司機，站臺人員提供圖像信息的，以便于鐵路工作人員處置突發狀況。數字專用電話子系統則是為了列車的正常運行調度而設立的，主要分為數字調度主系統、分系統、前臺及分機組成。廣播子系統則是為了實現列車廣播，以及車站廣播的目的。以上這些子系統共同構成了OTN技術下的鐵路通信網，實現了鐵路通信跨時代的轉變。
物理層釆用自適應調制編碼技術，根據業務類型分類，制定M種調制方式和編碼方式。首先，接收端通過信道測量技術，估計出信道質量信息，并通過反饋信道，將信道質量信息反饋給發送端；然后，發送端根據接收到的信道質量，選擇下次傳輸要使用的調制編碼階數。MAC層采用同步并行停等協議即HARQ協議。首先對各數據幀分別進行CRC編碼，級聯構成數據幀進入物理層。物理層使用FEC編碼對整個數據幀進行編碼，然后存入緩存用以進行重傳。接收端經過譯碼、CRC校驗后，回送確認幀。確認幀包含了幀確認號和重傳比特向量。
幀確認號表示鏈路層上一個按序接收的幀的序號，重傳比特向量比接收窗口長度（W）小1的比特向量，即長度為W－1。比特向量表示當前接收窗口的所有幀接收情況，如“1”表示需要重傳，“0”表示接收成功。由于重傳比特向量是接收窗口的歷史移位記錄，即使當前的確認幀因信道變化而丟失，確認幀也不應重發，因為后續的確認幀包含歷史的接收記錄。確認幀格式如圖2所示。收發雙方的鏈路層都緩存W個數據幀。發方維護發送緩存和重傳列表，發送緩存中保存著當前發送窗口中未確認的幀，重傳列表中保存了待重傳的幀序號。收方的接收緩存保存當前接收窗口中亂序的數據幀，當接收到的幀有序后，鏈路層向。
2AMC－HARQ跨層自適應傳輸性能分析
根據CAN通信的連接方式，通信盤A和通信盤B均應向CANA、CANB發送數據，CANA或CANB僅一路通信中斷不影響系統的正常使用。而且，根據《客專列控中心與軌道電路接口規范（報批稿）》4.6.1中規定“若不能從某一通道接收到有效數據時，應自動采用冗余通道接收的數據”。通信板A的CAND和通信板B的CANE連接主發送器和單數接收器，且兩路CAN通道互為備用；通信板A的CANE和通信板B的CAND連接備發送器和雙數接收器，且兩路CAN通道互為備用。通信接口板與移頻接口柜的通信連接情況，由于發送器“1+1”備用，接收器互為并機，因此兩路CAND和兩路CANE有一路可用即可正常CAN通信。綜上所述，列控中心與軌道接口盤主用CANA通道，若CANA通信故障，則可通過CANB發送、接收數據。同時，軌道接口盤與軌道電路移頻柜間四條CAN通道（兩條CAND，兩條CANE），只要有一條通道通信正常，則數據可正常傳輸，不會導致軌道紅光帶。
2CAN通信“假冗余”問題分析
京廣高鐵聯調聯試期間，通過列控功能試驗和聯鎖試驗發現：通信盤A與軌道移頻柜通道中斷，即主通道中斷時，列控顯示該移頻柜軌道電路全部“紅光帶”。但是，若通信盤B與軌道移頻柜通道中斷，則設備通信正常不會發生軌道電路“紅光帶”的故障。于是，立即組織對現場CAN通信連接方式及相關配線、板卡進行檢查和分析，發現CAN通信連接方式正確，檢查各部板卡也未發現問題。由此得出結論，京廣高鐵CAN通信系統硬件配置及連接方式符合可靠性設計要求，但是其內部軟件的邏輯處理方式卻未考慮冗余設置，導致主通道中斷就會發生軌道區段“紅光帶”故障。換而言之，即CAN通信冗余設置“表里不一”，可稱之為“假冗余”。通過軟件邏輯分析，當軌道電路通信盤與移頻柜主通道中斷時，即軌道電路通信盤A與軌道電路移頻柜通信故障，按照目前軌道電路的處理方式，通信盤通過CANA、CANB發送至列控中心的信息包仍都為有效信息包，只是CANA中區段狀態為通信故障。根據《客運專線列控中心列控與軌道電路接口規范（報批稿）》第4.5.2節，列控中心需將區段故障處理成占用狀態。但該接口規范中并未規定在軌道電路上傳的CANA、CANB數據不一致的情況下，列控中心該如何處理。京廣高鐵列控中心與通信盤A、B均為通信正常且數據校驗正確的情況下，列控中心使用CANA數據進行邏輯判斷，在綜合GJ狀態后，判斷區段是“空閑”還是“占用”狀態。同時，發現目前的通信盤配置為“通信盤A僅向CANA發送數據，通信盤B僅向CANB發送數據。因此，當斷開通信盤A盤與移頻柜的連接時，由于通信盤A收不到軌道電路狀態數據，會向CANA發送軌道電路通信故障狀態。列控中心收到CANA中的通信故障數據后處理為“占用”狀態，確認為有效數據，并不使用CANB的正常數據，且此時采集GJ狀態為“空閑”狀態，則造成列控中心認為“驅動采集不一致”故障，導致軌道“紅光帶”發生。
二改造方案及建議解決
