LTE宽带集群无线组网方案

铁路站场是车站进行各种技术作业的场地，站场无线通信系统是铁路车站运输安全及调度指挥的重要手段。在《铁路信息化总体规划》中，明确提出2020年车站（场）宽带无线覆盖率达到60%以上；《铁路站场宽带无线接入系统总体技术要求（暂行）》规定了铁路站场（包括编组站、货运站、客运站、动车段所和集装箱中心站等）宽带无线接入系统的技术要求，明确了站场宽带无线接入系统可用于承载铁路站场列检、货检、调车、车号、客货运等语音、数据、图像通信业务。

LTE宽带集群无线组网方案

采用全球先进无线通信技术4G（TD-LTE）开发设计的专业宽带多媒体数字集群系统在1张网络内、使用1个频点和通过1部终端，可同时提供专业语音集群、视频调度、数据作业、视频监控业务，并在网络安全性、可靠性、可扩展性等方面具有强大技术优势，目前已用于交通运输、公共安全、能源、无线政务等多个行业和领域。由于采用专业的集群设计，与TD-LTE的公网系统相比，在时延、可靠性、终端定制等方面具有绝对优势，可满足专业语音集群的性能要求。

基于LTE开发的专业手持机设备支持各类信息化APP应用、语音呼叫与群组功能，以及视频群组等功能。基于LTE芯片开发的各类铁路专用终端可基于4G网络回传传感数据和视频信息等，如4G机车台、三孔机和4G可视化高精度定位领车仪等。

既有窄带通信、Wi-Fi、公网、3G技术等因带宽和安全性无法支撑铁路大数据应用和信息化大发展，而LTE宽带集群具有适用于铁路站场的多种特性，如专用网络、系统灵活部署、扁平化网络架构、频率利用率高和广域覆盖等。

▲LTE宽带集群组网方案示意图

方案优势

➤安全可靠。LTE系统可提供全套的可靠性组网方案，保障单点故障不影响网络运行；可提供端到端安全加密算法和防入侵机制，保障网络不受外界入侵，安全可靠；LTE网络由专业网络规划团队设计，可保证网络覆盖性能达到业务要求，更好地提供网络优化服务，保障业务的有效应用。

➤灵活高效。中、小型车站采用单站模式，支持1000用户；大型编组站采用小核心网系统，支持4000用户；铁路局集团公司或站段跨区域整体联网，采用大核心网系统，支持20万用户。对超大型编组站及其后续网络演进，结合编组站内各专业的业务隔离需求，采用云架构分布组网。采用多个子网负荷分担方式，组成1张规模和范围更大的整网，并通过VPN方式进行业务隔离，实现不同子网内用户的互联互通和业务保密，还可通过快速部署系统Rabid进行临时混合组网等灵活方案，形成多级调度网络，实现大规模的联合组网与业务互通。

➤互联互通。LTE宽带集群解决方案具有各类互联互通网关，可通过空口互通、网关互通和系统互通方式，与窄带集群、固网PSTN、公网PLMN及铁路既有系统（如FAS调度系统）进行有效对接，实现异构网络互通，提高调度效率，保护既有投资。

➤高质量宽带集群。LTE宽带集群方案基于用户、群组、业务3个维度优先级，满足不同场景QoS；通过GBR设置，保障语音、集群和视频流业务的带宽要求；专业语音集群，话音质量清晰，并支持双MIC降噪，适应各种恶劣环境；单小区（20 MHz带宽）可同时支持15路720P视频实时回传。语音调度还可提供多样化业务，如环境侦听、抢话等多优先级的调度服务。调度员可动态临时组建群组，终端通过空口接收并更改刷新签约的群组。

➤高精度定位。通过高精度定位功能（GPS、北斗、差分技术），可有效实现站场车、人、物的作业卡控和轨迹回放。

客户价值

借助4G宽带无线通信手段，实现对铁路站场管理的科学调度，达到支撑业务管理和改善运营的目标，是建设铁路4G智慧站场平台的价值所在。铁路相关部门已认识到站场LTE 4G系统对加强安全管理、深化生产改革、提高工作效率和管理水平的重要意义与作用。

保安全

（1）实现安全卡控，形成安全信息链。通过数据分析和挖掘，及时发现、纠正、预防不合规作业、调度不当、盲目指挥等过错和失误。

（2）形成横向信息链，打通信息壁垒，实现作业过程的全天候、全方位、全过程监控，预防各类人为错误的发生。

（3）智慧站区高速网络建立后，对大量数据进行关联与综合分析，及时发现障碍根因，第一时间消除安全隐患，保证行车安全。

（4）通过4G调车系统，减轻领车员工作强度，未来可替代连接员，有效减少人员安全事故。

（5）使用4G网络，APP系统可自动统计货检、列检、调车、养护维修等作业与计划的完成情况，可形成扇形图等分析数据，避免人为计算错误。

（6）通过4G平台可对各专业业务问题的整改进行追踪提示，对缺陷存续时间过长进行报警提示。

促管理

（1）平台化建设使系统集监控、管理、决策为一体，大幅提高管理信息化水平，使管理向自动化、科学化、信息化迈进，并带动相关系统的应用不断深入，使现场作业及管理能力实现质的飞跃。

（2）通过建立4G智慧铁路站场平台系统，突破既往传统思维模式，结合技术创新与管理创新，探索新的技术手段、工作方法及业务流程的变革方案。

（3）自动分析工作质量、设备质量和设备障碍率等运维指标，形成各种质量报表，为制定重点工作计划提供依据。

（4）自动记录各专业作业过程关键时间节点，统计分析作业效率、便于优化管理。

提效率

（1）实现货检作业计划、列检、商检、调车作业计划自动实时下达，养护维修、巡检作业计划协同编制，将纸质工单变为电子工单，生产作业、维护作业、设备运行等业务变为闭环管理。

（2）实现调度、运维专家与现场作业人员的多媒体信息交互，对安全关键点进行提示，精准指导现场作业和问题处理。

（3）智能识别障碍和自动派单，降低人工作业劳动强度，提高调度工作效率和工作质量。

（4）通过4G调车自动化业务，减少领车员岗位，并可保障高危岗位人员安全；可自动发送“十五三”信令，通过后台自动高精度定位，显示车、人、物状态。随着调车业务的深入应用，在提质增效和保障安全方面，还要不断提升和深入挖掘。每天都要产生大量数据，使用公网流量费用巨大，建立专网后，网络归属铁路站段使用，一次性投资，不用再缴纳高额网络使用费。

（5）统一无线通信平台，1张网络、1个频点，打破信息壁垒，做到综合承载，现场人员由2～3部终端变为1部终端，节省成本，减轻作业强度。

（6）4G平台具有覆盖广的特性，站场减少大量设备和施工点，节省投资和施工成本。

（7）电信级高可靠性方案。设备平均无故障时间达15万h，保障了站场设备的稳定可靠，减轻站段维护压力。多类异构系统向单个融合系统平台转化，极大节省了网络后期使用维护成本。

（8）站场智能业务应用不断投入和衍生，指令与计划自动下达、审核与审批智能校核、作业表单电子化填报和总结报告自动形成，为智能站区打通信息化通道，为大数据分析提供最后1公里的接入条件。

结束语

LTE技术已在国内大型编组站场和大型客运车站（哈尔滨南编组站、南宁南站、昆明东编组站、长沙南客运站等）得到应用。随着我国铁路的高速发展和LTE技术的创新与完善，越来越多的业务将转向LTE宽带集群网络，将成为铁路站场未来无线通信的发展趋势。