铁路下一代移动通信系统业务需求分析

GSM-R技术在我国铁路移动通信中的发展分析

ＧＳＭ－Ｒ无线基站分布。２．４合宁客运专线
合宁客运专线是国家快速铁路网的重要组成部分，于２００８年建成通车。合宁沿线ＧＳＭ— Ｒ系统设置基站设备和弱区覆盖设备，动车组和机车配备机车综合通信设备，同时在国内首次使用５００米无缝线路跨区间长轨条铺设。根据测试，合宁线动车组列车最高时速达到２８２公里，创下中国铁路速度新纪录。２．５京津城际轨道工程京津城际铁路是中国建成的第二条高标准铁路客运专线，ＧＳＭ— Ｒ作为该工程核心技术之一，在沿线提供无线网络覆盖，满足列车运行高达３５０公里的时速要求，并能为传送列车调度命令及控制信息提供无线数据传输通道，为站间维护人员与列车工作人员提供无线语音及数据通信服务。
用同站址双基站和基站交织两种无线覆盖方式混合组网，满足了不同地理环境的网络可
１ＧＳＭ — Ｒ技术优势
ＧＳＭ－Ｒ是专门为铁路安全运输设计的专用无线通信系统，将现有铁路移动通信业务融合到统一的综合网络平台上，能灵活实现专网中的语音调度和数据业务，满足高速列车和一般列车之间通信的要求。由于ＧＳＭ－Ｒ从成熟的ＧＳＭ技术和市场中获益，因此具有较大的发展空间。ＧＳＭ－Ｒ技术的优势有以下几点：第一，ＧｓＭ —Ｒ借助成熟的ＧｓＭ平台，其无线网络规划保留了ＧＳＭ的大体结构，设备由标准化的设备改进而成，且绝大多数软硬件都在现网中得到检验 …，因此ＧＳＭ— Ｒ从一开始就具有技术完善、性能可靠的优点。另一方面，ＧＳＭ－Ｒ在ＧＳＭ基础上进行最低限度的改进即可，故整个ＧＳＭ－Ｒ系统价格低廉、经济高效。第二，ＧＳＭ— Ｒ是专门为铁路应用而开发的数字专用移动通信系统，除了具有公网ＧＳＭ系统的一般业务如漫游、越区切换等，还针对铁路运输中无线列车调度、列车控制、高速接入等要求，提供铁路各类基础应用和特色业务，同时引入通用无线发展业务（ＧＰＲＳ），可以作为信号及列控系统的传输平台。第三，自１９９４年我国确立ＧＳＭ－Ｒ技术作为下一代铁路专用移动通信系统开始，到目前已经积累了大量经验，并取得了骄人的成绩。在铁道部的大力推动下，组织了我国ＧＳＭ－Ｒ网络设备的互联互通测试工作，并根据测试结果制定了ＧＳＭ－Ｒ￣Ｎ关标准和规范，使ＧＳＭ— Ｒ更好的服务于中国铁路。

铁路信号系统的发展与展望

无线通信技术
无线通信技术在铁路信号系统中发挥着重要作用，用于列车控制、调度指挥、车站作业和旅客服务等多个方面。
无线通信技术的发展使得铁路信号系统能够实现快速、可靠和实时的信息传输，提高了系统的可靠性和安全性。
人工智能与机器学习在铁路信号系统中的应用
人工智能和机器学习技术在铁路信号系统中的应用正在逐渐普及，例如用于故障诊断、预测维护和智能调度等方面。
信号设备国产化
中国铁路积极推动信号设备国产化，自主研发了一系列具有自主知识产权的信号设备，提高了信号系统的可靠性和安全性。
国际铁路组织在铁路信号系统发展中的贡献与经验
国际铁路联盟（UIC）
UIC致力于推动全球铁路信号系统的标准化和互通性，促进各国铁路信号系统的协调发展。
欧洲铁路交通管理（ERTMS）
简单机械装置
随着铁路运输的发展，开始出现了一些简单的机械装置，如转辙器和道岔控制器等，用于控制列车运行。
机械信号阶段
机械信号系统
机械信号系统开始出现，通过机械方式显示列车信号，如臂板信号机等。
列车运行监控
机械信号系统开始配备列车运行监控设备，能够对列车进行追踪和记录。
电气化信号阶段
电气化信号系统
铁路信号系统的发展与展望
contents
目录
• 铁路信号系统概述 • 铁路信号系统的发展历程 • 铁路信号系统的技术进步 • 铁路信号系统的未来展望 • 新一代铁路信号系统的实践与探索
01
铁路信号系统概述
定义与功能
定义
铁路信号系统是用于指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的重要设施。
05
新一代铁路信号系统的实践与探索
中国铁路信号系统的现代化进程

211014239_5G-R基站间距研究及海外工程实证分析

技术装备5G-R基站间距研究及海外工程实证分析刘刚1，葛伟涛2（1.中交铁道设计研究总院有限公司市场二部，北京100166；2.中国铁路设计集团有限公司电化电信工程设计研究院，天津300308）摘要：当前海外多国已经开展铁路5G专用移动通信（5G-R）即下一代铁路移动通信系统（FRMCS）的应用研究，基站间距的问题亟待解决，铁路原采用的无线模型已不再适用。