京廣高鐵“假冗余”問題，僅需要修改“狀態數據幀輸出邏輯關系”即可，而不用修改任何硬件配置，即正常情況下CANA為主用通道，列控中心以CANA通信數據為準，當CANA通信故障時，則以CANB通信數據為準。由于《客運專線列控中心列控與軌道電路接口規范》中沒有明確：“軌道電路上傳的CANA、CANB數據不一致的情況下，列控中心該如何處理。”造成列控中心生產廠家處理方式不一，從而片面的提高其系統的安全性，只要主通道故障就判斷為系統故障，大大降低了系統的可靠性。因此，為了杜絕類似問題重復發生，建議明確CANA/B總線冗余處理邏輯，修訂《客運專線列控中心列控與軌道電路接口規范》，修改列控中心通信數據處理方式，并增加關于對CANA、B數據進行冗余處理的原則說明。
隨著我國鐵路列車的速度不斷提高，其對通信要求也越來越高，以往的鐵路通信網基本采用的都是有線接入，這已經無法滿足列車不斷提速對通信網絡的要求。為此，無線接入網必然會成為鐵路通信工程的首選。但車站以及一些固定設施還會以有線接入網為主。同時，也可以考慮采用雙纖單向環的接入方式，這種接入方式不僅高速、安全，而且價格合理、傳輸質量也能得到可靠保障。在組網的過程中，應當充分考慮經濟型和實用性，并且還要考慮鐵路未來的發展需要，這樣才能達到一勞永逸的效果。目前，接入網在鐵路通信工程中占有較大的比重，既有無線接入網，也有有線接入網，它們的應用為鐵路通信帶來了極大的便利。
鐵路客運專線的通信網絡基礎平臺中的通信網能夠為實現匯聚層的高效連接，不會對接入、寬帶共享進行限制，應用環形拓撲設計原理，使鐵路兩旁光纖形成環形，進一步增強網絡的安全性；而數據網又可以劃分為接入層、匯聚層及骨干層三個部分，接入層及匯聚層的路由器分別設置在鐵路通信站、車站站房或樞紐位置，具有接入遠端用戶數據業務的及匯聚數據等功能[2]。
這些功能都以業務接入網的匯聚及專線透傳性能為基礎；域名、局域網、廣域網及IP地址設計是計算機網絡設計的關鍵要素，其中在鐵路工作站通過綜合布線方式構建的局域網，可以共享通信鏈路及網絡，廣域網可以實現客運專線調度所同鐵路客運沿線基層站鏈路的連接。
二、鐵路客運專線通信網絡基礎平臺的通道要求與接口設計
在鐵路客運專線中應用通信技術，在構建的通信網絡平臺基礎上，可以將廣域連接交換變為現實，使得低速數據傳輸的穩定性大大增強，同時還可以進行相應的視頻監控和管理，加強多種業務之間的聯系，使信息交換平臺、網絡互聯更加高效化和安全化[4]。
針對網絡系統中的可變寬業務、固定帶寬業務，前者可以在基于SDH的多業務傳送平臺中借助傳輸通道完成，而后者需要將MSTP設備在原有基礎上進一步增強調度及承載性能，GSM-R移動通信平臺承載多種鐵路業務應用系統，為運輸調度指揮、設備維護及安全管理提供移動語音通信、短消息、電路域及分組域數據傳輸業務[5]。鐵路客運專線通信網絡基礎平臺的通道要求詳見表1。
中國移動、中國電信、中國聯通三大運營商IP數據骨干網，基本覆蓋了所有省會節點和大部分地市節點，采用核心、匯聚和接入3層結構。它們基本都采用BGPMPLSVPN承載業務，建立了服務質量保證（QoS）體系，在全網部署了IGP／LDP快速收斂功能，并部署了MPLSTEFRR鏈路保護功能，域內路由協議采用IS－IS，并通過MP－iBGP傳播MPLSVPN路由信息。
1．2鐵路既有IP數據網
鐵路數據通信網由建設于不同時期的客運專線數據網、鐵通公司劃轉的專用數據網及鐵路綜合計算機網（TMIS數據網）3個相對獨立的網絡構成?？瓦\專線數據網目前已經覆蓋了鐵路總公司，各鐵路局的調度中心，京滬、京石武、武廣、甬臺溫、溫福、鄭西、滬寧、滬杭等已建成的客運專線沿線站段、動車所等業務節點。鐵路局區域網絡由核心節點、匯聚節點、接入節點構成。骨干網絡暫采用北京、武漢、西安、上海局區域網絡的核心節點路由器作為臨時域間數據轉發節點，滿足各鐵路局對總公司區域網絡間，以及各鐵路局區域網絡間數據路由轉發需求?？瓦\專線數據網采用MPLSVPN實現對業務的承載。既有普速線數據網大部分為鐵通公司劃轉鐵路之前的鐵通建設，目前各鐵路局網進行基礎通信網改造工程，在改造完成后基本實現了對既有普速線所有車站的覆蓋，并實現了與客運專線數據網的整合。鐵路綜合計算機網為2層網絡結構，覆蓋鐵路總公司、鐵路局及部分車站。隨著網絡安全工程的實施，鐵路總公司、鐵路局機關局域網實行三網分離，即局域網被分割成內部服務網、安全生產網、外部服務網3個邏輯子網，分屬于不同的安全域。TMIS網絡以路局為分界點，路局以上是骨干網，路局以下是基層網，總公司至各路局為星形組網。目前TMIS數據網與客運專線數據網（即鐵路數據通信網）未實現整合。
2鐵路數據通信網網絡建設
