近期，高铁通信安全成为业内关注焦点。我国高铁专网通信发展的现状如何？3G网络能否成为高铁通信备份？带着这些热点问题，《通信产业报》(网)记者独家采访了北京交通大学教授、博导，轨道交通控制与安全国家重点实验室副主任艾渤，他主要从事无线宽带移动通信和铁路专用无线通信的研究工作。

　　《通信产业报》(网)：在高铁通信保障方面有哪些问题，未来应如何改进？

　　艾渤：现有高铁通信保障是一个高度复杂、高度冗余的网络，从铁路通信系统设计之初就力求考虑更多的网络可能出现的问题，可以说现有设计是可靠的。然而，现有的铁路通信系统在高速度、高密度下的高速铁路列车运行中，存在诸多挑战与需求，如：远程高清视频监控铁路运行安全；基于铁路通信系统形成的铁路鉴权管理方式，提供高安全性、高可靠性的行车调度机制；高度冗余与纠错的通信系统，时刻保障通信可靠性；快速反应的通信系统自身故障提示等。

　　未来铁路通信系统将形成满足高速铁路、重载铁路、高原铁路、西部铁路的列车运行控制和运行安全需要，“公铁”(公众网络与铁路专用网络)互补的一体化异构移动通信网络，包括：以无线资源受限、高移动性、高QoS、高RAMS和低数据速率为特征的高可信铁路专用移动通信系统(GSMR-C)，和高数据速率为特征的铁路专用宽带移动通信系统(LTE-R)。实时满足列车控制安全数据传输业务和安全监控数据业务需求，确保铁路通信系统满足可测性、可控性、可靠性、有效性、可维护性、安全性、保密性等需要。未来铁路通信系统将提供大的数据吞吐量，将比现有网络具有更高的通信效率，在铁路枢纽、并线区域等热点地区满足各种业务需求。

　 艾渤：高铁专网GSM-R是无线列调的更新换代产品，能够满足区间公务移动、紧急救援、调车编组作业、站场无线等移动语音通信的需求。它将通信和信号有机的融合为一体，实现移动塞闭，提高了线路的利用率。除了满足铁路运输主业和路内各种语言、数据、多媒体图像通信的需求外，同时也可以为旅客和铁路职工提供丰富的新业务。

　　在技术实现上，GSM-R将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，减少集成和运行费用。且由于GSM-R是由已经标准化的GSM设备改进和再创新而成，从而保证了技术引进的低成本和易实现，运行的可靠性高。同时，GSM-R开发了用于优化呼叫建立时间的业务信道分配算法、越区算法，用于增强高速移动体通信服务质量的高速抗失真算法等，克服了技术实现上的障碍。

　　《通信产业报》(网)：3G时代，高铁通信保障有哪些新发展？是否会过渡到3G？

　　艾渤：作为2GGSM在铁路中的应用，GSM-R在我国还需要不断的发展，虽然电信业现在最热门的话题是3G的发展，但是这不表明GSM-R就是落后的系统，GSM-R与固定通信网(PSTN、PDN、IP、卫星)的发展是紧密关联的，与先进的网络技术(软交换、智能网、全光技术)是同步发展的。另外，3G目前还不是一个成熟的商用通信系统，且规范中还未考虑铁路特色应用，达不到铁路的安全可靠要求。国际铁路联盟(UIC)已经明确表示目前的3G技术不适用于铁路。因此，GSM-R不会过渡到3G，而是直接过渡到“准4G”的LTE-R。

　　2010年中国铁路在第七届世界高速铁路大会上提出发展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。欧洲、日本、北美相继开展了旅客宽带无线接入系统的研究和试验。高速铁路移动通信系统建模、高速铁路异构移动通信网络QoS分析与保障技术、高速铁路宽带无线通信干扰分析与抑制技术成为国内外许多大学和研究机构的研究热点。

　　相对于GSM-R，LTE-R的特点可以概括为“一限四高”，即无线资源受限、高数据速率、高移动性、高QoS、高RAMS(安全性)。目前UIC、国内外大学和相关研究机构都在积极研究采用OFDMA、MIMO、中继、协作等LTE关键技术作为铁路安全、高效的数据传输技术。部分国家和地区的铁路运营公司，如英国和日本，开始尝试利用宽带无线接入技术进行数据传输以解决旅客移动信息服务的问题。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。

