日立國際電氣公司與日本鐵道綜合技術(shù)研究所、日本信息通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）合作，全球首次利用毫米波（90GHz頻帶）無線通信系統(tǒng)，以每秒1.5Gbit的帶寬成功實(shí)施了時速約240km的列車與地面之間的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)，1.5Gbit/s的傳輸速率是目前高速鐵路使用的列車通信系統(tǒng)的約750倍。其特點(diǎn)是利用光載無線通信（RoF: Radio over Fiber）技術(shù)使地面無線基站聯(lián)網(wǎng)。

實(shí)驗(yàn)在北陸新干線的地面設(shè)備室里設(shè)置了中央控制裝置，在軌道旁約2km的區(qū)間設(shè)置4個地面無線基站，在車尾駕駛席內(nèi)設(shè)置車上無線基站，實(shí)施了傳輸試驗(yàn)（如下圖）。地面無線基站利用光纖與中央控制裝置連接，經(jīng)由光纖無線網(wǎng)絡(luò)自動追蹤列車，能以所需最低限度的電波輻射維持穩(wěn)定的高速通信。實(shí)驗(yàn)證明，在時速約240km的列車與地面設(shè)置的中央控制裝置之間可維持每秒1.5Gbit的高速數(shù)據(jù)通信。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成

本實(shí)驗(yàn)著眼于鐵路車輛在軌道上有序行駛的特性，開發(fā)了沿著軌道構(gòu)筑無線區(qū)域的系統(tǒng)。具體來說，采用以一維線狀構(gòu)成單元，而非像移動網(wǎng)絡(luò)那樣二維排列單元的方式，可以利用光纖低損耗傳輸毫米波信號至所需位置，用無線信號在所需最低限度的距離內(nèi)進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)構(gòu)成及地面無線基站的配置主要由鐵道綜合技術(shù)研究所開發(fā)，日立國際電氣和NICT開發(fā)了將無線信號轉(zhuǎn)換成光信號，并以低損耗進(jìn)行光纖傳輸?shù)墓廨d無線通信（RoF）技術(shù)。

車上無線基站和地面無線基站使用了此次開發(fā)的90GHz頻帶化合物半導(dǎo)體。地面無線基站與中央控制裝置利用RoF技術(shù)連接，構(gòu)筑了可隨著列車的移動自動切換無線區(qū)域的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在地面設(shè)備室設(shè)置中央控制裝置，在軌道旁的電氣化鐵路架線柱上設(shè)置地面無線基站（約2km的區(qū)間設(shè)置4個），在車尾駕駛席內(nèi)設(shè)置車上無線基站。經(jīng)行駛實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，在時速約240km的列車與地面設(shè)置的中央控制裝置之間可實(shí)現(xiàn)每秒1.5Gbit的高速數(shù)據(jù)通信，這一傳輸速率是現(xiàn)有高速鐵路利用的列車通信系統(tǒng)的750倍，而且切換地面無線基站時無需人工切換。

此次確立了毫米波通信和RoF的基礎(chǔ)技術(shù)，為了使采用這些新手段、適合高速鐵路系統(tǒng)的新型無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，將進(jìn)一步推進(jìn)技術(shù)研究，同時，包括本次實(shí)驗(yàn)采用的頻帶在內(nèi)，還將在國際電信聯(lián)盟（ITU）推進(jìn)92.0-109.5GHz的鐵路無線應(yīng)用相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化活動。

延伸閱讀：

我國高鐵通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[蘇杰]

1 高速鐵路應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù)概述
1.1 高速鐵路應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù)的重要性

隨著我國科技技術(shù)的快速發(fā)展， 現(xiàn)代的通信技術(shù)也朝著多方面發(fā)展，智能化、數(shù)字化、個人化、高速化及寬帶化等方面。人們無論在何地何時，都可以利用現(xiàn)代的通信技術(shù)，通過數(shù)據(jù)、視頻及語音等方式傳遞，不僅實(shí)現(xiàn)了信息交流，提高了人們的工作效率，進(jìn)而提高了人們的生活品質(zhì)。現(xiàn)代通信技術(shù)在高速鐵路上的應(yīng)用， 乘客坐在車廂里真的就如同在辦公室里一樣，在高鐵上感受到通信技術(shù)帶來的快捷與方便。在高鐵上辦公，信息傳遞交流完全不受通信硬件設(shè)施的阻礙，實(shí)現(xiàn)了移動辦公，與外界分享信息資源也很方便。