鐵路數據通信網建設的目標為以既有數據網為基礎，整合成一張綜合的IP數據網，實現對不涉及行車安全及資金往來的鐵路信息系統和通信數據業務的承載，采用適合鐵路需求的技術策略，提高數據網絡運行效率。
2．1骨干網建設方案
骨干網絡由匯接節點、轉發節點和接入節點組成。骨干網匯接節點設置在鐵路總公司；轉發節點設置在北京、西安、武漢、上海、成都；接入節點設置在各鐵路局。每個節點設置2臺路由器。骨干網為一個獨立自治域。北京、武漢、西安轉發節點間構成半網狀連接方式，相鄰骨干網轉發節點間互聯，每個轉發節點與總公司節點間直聯，實現全網流量在骨干網層面轉發；骨干網接入節點同時與2個大區轉發節點互聯。骨干網節點間采用10GEWAN接口互聯。
2．2區域網絡建設方案
每個鐵路局區域網絡均作為一個獨立的自治域，區域網絡間的互訪通過骨干網絡實現。鐵路局區域網絡由鐵路局所在地的核心節點、業務相對集中的匯聚節點和接入節點組成。接入節點到匯聚節點間、匯聚節點到核心節點間的連接，在城市范圍內或有需求的節點，采用星形或環形方式接入上層節點，在鐵路沿線范圍，接入節點采用鏈型雙歸方式接入匯聚節點。對于接入節點，采用分層PE技術，在大型車站部署SPE節點，小型站段或工區部署UPE節點。
2．3既有數據網整合方案
由于TMIS數據網承載著貨票、確報、調度、車號自動識別、行車安全監控（5T）、鐵路辦公自動化、統計、工務、財務核算等多個應用系統，因此，鐵路數據網與TMIS網絡的整合要分步驟實施。第一步：TMIS數據網業務之間存在大量互通需求，因此沒有對承載業務做嚴格的訪問隔離，而鐵路數據通信網采用VPN方式實現業務接入，為避免對TDMS廣域網承載業務造成影響，第一步將承載的全部業務以一個統一VPN接入鐵路數據網。第二步：新的信息業務直接接入鐵路數據網，TMIS既有業務逐步向鐵路數據網割接，業務割接后TMIS網絡設備根據性能及配置情況，融入鐵路數據網各類節點中，實現一張統一的數據網，實現信息資源共享。
2．4技術策略
鐵路數據通信網采用骨干網絡及區域網絡二級構建，在區域網絡接入節點，采用分層PE構建。鐵路數據通信網骨干網絡鏈路由OTN承載，采用10GE接口；鐵路局區域網絡核心、匯聚節點間的鏈路及接入節點到匯聚節點間的鏈路，主要由OTN承載，采用GE接口；接入節點間的鏈路主要由光纖承載，采用GE接口。為保證數據網對業務承載的可靠性，數據網要求OTN承載網啟用保護機制，并利用傳輸網絡保護機制、數據網故障檢測恢復機制及兩者的協調配合，來共同保證數據網的可靠性。數據網通過lay－er3MPLSVPN實現對業務的承載，保證不同業務組的安全隔離，采用OptionB方式實現VPN跨域互通；將layer2MPLSVPN作為補充，提供基于MartiniVLL業務。采用區分業務（DiffServ）同時結合CBQ以及CAR等多種技術方式，來保證各類業務的QoS。骨干網絡依靠高帶寬的設計提供網絡的輕載來保證SLA，采用IPDSCP、IPTOS和MPLSEXP字段標識QoS等級；在PE路由器實現QoS的等級化標記，根據初始業務類型提供6類服務等級對應6種隊列；部分關鍵業務，如GSM－R／GPGS、會議電視、軟交換等，考慮直接在區域網核心節點下設置獨立的PE接入設備，基于物理端口進行分類和標識。在全網部署路由快速收斂功能，啟用BFD完成快速鏈路故障探測，先期在骨干網絡轉發節點間對重要業務（如GSM－R／GPRS業務）進行MPLS－TEFRR的部署。域內路由協議采用IS－IS，并通過MP－iBGP傳播MPLSVPN路由信息，域間協議采用E－BGP。骨干網絡及各區域網絡均為獨立AS。在骨干網接入路由器部署流量采集設備，在鐵路總公司節點設置流量分析與統計服務器，對各鐵路局引入骨干網流量進行統計分析，并對異常流量進行告警。數據網為鐵路專網綜合IP網，與公眾互聯網采用物理隔離；全網通過實施MPLSVPN，完成各業務系統的隔離；網絡支持分域、分權管理；對于網絡設備的服務配置，遵循最小化服務原則，關閉網絡設備不需要的物理端口及服務；對網絡設備實行交互式訪問安全措施；支持對接入業務限速處理；在IS－IS、BGP等協議中啟用校驗和認證功能；網管區域的防火墻具有入侵檢測功能；在網絡互聯端口開啟I－SISHello的MD5認證；在區域網出口限制BGP對等體（peer）以外IP地址對179端口的訪問。在MPLS環境下向IPv6演進，在所有IPv6業務不需隔離時，可采用6PE技術實現；在IPv6業務需隔離的情況下，可采用6VPE技術實現。
鐵路移動通信系統介紹
