аспирант кафедры «Электрическая связь» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I
доктор технических наук, кандидат военных наук, профессор, профессор кафедры инноватики и интегрированных систем качества Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Актуальность обусловлена одновременно техническими, отраслевыми и регуляторными факторами. Технологическая радиосвязь ‒ базовый элемент обеспечения безопасности и управляемости движением поездов; при этом действующие решения на базе GSM‑R достигают пределов по пропускной способности и функциональности. Дефицит и фрагментация спектра в диапазоне 1800 МГц, а также необходимость его совместного использования с иными радиосетями диктуют потребность в спектрально эффективных методиках планирования и снижении взаимных помех. Существующие практики радиопланирования слабо адаптированы к особенностям железных дорог, что повышает риски недополучения покрытия и невыполнения нормативов по задержкам. Предлагаемая в работе комплексная методика для LTE‑1800 TDD обеспечивает измеримое снижение взаимных помех, расширение зон устойчивой связи, выполнение требований по задержке и рациональное использование радиоспектра. Тем самым тема имеет высокую практическую значимость для проектирования железнодорожных участков и поэтапной миграции к FRMCS/5G. Основная цель исследования состоит в разработке и обосновании комплексной методики проектирования технологических сетей железнодорожной радиосвязи на базе стандарта LTE‑1800 TDD при ограниченном частотном ресурсе и жестких требованиях к надежности и задержкам.
Результаты: достигнуто снижение взаимных помех до 30 %, увеличение радиуса устойчивой связи до 15 % за счет оптимизации антенных систем, гарантировано выполнение требований к задержке сигнала <50 мс для систем управления; показана эффективность адаптивного выбора ширины полосы. Адаптивное многоэтапное планирование LTE‑1800 TDD для технологической радиосвязи на железной дороге обеспечивает измеримое улучшение помехоустойчивости, покрытия и задержек при ограниченном спектре и может служить практическим стандартом проектирования.
Научная новизна: предложена интегрированная методика с адаптивным ветвлением и набором прикладных поправочных коэффициентов для железнодорожной среды, обеспечивающая совместное выполнение требований по задержкам, устойчивости и спектральной эффективности при дефиците частотного ресурса.
Практическая значимость: методика внедрена в реальное проектирование, повышая надежность критических сервисов и эффективность использования спектра.
Relevance of the research topic is simultaneously driven by technical, industry, and regulatory factors. First, mission-critical operational radiocommunications are a fundamental element in ensuring the safety and controllability of railway infrastructure; at the same time, current GSM-R-based solutions are reaching their limits in capacity and functionality. Second, spectrum scarcity and fragmentation in the 1785–1805 MHz band, as well as the need for its coexistence with other radio networks, necessitate spectrally efficient planning methods and the reduction of mutual interference. Existing radio planning practices are generally poorly adapted to the specifics of railways, increasing the risks of coverage shortfalls, degradation of handover performance, and failure to meet latency regulations. The comprehensive methodology proposed in this study for LTE‑1800 TDD delivers measurable reductions in mutual interference, expands zones of reliable coverage, ensures compliance with <50 ms latency for critical services, and enables rational use of scarce spectrum. Accordingly, the topic has high practical relevance for the modernization of existing lines, the design of new sections, and the phased migration to FRMCS/5G.
The main objective of the study is to develop and substantiate a comprehensive methodology for designing digital systems of operational railway radiocommunications based on the LTE‑1800 TDD standard under limited spectrum resources and stringent requirements for reliability and latency.
Results: mutual interference reduced by up to 30 %, the radius of reliable coverage increased by up to 15 % through antenna system optimization, guaranteed compliance with <50 ms signal delay requirements for control systems; the effectiveness of adaptive bandwidth selection is demonstrated. Adaptive multi-stage LTE‑1800 TDD planning for operational railway communications delivers measurable improvements in interference immunity, coverage, and latency under spectrum constraints and can serve as a practical design standard.
Scientific novelty: an integrated methodology with adaptive branching and a set of application-specific correction factors for the railway environment is proposed, ensuring simultaneous fulfillment of latency, robustness, and spectral efficiency requirements amid spectrum scarcity.
Practical significance: the methodology has been implemented in real-world design practice, improving the reliability of critical services and the efficiency of spectrum use.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.