高速鐵路的運(yùn)行速度非?？?，在完備的安全措施與多項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)支撐下，高鐵才可以提升速度。分析我國通信技術(shù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國的高鐵的快速發(fā)展，其中一個重要支撐就是現(xiàn)代通信技術(shù)的利用，通信技術(shù)高速鐵路網(wǎng)路將通信技術(shù)作為基礎(chǔ)， 加上可交互界面， 在高速鐵路上進(jìn)行信息傳遞就非常便捷，使高鐵更具有操控性，在操控上更具有準(zhǔn)確性，有效地控制高速鐵路的速度。總之，現(xiàn)代通信技術(shù)為高鐵的通信系統(tǒng)發(fā)展提供了有力技術(shù)保障。

1.2 在高鐵領(lǐng)域通信技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)
（1）在高速鐵路上利用通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域間的滲透與融合，比如高鐵的行車安全及現(xiàn)代化的行車組織等領(lǐng)域。
（2）在高鐵上通信技術(shù)的應(yīng)用，使通信技術(shù)的設(shè)計(jì)思想在信號系統(tǒng)中，綜合集成和集散控制思想體現(xiàn)出來了。
（3）在高鐵領(lǐng)域利用通信技術(shù)，不僅使高鐵調(diào)度中心管理可以更安全，而且是高鐵調(diào)度的質(zhì)量保障的有效手段。
（4）高鐵通信技術(shù)采用“人機(jī)對話”的管理模式在高鐵通信技術(shù)管理上采取“人機(jī)對話”管理模式，可以使通信技術(shù)對通信系統(tǒng)的運(yùn)行信息更準(zhǔn)確， 信息可以及時得到反饋，進(jìn)而進(jìn)行采集和處理，使信息資源得到共享。
1.3 高鐵對于通信技術(shù)演進(jìn)的要求
近幾年，我國的高速鐵路建設(shè)快速步伐，對通信系統(tǒng)技術(shù)的演進(jìn)和發(fā)展要求越來越多。
1.3.1 高鐵的控制與調(diào)度需求
為了提高我國高速鐵路的控制與調(diào)度效率， 使覆蓋的范圍越來越廣闊， 更需要高鐵的通信技術(shù)的承載量可以滿足發(fā)展需求。
1.3.2 高鐵系統(tǒng)的安全監(jiān)控需求
隨著高速鐵路的安全監(jiān)控水平的提升， 高鐵的運(yùn)行安全及其重要，只有應(yīng)用先進(jìn)的通信技術(shù)才能保障高鐵安全運(yùn)行。
1.3.3 高鐵乘客的業(yè)務(wù)需求

我國通信技術(shù)的發(fā)展，出行乘客對通信技術(shù)也有越來越多的需求，只有提高通信環(huán)境，更加便利，更加暢通無阻，才能滿足人們的需求。

2 高鐵通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國鐵路通信技術(shù)的不斷發(fā)展， 高鐵通信技術(shù)也在不斷發(fā)展。通信系統(tǒng)集合了很多通信技術(shù)，其中光纖是一種可以利用的通信技術(shù)。雖然我國光纖技術(shù)的發(fā)展到如今才二十多年的時間，但由于光纖技術(shù)的傳導(dǎo)速度快，高鐵通信技術(shù)利用更為普遍，滿足了高鐵通信系統(tǒng)的時代要求，提升了我國的通信技術(shù)，完善了高鐵通信系統(tǒng)。在高鐵通信技術(shù)的發(fā)展上，還有許多技術(shù)維持著高鐵通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行， 如數(shù)字程控交換技術(shù)、主干通信網(wǎng)技術(shù)、收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)及監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)等部分。