GSM-R(GSMforRailway)為鐵路專用數字移動通信系統，和GSM網絡標準相似，是從歐洲引進的鐵路通信專用系統。GSM-R是基于GSM技術平臺，針對鐵路無線通信的特點，專門為鐵路設計的數字移動通信系統，提供特色的附能的高效綜合無線通信系統，并增加鐵路移動通信所需業務（組呼、群呼、強插、強拆、優先級別等功能），構成整體的解決方案。GSM-R同時還具備數字集群的功能，滿足列車高速運行時的無線通信要求，可以提供應急通信、無線列調等語音通信功能，安全可靠。GSM-R還是一個信息化的平臺，使得用戶可以在這個信息平臺上輕松開發各種各樣的鐵路應用。GSM-R通信系統主要由基站系統（BSS）、網絡系統（NSS）、管理系統（OSS）三大部分和移動終端設備組成。其中網絡系統包括移動交換系統、移動智能網系統、和分組交換無線業務系統，是GSM-R系統的核心組成部分，實現了與其他網絡的有機結合。GSM-R系統網絡結構圖4GSM－R技術的應用GSM－R系統不僅可以提供語音業務，還可以提供數據業務、智能業務。針對鐵路通信需求，GSM－R系統還提供了組呼叫、尋址、廣播呼叫、緊急呼叫等特殊方面的要求。
目前，鐵路常用的數字無線電臺主要有450MHz、400MHz數字無線電臺。450MHz數字無線電臺主要用于普速鐵路列車無線調度通信、調度命令和無線車次號校核信息傳送，400MHz數字無線電臺主要用于站場常規無線通信。國家規定給鐵路的450MHz、400MHz頻點有限，需要各鐵路局申請額外頻點才能滿足站場無線對講業務需求。鐵路總公司鐵運函[2014]31號要求，貨車列尾裝置可采用GSM-R/400MHz雙模列尾裝置，在非GSM-R鐵路區段，列尾無線通信使用400MHz頻率；站場無線調車繼續使用鐵路專用的400MHz頻段頻率。在編組站，規劃分配的400MHz專用頻率資源不足，無法滿足運用需求時，由各鐵路局無線電主管部門負責向屬地省級無線電管理部門申請400MHz額外的頻率。對于當前使用450～470MHz頻段頻率用于鐵路養護維修、生產組織、監控監測、公安保衛、應急保障等各類區域性普通無線電對講通信業務，應結合更新改造退出450～470MHz頻率。需要繼續使用的業務，由鐵路局統一向屬地省級無線管理部門申請400MHz、150MHz、160MHz的頻率。鐵路總公司規定，對涉及車地人員之間相互通信的業務，為簡化終端設備的配置，宜優先規劃申請400MHz頻率，以便與總公司規劃的跨局通信業務頻率工作在同一頻段。站場所有業務采用無線電臺通信，則會造成無線設備設置分散、數量多、無法集中維護和管理。而且，無線電臺通信不適應高速率、高帶寬的車地數據信息業務傳送，不能滿足未來站場的自動化、智能化、高帶寬業務發展需求。
1.2數字集群無線通信技術應用
集群通信，即無線專用調度通信系統，早期，集群通信從“一對一”的對講機形式、同頻單工組網形式、異頻雙工組網形式以及進一步帶選呼的系統，發展到多信道用戶共享的調度系統，并在政府部門、警務、鐵路、地鐵、電力、民航等各行各業的指揮調度中發揮了重要作用。國際上數字集群調度系統主要有TETRA、iDEN和FHMA3種較為先進的技術體制，由于這3種技術體制構成的無線通信系統互通性不太理想，主要用于地鐵、航空、公安等專網應用，未在鐵路領域獲得推廣應用。近年來，隨著數字移動無線電標準（DMR）制定，我國無線設備供貨商根據數字移動無線電標準（DMR）為各企業用戶提供DMR數字集群系統設備。DMR標準是完全公開的標準，國內擁有眾多供應商支持，國內設備廠家生產的400MHz的DMR數字集群系統已在部分鐵路站場獲得應用。鐵路使用的400MHz的DMR數字集群系統主要采用403～470MHz頻段的專用頻點，通過數字通道實現基站與IP控制服務器間的連接，控制臺、運用服務器與IP控制服務器連接，構成站場無線通信平臺，可提供同頻單工或異頻雙工方式，根據站場業務特性要求進行業務與頻點綁定，也可以各業務采用公共頻點通信。400MHz的DMR數字集群無線通信系統主要功能是實現移動人員間點對點對講功能，以及移動終端與固定終端或移動終端與移動終端間的點對點低速率數據信息傳送。站場所有業務采用400MHz集群無線通信，其無線設備可以集中設置、減少設備數量、并能集中維護和管理，最適用于解決站場平面調車業務和無線對講業務，以及綜合自動化SAM系統車地信息傳送。但是，不適應高速率、高帶寬的車地數據信息業務傳送，頻點也受限于國家規定給鐵路的400MHz頻點，系統能提供的業務容量有限。
1.3GSM-R移動通信技術應用