　　《通信产业报》(网)：有报道称，北斗导航系统可能成为高铁无线通信新选择，您如何看待这种观点？

　　艾渤：现在京沪高铁使用的CTCS3比CTCS2就增加了通过无线传输信息的方式进行列车运行控制，所以从概念上讲，卫星通信的加入，是可以对陆地通信系统进行一些补充的，尤其是当地面通信系统发生事故、无法有效运行时，通过卫星导航进行通信就可能成为有效的补充手段。不过要将北斗导航系统应用于时速200km以上的高速列车，还有一系列技术问题需要明确和解决。就拿最显而易见的传输时延举例。卫星通信无线链路的传输时延一般在数百毫秒级别，而时速360km的高速列车每秒移动100米，这就意味着高速列车接收到来自卫星的列控信号时已经距离信号发射时运行了数十米，这样的误差对高速列车安全运行带来的影响还需要细致的评估。除了长时延，卫星通信如何实现在非视距的情况下进行通信、卫星通信系统和现有陆地无线通信系统之间是否存在干扰或者干扰的消除等问题都是在工程实现中需要被逐一明晰和解决。所以总的来说，概念和前景都是乐观的，但对其具体实现必须持谨慎的态度。

　　《通信产业报》(网)：有专家表示，可利用公众移动通信网络作为高铁专网的备份。您如何看待这种观点？未来高铁公网通信和专网通信的关系会如何变化？

　　艾渤：这样的心愿是好的，但是要实现还有很多问题有待解决。铁路列车控制所需的通信系统从提供的业务种类、提供业务的质量以及系统的稳定性、可靠性等方面和现有公众移动通信网络差异是明显的。例如，基于专网的列车控制业务要求“永久在线”，如此高的可靠性在公众移动通信网中是没有要求的。从目前来看，公众移动通信网络在高铁方面的工作主要是为旅客提供服务，但是现在还看不到公网能够像专网一样提供列车安全运行所需的高移动性、高可靠性的业务的能力。未来公网和专网应该是长期并存，互不替代，各司其职的，一者用于公众体验，一者用于列车安全。

　　■他山之石

　　德国高铁通信：打造“精品线路”

　　在德国，德国电信是德国铁路的高铁唯一合作伙伴，双方提供产品采用合作品牌的方式。分成比例是德国电信提供所有的系统建设和服务运营功能，相应获得了运营收入中的95%，德国铁路则因提供车厢和铁轨空间等获得5%的分成。资费标准有从包月到按时长计费的不同方式。

　　德国电信在高速铁路上提供两种服务层次，一种是通过普通的3G覆盖解决话音需求和低速数据需求。第二种是通过WLAN解决某些重点车段的高速数据需求；该种方法只覆盖一些商务需求比较旺盛的车段。

　　这反映了一种重要的建设定位和思路。对于话音和低速数据需求，它采用的是一种普遍服务的建设思路；而对于移动中的高速数据市场，德国电信采取的是有针对性地选择需求最为旺盛的市场，做精品覆盖。据统计，快速铁路一旦建成将在800公里以内的中短途市场对民用航空形成最直接替代，而其中商务旅客一般会达到至少7成。德国电信和德国铁路线路基本集中在法兰克福、杜塞尔多夫、慕尼黑和汉堡这几个德国经济中心，采用“热装热用”方式，保证运营商有足够运营收入去提升产品质量、改善覆盖条件。从而和铁路公司一起将这些线路打造为“精品路线”。

　　除了办公用户以外，很多希望获取资讯的客户对资讯的需求是相对集中的，例如新闻、娱乐、行程信息等。这些信息并不一定需要在线获取。德国电信设计了一个内容比较丰富的内部门户，客户通过WLAN实际上在这个门户上就能够获取到很多他们希望从Internet上获取的信息。这就大大分流了客户对实际在线的需求量，让客户很多的“在线”行为变成了“离线”行为。通过这个方法，客户的在线需求成功地被控制在了车厢之内而不需要去占用出车厢之外的带宽。因此一个内容丰富、设计合理而且能够满足客户一定程度需求的portal非常重要。