在高速鐵路通信技術(shù)的發(fā)展演變中，經(jīng)歷了模擬通信階段、集群通信階段到GSM-R網(wǎng)絡(luò)通信階段。如今在高鐵領(lǐng)域，通信技術(shù)主要圍繞著GSM-R 網(wǎng)絡(luò)為主， 也就是通信技術(shù)GSM-R，隨著對通信技術(shù)的要求標(biāo)準(zhǔn)的提升，GSM-R通信技術(shù)可以使高鐵系統(tǒng)得到有效控制，并且在高鐵環(huán)境中GSM-R技術(shù)運(yùn)用自如。在我國，GSM-R 系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段：第一階段，鐵路的信息建設(shè)剛剛起步，只是實(shí)現(xiàn)了移動系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)的同步工作； 第二階段，GSM－R 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與鐵路的CTC 系統(tǒng)的同步，在這基礎(chǔ)上提供了一些語音服務(wù)；最后一個階段，隨著鐵路新建項(xiàng)目的增多，GSM－R 系統(tǒng)也與之同步，避免了重復(fù)建設(shè)。

縱觀GSM-R 的演進(jìn)和發(fā)展，其過程中主要問題表現(xiàn)在以下幾個方面：高鐵速度的加快，環(huán)境的改變，影響到了GSM－R系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；GSM-R 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率較低，是因?yàn)镚SM-R系統(tǒng)的通信頻譜較窄，其上下行的頻譜僅為4MHz，導(dǎo)致GSM-R 系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)傳輸速率是十分有限的；受到GSM－R系統(tǒng)自身的通信制式影響，GSM-R系統(tǒng)的延遲較高。在高鐵技術(shù)發(fā)展的歷程中，GSM-R系統(tǒng)的演進(jìn)和發(fā)展受到了很大的局限。在高鐵運(yùn)行中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣的問題越來越多，只有繼續(xù)完善通信技術(shù)，提高高鐵的通信技術(shù)，進(jìn)而提高乘客的滿意度。

3 高鐵通信技術(shù)存在的常見問題
3.1 通信質(zhì)量問題
高鐵運(yùn)行中，地區(qū)與地區(qū)的地理位置的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致通信信號的強(qiáng)弱不同，極易引發(fā)高鐵通信的質(zhì)量。如接通率低、網(wǎng)速慢、切換轉(zhuǎn)換問題、掉線率高及話務(wù)接通信號差等等問題，在這其中最難的問題莫過于高速切換， 因?yàn)楦咚勹F路在經(jīng)過一個地區(qū)位置時，它的信號也會進(jìn)行切換，使移動通信的網(wǎng)絡(luò)信號薄弱，多次出現(xiàn)通信上的失敗。
3.2 多普勒效應(yīng)

相對普通鐵路對通信技術(shù)的要求，高鐵的技術(shù)要求很高，所以就會出現(xiàn)很多的問題。多普勒效應(yīng)就是其中一個問題，較多發(fā)生在高速移動的環(huán)境中，那在低速環(huán)境中就是影響甚微。在高鐵的運(yùn)行中，如果對多普勒效應(yīng)處理不當(dāng)，間接會影響到頻率的容差及無線列調(diào)，影響到了高鐵通信運(yùn)行系統(tǒng)，會產(chǎn)生不良影響。

4 高鐵通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著3G 及4G 技術(shù)的不斷發(fā)展，移動寬帶的時代已經(jīng)來臨。同時無線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展更為我們帶來便利，我們用手機(jī)上網(wǎng)更為快捷。但在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，3G 移動網(wǎng)絡(luò)有著典型的頻譜效率不高的缺陷， 其標(biāo)準(zhǔn)化組織就在原有框架的基礎(chǔ)上提出了3G 網(wǎng)絡(luò)的分組接入技術(shù)， 從而大大提升了3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載速率。隨著高鐵通信技術(shù)的不斷發(fā)展，可以借鑒學(xué)習(xí)3G、4G技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，以至高鐵通信技術(shù)更快更好地實(shí)現(xiàn)通信快捷暢通，提供給乘客更優(yōu)質(zhì)的通信體驗(yàn)。

總之，我國高鐵的快速發(fā)展，給我們交通上注入活力，對通信技術(shù)的要求也是越來越高。在高鐵上通信技術(shù)的運(yùn)用，未來高鐵的通信業(yè)務(wù)發(fā)展需求會不斷擴(kuò)大， 未來的高鐵速度也會進(jìn)一步提升。因此對通信技術(shù)提出了更嚴(yán)格要求，只有在高鐵領(lǐng)域通信技術(shù)的演進(jìn)中，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，把握發(fā)展方向，創(chuàng)新提高通信技術(shù)，才會使高鐵通信技術(shù)更有利于人們的信息傳遞，使高鐵系統(tǒng)更穩(wěn)定發(fā)展。