GSM-R數字移動通信技術作為中國鐵路列車無線通信主要采用的技術，鐵路總公司已建立了一整套相關標準和規定。在中國高速鐵路、客運專線、重載鐵路、城際鐵路或部分普速鐵路均選擇GSM-R數字移動通信技術構建鐵路無線通信系統，主要用于列車無線調度語音通信，以及調度命令、車次號校核、列控信息、機車同步操控等數據信息傳送。GSM-R系統包括移動交換子系統（SSS）、移動智能網子系統（IN）、通用分組無線業務子系統（GPRS）、無線子系統（BSS）、無線終端、運營與支撐子系統（OSS）等部分。其中，移動智能網子系統（IN）由鐵路總公司統一設置2套，互為冗余，作為全路GSM-R系統共用。在鐵路總公司各鐵路局設置移動交換子系統（SSS）、通用分組無線業務子系統（GPRS）、運營與支撐子系統（OSS）各1套設備，根據用戶需求在鐵路沿線、車站、樞紐設置無線子系統（BSS），配置相應的無線終端設備。雖然，GSM-R數字移動通信系統可以實現鐵路沿線和車站統一的綜合無線通信系統平臺，提供列車無線調度通信、站場常規無線通信語音和低速數據信息傳送，設備能集中維護和管理。但是，由于GSM-R數字移動通信系統的頻點有限，站場所有業務采用GSM-R的系統實現會造成信道占用很大，現有的頻點不夠使用，當站場靠近正線鐵路或通過正線列車時，會對列車調度指揮系統產生影響。因此，GSM-R數字移動通信系統未被全面應用于站場常規無線通信業務。目前，只能適用于解決站場部分語音業務，以及低速率、時延要求不高的數據信息傳送。
1.4WLAN無線局域網技術應用
WLAN無線局域網是指利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，屬于計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。WLAN無線局域網技術使用戶擺脫各種線路的束縛，可以隨時隨地接入網絡。WLAN（Wi-Fi）無線通信可采用2.4GHz或者5.8GHz通信頻段。在鐵路領域，WLAN無線局域網技術主要應用在編組站綜合自動化車地數據信息無線傳送。采用2.4GHz頻段和IEEE802.11g、IEEE802.11n標準的設備進行組網，實現綜合自動化CIPS調機業務等信息傳送需求。綜合自動化WLAN無線局域網系統主要由WLAN終端設備、接入點設備（AP）、接入控制點設備（AC）、PORTAL服務器、RADIUS認證服務器、用戶認證信息數據庫、業務運營支撐系統等組成。由于WLAN無線局域網頻點是公眾頻點，將會受到外界終端設備的干擾，列車遮擋物影響，以及缺乏站場無線對講業務、無線調車等業務的終端設備支持。因此，WLAN無線局域網不適用于涉及行車安全的鐵路調車業務，不適應未來站場業務發展需求。
1.5LTE移動通信技術應用
LTE移動通信技術是鐵路下一代寬帶無線通信技術發展方向，比較適用于寬帶數據信息無線傳輸。LTE有TD-LTE與FD-LTE兩種不同的制式，雖然總體上都滿足大帶寬的數據通信需求，但也存在很多不同。FD-LTE是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發送，依靠頻率來區分上下行鏈路。TD-LTE是用時間來分離接收和發送信道，接收和發送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，可以根據上下行的數據大小動態進行分配，對于頻率信道的利用率更好。未來鐵路移動通信采用TD-LTE的概率較大。目前，在朔黃鐵路已引入TD-LTE集群技術應用于列車同步操控、列車無線調度通信系統構成；在部分鐵路局站引入TD-LTE集群技術應用于站場貨檢、車號等無線對講和作業信息傳送；在鄭州地鐵引入TD-LTE集群技術用于車地間PIS信息和視頻監控圖像傳送。工信部根據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》及我國頻譜使用情況，確定使用1447～1467MHz頻段建設時分雙工（TDD）工作方式的寬帶數字集群專網系統。而1785～1805MHz頻段，則主要用于本地公眾網接入，對確有需要的本地專網也可用于無線接入，具體頻率指配和無線電臺站管理工作，由各省、自治區、直轄市無線電管理機構負責。在同一地區給一具有無線接入業務經營權的公眾網運營商或專網單位指配的頻率寬帶一般不超過5MHz。未來，在鐵路領域，可以考慮申請使用1785～1805MHz頻段的5MHz帶寬用于站場無線通信業務。TD-LTE支持1.8G/1.4G/400M專用頻段，覆蓋增強算法、高增益定向天線、高終端發射功率，多方式天線組網。TD-LTE移動通信系統移動性好，支持350km/h，具有完善的QoS業務保障，可二次開發定制終端、調度臺、無線通信模塊等；可提供調度通信語音業務、低速率或高速率數據信息傳送業務，是一個比較完善的綜合無線通信系統解決方案。LTE移動通信技術在鐵路調度通信業務中的應用正在研究開發階段，在站場或編組站中的無線調車、無線對講、綜合自動化信息無線傳送系統中尚未被應用開發。
