中/歐/韓均采用1GHz以下頻段 - 鐵路通訊進入4G時代 2022年推LTE-R標準

中/歐/韓均采用1GHz以下頻段

當GSM技術(shù)確立為鐵路無線通信技術(shù)之后，選定一個共同的頻段能夠通行各個國家成為鐵路無線通信系統(tǒng)運行的關鍵要素。 以往鐵路通訊系統(tǒng)已使用的450/460MHz頻段，已無足夠的帶寬滿足未來無線電應用。 因此1995年ETSI （European Telecommunications Standards Institute）在UIC委托下，衡量無線電傳播和系統(tǒng)可用性等諸多原因，900MHz頻段被證明是最合適的頻段， 為GSM-R規(guī)劃了876~880 MHz（上行鏈路）和921~925 MHz（下行鏈路）兩個頻段。

為了提供更多應用、更高質(zhì)量于高速鐵路（High Speed Rail，HSR）的通訊，LTE-R頻率的選擇為至關重要，包括歐洲鐵路局（ERA）、中國鐵路和UIC都已著手討論HSR使用的頻譜分配。

目前，大多數(shù)已商轉(zhuǎn)的LTE系統(tǒng)大多運行在1GHz以上的頻段，例如1.8GHz、2.1GHz、2.3GHz和2.6GHz等，低頻段700~900MHz在部份國家亦有商轉(zhuǎn)。 以頻譜特性而言，高頻譜有較大的帶寬，可提供較高傳輸流量有助傳輸速率的提升，低頻譜則可提供較長距離的覆蓋。

LTE-R若運行在高頻譜，則基站建置密度要求較高，因為高頻譜有較高的傳播損耗、較嚴重的訊息接收衰落，因此LTE-R基地臺之間的距離必須小于2公里，如此將導致基地臺數(shù)增加、投資成本激增，基地臺間的頻率也必須頻繁地切換。 有鑒于此，低頻頻譜如450~470MHz、800~900MHz和1.4GHz也被廣泛考慮提供給LTE-R使用，其中450~470MHz一直被鐵路業(yè)使用、900MHz用于GSM-R，因此這兩個頻率最可能繼續(xù)延用于LTE-R （表1）。

以中國為例，450~470MHz早用于中央黨政機關、軍隊、鐵路、公安等部門通訊和一些企事業(yè)單位的指揮調(diào)度系統(tǒng)的通訊頻率。 450MHz由于頻段低，傳播損耗小，繞射能力強，采用相同數(shù)量的基地臺，可以覆蓋更大范圍。 相同的發(fā)射功率和傳播條件下，同樣是運行FDD-LTE技術(shù)，450MHz的覆蓋距離約是1.8GHz的3.5倍，覆蓋同樣區(qū)域的行動通訊網(wǎng)絡，使用450 MHz頻段所需要的基地臺數(shù)量僅為1.8GHz的8.3%， 非常適合于鐵路通訊建設，因此中國鐵路局評估沿用450~470MHz運轉(zhuǎn)LTE-R。

歐洲方面，UIC在其所公布的FRMCS中表示，LTE-R要建立在當前GSM-R的基礎上，以重復利用已投資的基礎設施，如此可以節(jié)省高額的布建成本;再者，鐵路公司也考慮繼續(xù)使用現(xiàn)有的GSM-R系統(tǒng)，屆時平滑升級至LTE-R。 因此，1GHz以下的頻譜在歐洲被視為具有高度成本效益的選擇將優(yōu)先被采用。 而在韓國方面，因全國性的PS-LTE（Public safety-LTE）網(wǎng)絡已閞始布建，并且運轉(zhuǎn)于700MHz，因此與PS-LTE同步進行的LTE-R也運行于700MHz。

在UIC還沒定下全球LTE-R標準之前，韓國先自行開發(fā)，將第四代LTE應用于國家鐵路平臺，于2014年就開始進行LTE-R相關技術(shù)的發(fā)展，韓國政府計劃在全國范圍內(nèi)建立并安裝LTE-R基站，投資預算達16億美元， 到2025年覆蓋全國鐵路網(wǎng)總長約5，000公里。