铁路无线通信发展现状及趋势如何？

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1994 年，GSM 被 UIC 选定为车地无线通信系统。GSM-R 源自欧洲综合铁路无线电增强网络（EIRNEN），由 ETSI 标准化和增强。其频段 876-880 兆赫（列车到地面）和 921-925 兆赫（地面到列车）由欧洲联盟（欧盟）分配。 欧盟从 1997 年开始部署 GSM-R 网络，目前已部署 GSM-R 铁路线 10 万多公里。中国也从 21 世纪初引入 GSM-R 技术，并部署了超过 6.5 万公里的 GSM-R 铁路线。这些可靠、安全、成熟的商业网络见证了 GSM-R 20 多 年的成功。 然而，作为定制的铁路 GSM 系统，GSM-R 生态系统受电信行业生命周期的强影响。经过了 20 多年的发展， GSM 产业已经进入生命周期末期，全球各国主流运营商已开始逐步停止 GSM 网络建设，并启动 GSM 退网。可以预 见，基于 GSM 技术制式的 GSM-R 也即将面临产业生命周期到期的局面。

此外，GSM-R 只有 5.6MHz 带宽，且频点须错开部署，业务承载能力有限，仅能满足最基本的语音列调和列控 业务传输要求，没有额外业务的容量，无法灵活部署如铁路多媒体调度通信、铁路基础设施智能管理、轨旁物联网、 预测维护、客运业务信息传输等增值业务。 虽然 2013 年欧洲和中国引入了基于 IP 的 GPRS，进一步扩大 GSM-R 的数据容量，但由于两个根本原因，GPRS 关键业务没有成功商用。首先，GPRS“尽力而为”的数据承载能力不能保证铁路行业的高 QoS 要求。其次，窄带本 身也限制了 GPRS 的使用。因此，GPRS 的应用场景仅限于非安全、不连续、小数据包业务。同时，基于移动闭塞的 新型列车控制系统也对车地无线通信系统的带宽提出了更高的要求。 综上所述，铁路行业亟需新的宽带无线通信系统满足激增的应用需求。

随着铁路信息技术的发展，多媒体调度通信、基于移动闭塞的列控系统、列车车况实时监测、智能运维、铁路 物联网等各种新业务需求不断涌现，GSM-R 的带宽与时延逐渐无法满足需求。 2012 年，UIC 成立 FRMCS 项目组，启动下一代铁路移动通信系统研究。FRMCS 项目成立了三个工作组。功 能工作组负责制定用户需求和功能需求。架构与技术工作组负责制定系统需求和技术方案。频率工作组负责研究 FRMCS 的频率相关主题。 2019 年，UIC 发布了 FRMCS 用户需求规范（UGS）v4.0.0。功能需求规范（FRS v0.5.0）和系统需求规范（SRS v0.5.0）的第一个完整版本已发布。2023 年第一季度，UIC 发布了 TOBA FRS v1.0.0 和 FRMCS SRS v1.0.0。同时， UIC 也计划在 2024 年第一季度发布 FRMCS v2.0。

由于 FRMCS 使用 3GPP 技术，FRMCS 的基本要求也将纳入 3GPP。2016 年，ETSI 和 3GPP 启动铁路业务需求 与已完成的 Rel-14 规范的差距分析。并从 Rel-15 开始，结合铁路业务需求对基于 LTE 的关键业务进行了进一步补充 和完善。 FRMCS 的架构也利于铁路业务的发展。与 GSM-R 不同，FRMCS 采用三层架构，由应用层、业务层和传输层组 成，每个层都与其他层解耦，这给每层的业务升级或扩容带来更高的灵活性。新架构有效促进了铁路应用的扩展（如 管理可视化、预测维护、入侵报警、精确定位、数字地图、灾难报警等）。

对于 FRMCS 的频率选择，作为 UIC 的成员，欧盟铁路组织拥有庞大的互联铁路网，他们对 FRMCS 可能使用的 频段进行了大量研究。根据欧盟委员会下属的无线频率委员会（RSC）发布的决议，在目前 GSM-R 的 2×4MHz 频 率资源的基础上，将 FRMCS 频率扩展为 2×5.6MHz（874.4-880/919.4-925MHz）。同时使用 1900-1910MHz 的 10MHz 频段作为 900MHz 频段的补充。 在 2022 年 1 月 1 日之前，成员国应指定并在非排他性基础上提供铁路移动无线电的配对频段 874,4-880,0 MHz 和 919,4-925,0MHz； 欧盟成员国最迟应在 2025 年 1 月 1 日之前，根据国家需求，指定并在非排他性的基础上提供铁路移动无线 电的非配对频段 1900-1910MHz。