2未來站場綜合無線通信系統技術選擇
站場或編組站作業范圍比較獨立，技術作業業務較多，綜合上述幾種無線通信技術應用介紹，以及應用于站場多種業務情況下的可適用性進行分析，結合無線通信技術發展，選擇TD-LTE移動通信技術作為未來站場綜合無線通信技術。TD-LTE移動通信技術已在鐵路和地鐵領域獲得應用，具有技術實用性和先進性，系統安全可靠，具備集中監測和維護管理，能滿足站場各類業務綜合承載能力和未來各業務信息化、智能化發展需求。鐵路局可以申請使用1785～1805MHz頻段的5MHz帶寬合法頻點用于站場無線通信業務。站場無線通信使用TD-LTE數字集群系統，可將公網MME、HSS、S-GW以及P-GW等多個網元合并為一個網元eCN，使其小型化，降低核心網成本，可以有效的節約近期工程投資，為將來鐵路正線引入LTE移動通信系統應用預留互聯互通條件。TD-LTE數字集群通信系統主要由核心網節點、無線子系統和無線終端組成。其中，核心網節點設置TD-LTE核心網設備，核心網設備通過交換機等設備與各種業務應用服務器相連；無線子系統根據站場覆蓋和業務需求在鐵路站場內設置，無線子系統設備包括LTE基站設備BBU（BasebandUnit）和RRU（RadioRemoteUnit）設備；根據需要配置相應的無線終端。
隨著鐵路建設的高速發展，作為鐵路運輸生產基礎之一的鐵路信號設備也發生了很大變化，主要體現在設備組成部件及器材產品中的科技含量逐年增加，表現為技術條件復雜、標準要求高、試驗項目多、測試技術指標精確的特點。鐵路經過6次大提速之后，對既有線鐵路信號設備的維修和施工質量要求越來越嚴格，對信號設備更新、改造和大修及新舊設備更替時間的要求也越來越短。信號設備更新、改造與運輸需求之間的矛盾越來越突出，因此優化施工組織，縮短信停時間已成為鐵路信號工程中的當務之急。
1信停期間的鐵路信號工程施工組織
信號工程的核心工作就是信、聯、閉、停、用期間的施工組織，是一個系統工程，直接關系到信號工程安全、質量和工程指標的實現。
1.1制定嚴密的施工方案
項目經理組織有關工程技術人員進行現場調查，征求車務、電務、工務及上級主管部門意見，了解既有設備的使用情況，確認好信停影響范圍，明確信停前及信停中施工內容，確認具體的工作項目、工程數量、相互關系和工作順序，使每項工作都圍繞關鍵項目來進行。
同時，要對每個作業項目提出具體的作業時間和安全措施、質量標準及所用材料和工具等，并以作業單形式進行細化分解，提前兩天發到作業小組，使每個人都明確自己所負責的工作。主管工程的技術人員要通過新、舊圖紙核對，了解施工中的每一細節及新設電路與已有電路的不同。落實好需要電務、車務、工務、房產、鐵通和供電等部門配合的項目，綜合各方面因素，編制出詳細、準確、具有可操作性，與實際工作相符的施工方案。
項目指揮長、項目經理、主管項目安全的負責人及項目總工程師中的每一個人必須明確信停期間的作業項目和主要工程數量及影響范圍，掌握關鍵路線，運用好網絡計劃技術，組織好流水作業和平行作業。
信停期間參加施工的所有管理干部必須實行分工負責和逐級負責制，分片包干，明確自己的責任、任務，完成項目的時間和應達到的標準。這樣才能確保信停施工安全穩定、質量達標、施工進度有序可控，使工程能夠按期或提前完成，因此，編制切實可行的施工方案是實現工程施工的前提。
l.2信停期間的配合工作
信號設備停用期間的施工配合工作是縮短信停時間的重要條件。在此期間的施工是以工程單位為主體，電務、車務、工務、機務、通信和供電部門密切配合，互相支持，團結協作。
1)首先，鐵路局所屬的施工所在地或車站在信停前根據施工等級不同，由專人負責主持召開施工協調會，對工程與運輸、通信、工務、電務、供電之間的相互配合提出明確要求，對關鍵問題抓好檢查落實工作，防治不必要的推誘，為施工順利進行提供可靠的保證。
2)其次，信停期間的運輸組織必須為施工部門創造條件，落實施工單位的合理要求。運輸部門必須正確認識施工與運輸的關系，只有為施工中的測試、試驗項目創造條件，施工部門才能按期或提前開通，縮短無聯鎖狀態時間，從而確保行車安全。
