摘要：eLTE是采用全球先进无线通信技术TD-LTE开发设计的专业宽带多媒体数字集群系统，针对铁路作业需求，采用eLTE的铁路站场无线调度通信系统综合考虑了车站区域的统一覆盖、在一张网络内提供语音集群、视频调度、数据传输、轨迹定位、无线视频监控业务的统一部署、可以满足铁路站场的日常调度指挥、商检、列检、调车各工作场景的无线通信需要。
关键词：eLTE 铁路站场 调度中心 宽带移动通信
引言：目前的铁路站场生产调度指挥通信平台，还无法完全满足日益增长运输作业的需求。尤其对于铁路沿线“最后一公里”的保障始终还无法做到有效的控制覆盖。既有GSM-R传输通道基本饱和，无力再承担更多的数据业务。为此，铁路部门往往只能租用公共宽带网络通道（费用很高），用以满足日益增长的无线宽带迫切需求，但租用公网又存在诸如费用成本，网络稳定性与可靠性，互联互通信息安全性等问题。为应对铁路站场管理信息化需求的爆炸式增长，提升站场业务通信的安全性与可靠性，亟待建立一套专用的无线宽带网络系统。
一、系统构成
按铁路应用的角度，本方案分为两个子系统：无线宽带覆盖子系统和各种铁路综合业务应用子系统（以下简称应用子系统）。无线覆盖子系统即无线宽带网络设备，应用子系统则包括各种类型的专用无线终端，APP，以及各种后台应用服务器等。
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图1：eLTE系统结构
按典型的无线通信网络架构分析，铁路站场无线宽带覆盖系统网络构架分为三个层级：
1.站场的各种移动终端，如作业人员的手持终端，无线视频监控终端。手持终端为便携式设备，由作业人员随身携带。设备安装有各种业务相关APP，可以方便地实现现场作业人员与后台的业务数据交互。无线视频监控终端可安装在现场任意位置，实时采集视频数据并回传控制中心，使得后台调度人员可以实时了解现场情况，快速对问题进行分析处理。
2.铁路站场无线宽带网络包括基站eNodeB，核心网EPC以及各网元之间的有线IP传输网。该部分用以实现无线宽带通道与有线传输通道的转换，构成了现场无线终端与后台应用服务器之间的通信管理。
3.网管中心及各种应用服务器。用于实现对eLTE网络的监控以及各种铁路业务相关应用服务器群。
二、网络组建
通过在铁路站场建设无线宽带网络设备，实现各种铁路业务应用子系统操作平台的无线宽带通道。
为实现宽带无线网络信号的覆盖，需安装基站BBU、核心网eCNS、网管OMC、应用服务器及其他相关网络连接设备。机房内的BBU通过铺设的光纤连接固定在站场两侧塔杆的RRU及天线设备。
1.在铁路站场调度中心机房设立数据中心。安装在数据中心的设备包括基站BBU，核心网eCNS，各种应用服务器（如：综合视频监控系统，业务数据存储数据库等应用服务器等），网管OMC（负责e-LTE网络监控管理）。核心网通过IP骨干网与应用服务器互连，考虑到信息安全性等因素，还可以增加安全防火墙等设备。此外，系统还应保留与其它外网的接口。
2.地面基站子系统由基站BBU、RRU和天线构成。假如站场货场长度约6公里左右，而基站覆盖半径约为3公里。根据站场勘查的实际情况，可选择合适的铁塔或者楼顶设置抱杆安装基站RRU和天线。选址铁塔上安装RRU和天线。通信电源和光缆需要引导安装，并与平台连接，同时做好塔杆上的防雷工作，塔杆上下行方向上各安装1台RRU和1副天线，BBU与RRU通过光纤连接。
图 2 基站连接关系示意图
铺设一条多芯光缆光缆，连接塔杆处的RRU与通信机房内的BBU。如核心网还需要连接其它业务服务器，可使用通信机房到站场各作业服务器系统之间的既有传输网络。
3.在安全性方面，无线宽带覆盖子系统在空口上采用AKA认证与密钥协调机制，终端与网络采用双向认证，可以有效防止非法终端接入与避免伪基站的终端信息盗取。系统提供完整的信令完整性保护与加密、用户数据加密等功能。在有线传输网络上也采用IPSec等安全机制，保证各种网络节点通信安全。
三、站场应用示例
1.货检作业应用
货检作业系统的应用后，货检员利用手持终端内置摄像头可拍摄车辆车号，装载状态并将信息上传至货检服务器，实时视频信息在现场货检员和货运监控中心调度员之间进行交互，信息实现共享，指令随时下达，实现货检作业的精细化管理，优化了货检作业流程。
2.列车接近预警系统
系统采集微机监测或TDCS实时数据（本站及邻站），通过分析单元进行列车位置、运行方式、运行方向的动态分析，形成列车接近预警信息，经数字加密后，通过站机以无线方式进行信息广播。手持终端根据人员GPS定位信息动态计算防护区域，并接收预警信息进行解密，当列车到达防护区域后，手持终端进行信息播报，提醒现场作业人员提前下道避让。通过段、车间、工区三级安全联控体系，实现对现场作业人身安全的动态监控，具有很强的现实意义。
四、应用前景分析
本方案将无线宽带通信技术与现有站场信息化通信系统进行高效融合，在不变更现有铁路作业基本标准的前提下，除可提供常规的语音与管理功能外，并将有线通信、无线通信、集群通信、 双向交互式视频、数据等多种内容综合融入到同一套系统中。为今后扩容、接入其他业务提供方便。
参考文献：1.《关于重新发布1785-1805MHz频段无线接入系统频段使用事宜的通知》（工信部无[2015]65号）
2.葛淑云 基于LTE制式的铁路宽带业务应用与关键技术研究