3)電務段在施工過程中的全面參與及密切配合也發揮著重要作用。電務段從施工開始到工程竣工要給予全方位的配合，如電纜敷設、箱盒配線、設備安裝、電氣特性測試、更換轉轍設備等應派專人參加，這樣可以做到有問題及時協調、協商解決，主動參與工程質量監督和驗收，將問題解決在信停之前，使出現問題的概率降到最小。信停前請電務段進行初驗，盡量減少信停期間可能出現的問題，為信號工程的開通創造良好的條件。
4)信停期間的工務、通信、機務、供電部門的配合也是重要的組成部分。信停前施工單位必須及時把涉及到上述單位的配合工作以書面形式寫明，進行溝通，聽取意見，配合單位也要指定專人落實好配合工作，確保行車設備正常投人運營。
2鐵路信號電路導通施工
鐵路信號導通質量的好壞關系到聯鎖關系是否正確及信號設備的正常使用。鐵路信號的導通丁一作可分為3個部分進行，即:導通前的準備工作、導通中的故障處理及模擬聯鎖試驗。結合工程實踐，本文重點闡述鐵路信號在電路導通中的故障處理。
2.1導通前的準備工作
導通前準備工作主要包括:①核對配線，此項工作分室內、室外兩個部分同時進行，也可以根據施工的規模情況分別進行;②對電源屏做空載試驗，電源屏空載試驗是電路導通前必不可少的一項試驗工作，要符合標準和《鐵路信號施工規范》要求;③檢查組合架的架間零層電源環線、側面電源環線、控制臺電源環線等相互間有無短路及混線等錯接現象，各條配線對地絕緣及線間絕緣電阻是否達到《鐵路信號施工規范》要求，確定無誤后方可與電源屏連接;④通電檢查電源屏及組合是否有熔斷器熔斷;⑤在完成上述任務后，就可插裝繼電器，最好是在帶電狀態下進行，這樣可以同時觀察到各部分熔斷器是否保持完好;⑥最后對室外設備做檢查;⑦在做好前6項工作的同時，還要按軌道電路的站場布局，做好軌道電路模擬盤，大站可做信號機模擬及道岔模擬操縱盤。
2.2導通中的故障處理
在完成前期準備工作后，此時進路還不能排列，還不能進行聯鎖試驗。要使所有單元電路恢復到定位狀態后，才能進行聯鎖試驗。
1)使各個單元電路恢復到定位狀態。此項工作要使室外信號機的定位燈光都能點亮，室內相應的燈絲繼電器(DJ>吸起:電動轉轍機能正常轉動并有定、反位顯示，且與室內相應的道岔組合中的1DQJ,2DQJ,DBJ,F13,相對應，所有軌道繼電器(GJ)能可靠吸起，這些單元電路都比較簡單，可分組同時進行。處理故障時應本著先內后外、先近后遠、先易后難的原則，即先處理室內故障、再處理室外故障;先處理距信號樓近的故障，再處理距信號樓遠的故障;先進行簡單容易處理的故障、再處理復雜的故障。對于較復雜的電路故障，要盡可能縮小故障范圍。
2)當上述工作完成后，即可對控制臺盤面上的按鈕、表示燈進行對照。要使盤面上的表示燈與此時的電路相一致、顯示正確、光帶熄滅，按鈕按下后，對應的按鈕繼電器有所反應。
3)排列進路。依照聯鎖表中給出的進路類型，按先短后長、先易后難的次序進行排列進路，先辦理短調車進路，逐個辦理，逐個核對，做到操作、電路動作及表示完全符合聯鎖圖表的要求，不放過任何一個細小的故障及隱患。短調車進路全部排出后才可進行長調列車進路的排列，再進行調車進路的正常解鎖、故障解鎖、中途返回解鎖等聯鎖試驗內容，最后進行列車進路，列車進路的辦理程序與調車進路的辦理程序相同。
4)接口電路的導通，接口電路往往不定型，因此，對接口電路一定要試驗徹底。如64D繼電半自動閉塞電路、區間自閉結合電路、場間聯系電路、與機務段聯系電路等。
5)軌道電路送電端要接在箱盒引接線上，受電端反送電，使室內軌道繼電器吸起。
2.3模擬連鎖試驗
由于我國鐵路建設起步較晚，導致鐵路計算機網絡管理系統也只是在近些年初步成型。相比于發達國家，我國在鐵路計算機通信網絡管理運行中缺乏經驗。完善的計算機網絡管理可以大大提高鐵路運行效率，保障列車安全。但是在實際運行中，由于計算機網絡建設不夠完善、尖端技術人員缺失、硬件軟件達不到規范要求等諸多問題，是影響鐵路管理正常運行的重要因素。
1.1缺乏上層的整體策略
主要體現在管理力度不夠，政策的執行和監督力度不夠，部分規定過分強調部門的自身特點，而忽略了在鐵路運輸的大環境下自身的特色。部分規定沒有準確地區分技術、管理和法制之間的關系，以管代法，用行政管理技術的做法仍較為普遍，造成制度的可操作性較差。
1.2評估標準體系有待完善
主要表現在信息安全的需求難以確定，要保護的對象和邊界難以確定。缺乏系統的全面的信息安全風險評估和評價體系，以及全面完善的信息安全保障體系。
1.3信息安全意識缺乏
普遍存在重產品、輕服務，重技術、輕管理的思想。
1.4安全措施建設滯后
主要體現在網絡安全措施建設不夠健全。隨著網絡技術的快速進步，網絡安全也在不斷地遇到新的挑戰，原來的安全措施已經不能滿足現代網絡安全技術的需要。
1.5安全人才建設滯后
當前鐵路系統信息技術人員較多，已經初步形成了一支鐵路信息系統開發建設、運行維護的專業技術隊伍。但從事信息安全技術方面的人才還非常缺乏，特別是既懂技術又懂管理的復合型人才。
2加強信息安全的重要性和必要性
2.1信息安全的重要性
近年來，信息技術的不斷推廣與應用推動了信息系統的基礎性、全局性以及全員性的不斷增強。鐵路運輸組織、客貨服務、經營管理、建設管理和安全保障等對其依賴程度越來越高，特別是隨著鐵路生產與管理向著智能化和管控一體化方向的進一步發展，對網絡和信息安全提出了更高的要求。由信息安全引入的風險也越來越大。網絡和信息系統一旦發生問題，將給鐵路生產、服務和經營帶來重大威脅和損失，給鐵路形象造成不良影響。信息安全已成為鐵路安全的重要組成部分。鐵路信息系統不僅包括管理信息系統、信息服務系統，而且還包括生產自動化系統等。因此，信息安全保護的內容不僅是數據和系統本身的安全，更重要的是運行于網絡之上的業務安全，即保證業務應用系統的實時性、可靠性和操作的不可抵賴性。結合實際應用，就是要確保運行于網絡之上的行車調度指揮、列車運行控制、編組站綜合自動化等控制系統，以及生產實時管理、客票預訂和發售、貨運電子商務、12306客戶服務等業務系統安全運行。
2.2信息安全的必要性
隨著信息系統在鐵路應用范圍的不斷擴大，功能的不斷強大，網絡覆蓋的不斷延伸，開放性與互聯性的不斷增強，以及技術復雜性的不斷提升，由于信息網絡和信息系統自身的缺陷、脆弱性以及來自內外部的安全威脅等所帶來的信息安全風險日益凸現，而且日趨多樣化和復雜化。傳統的安全管理方式已不適應信息安全保障要求，必須采取先進的管理理念和科學的管理方法。信息安全管理的實質是風險管理。開展鐵路信息安全風險管理，就是運用科學的理論、方法和工具，從風險評估分析入手，識別潛在風險，制定有效管控和處置措施，加強安全風險過程控制，強化應急處置，努力消除安全風險或使風險可能造成的后果降低到可以接受的程度。加強信息安全風險管理是鐵路信息系統安全穩定運行的內在需要，是保障鐵路運輸安全和正常秩序的必然要求，符合信息安全管理工作特點，是做好信息安全工作的科學方法和有效手段。
3加強信息安全管理對策
為應對日益嚴峻的信息安全形勢所帶來的挑戰，鐵路系統必須采取一系列的措施來提高信息管理水平。主要體現在以下幾個方面：
3.1端正信息安全認識
如何看待鐵路系統的信息安全問題，實質上是如何看待鐵路系統的信息資產的問題，信息化建設中的鐵路系統管理者應該認識到，與鐵路系統的有形資產相比，信息資產的生存和發展有著更加重要的地位。而鐵路系統的信息安全防護，雖然不能直接參加鐵路系統價值的創造，但能間接地影響鐵路系統的管理水平，管理能力，影響鐵路系統的競爭能力。在某些特殊條件下，甚至會影響鐵路系統的生存和發展。因此，鐵路系統的管理者必須充分認識到信息安全的重要性和嚴峻性，從鐵路系統生存發展的戰略高度來看待信息安全問題，國內有關研究機構和企業提出了“信息安全治理”的概念，即將信息安全策略提升到和企業發展策略相同的地位，作為企業策略層的1項重要任務來實施，這個觀點在國外已經得到廣泛實踐，值得鐵路系統借鑒。
3.2建立完善信息安全管理體制
在信息安全學界，人們經常會提到，對于信息安全防護，應該“三分技術，七分管理”，這充分說明了管理在鐵路系統信息安全防護中的重要性，明確自己的信息安全目標，建立完善、可操作性強的安全管理體制，并嚴格執行，這也是鐵路系統真正實現信息安全的重要環節。
3.3加大投入與提高人員素質
安全技術是鐵路系統信息安全的基礎，高素質的人員是實現鐵路系統信息安全的保證，對于鐵路系統的信息安全問題，必須加大人員、資金和技術投入力度，科學配置資源，達到投入和收益的最佳結合。圍繞鐵路系統的信息安全目標和策略，系統、科學地進行軟硬件系統的采購和建設，要重點加強信息安全人員資源素質的培養和提高，在信息安全防護體系的建設和實踐中，不僅要利用傳統的補動防護技術，同時也要引入主動防護技術。此外根據實際的業務，可以引入PKI技術、VPN技術等，再結合專業素質過硬的人員以及科學的信息安全管理，從而達到最優的信息安全防護能力。定期組織專業的網絡與信息安全培訓，進一步提高人員素質。
3.4制定突發事件的應急預案
必須針對不同的系統故障或災難制定應急計劃，編寫緊急故障恢復操作指南，并對每個崗位的工作人員按照所擔任角色和負有的責任進行培訓和演練。
3.5加強數據完整性與有效性控制
數據完整性與有效性控制要保證數據不被更改或破壞，需要規劃和評估的內容包括：系統的備份與恢復措施，計算機病毒的防范與檢測制度，是否有實時監控系統日志文件，記錄與系統可用性相關的問題，如對系統的主動攻擊、處理速度下降和異常停機等。