从基础理论入手，通过确定模型、选取参数、路损计算、链路预算等研究，得出基站间距的理论值，并与海外5G-R的试验值比较，剖析天线挂高、基站接收能力、小区边缘速率等关键特性，得出5G-R基站间距结果。

将基础理论与工程实践相结合，对部署5G-R提供有力参考。

关键词：5G-R；基站间距；路损计算；链路预算；实证分析中图分类号：U285.2 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）03-0083-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2022.10.09.0011 研究背景2000年，欧洲铁路开始部署铁路数字移动通信系统（GSM-R），至今已在世界各地成功应用20年。

随着铁路数字化、信息化应用的日益增多，基于2G制式的GSM-R难以满足未来铁路发展需要。

而且，GSM-R 产品线也进入末期，预计将在2027年停产。

为此，国际铁路联盟（UIC）于2012年开始下一代铁路移动通信系统（FRMCS）的研究，2020年11月欧盟资助5G-RAIL项目正式启动。

UIC的5G-R项目设若干内部工作组：功能工作组、架构和技术工作组、频率工作组、车载设备技术架构组等［1］。

同时，UIC还与外部机构如欧洲电信标准化协会（ETSI）、第三代合作伙伴计划（3GPP）、德国铁路（DB）、瑞士铁路（SBB）、法国铁路（SNCF）、奥地利铁路（OBB）、欧盟电子通信委员会（ECC）、爱立信公司、诺基亚公司等展开合作。

目前，已经发布了5G-R用户需求规范（URS）、第1版功能需求规范（FRS）、第1版系统需求规范（SRS）［2］、TR 103.459系统架构、TR 103.554性能仿真，并吸纳了3GPP 38.101 Release 16、Release 17等重要成果。

铁路下一代移动通信技术LTE-R应用的探讨

Ｌ
１．８（强玉ｚ、２－３Ｇ｝Ｉｚ、２．６ＧＨｚ
１．２５Ｍｌ－Ｉｚ、１．６Ｍｌｔｚ、２．５Ｍｌｔｚ、５
ＧＳＭ．Ｒ
哪ｖ Ⅱ ｛Ｚ２ｏ０
铁路移动通信的总体需求，国际铁路联盟（ｕＩｃ）在２０１０年ｌ２月召开的第七届世界高速铁路大会上，明确指出：高速铁路移
ＣＳＤ数据速率为９．６ｋｂｉ￣ｓ。ＧＰＲＳ
数据速率为１７０ｋｂｌｔ／ｓ０．２
ｌＯＯｍｓ以下
盛频谱效率
最大时延
２
５００ｍｓ
ＯＦＤＭ是ＬＴＥ空中接口下行链路采用的传输技术。为了降低发射终端的峰均功率比，降低终端成本及功耗，ＬＴＥ空中接口上行链路采用单载波．频分复用技术（ＳＣ．ＦＤＭＡ）。ＳＣ．ＦＤＭＡ具体采用ＤＦＴ－Ｓ．ＯＦＤＭ技术来实现，该技术是在
（天津铁道职业技术学院，天津３００２４０）
摘要：ＬＴＥ．Ｒ是国际铁路联盟（ＵＩＣ）确定的铁路下一代宽带移动通信系统，它具有高速率、低时延、高移动和高安全性等
特点。文章对ＬＴＥ．Ｒ的系统性能、关键技术、网络结构以及ＬＴＥ．Ｒ在铁路的业务应用进行了探讨。关键词：ＧＳＭ．Ｒ；ＬＴＥ．Ｒ；ＯＦＤＭ；ＭＩＭＯ；高阶调制技术；ｅＮｏｄｅＢ；ＥＰＣ中图分类号：ＴＮ９２９．５文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－ｌ１３１（２０１４）０２－０１７４ — ０３技术能有效抑制多径时延带来的码问干扰和频率选择性衰落。ＯＦＤＭ的主要思想是将高速率信息转换成若干个并行的低速率子数据流，分别调制到正交的子载波上进行传输；接收端用

基于MRR调度的认知LTE-R基站和服务类型值优先队列管理

基于MRR调度的认知LTE-R基站和服务类型值优先队列管理邓宏宇;汪一鸣;吴澄【摘要】利用认知无线电技术在长期演进铁路(LTE-R)通信系统中构建认知无线网络,提出认知LTE-R基站网络架构和MRR调度算法,用以提高铁路专网频谱利用率.特别针对单一车载网关中认知LTE-R基站的先入先出队列策略造成次用户的实时业务的时延过大问题,提出基于服务类型值优先的认知LTE-R基站队列管理策略.该策略优先将服务类型值大的分组送出队列,从而达到优先服务实时业务的目的.仿真结果表明,在保障车地正常通信的前提下,构建的认知LTE-R基站能为旅客提供额外互联网接入链路,提高了长期演进铁路通信系统频谱的利用率.此外,基于服务类型值优先的队列管理策略可以有效地减少旅客实时业务的时延.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】11页(P80-90)【关键词】长期演进铁路通信系统;认知无线电网络;认知LTE-R基站;车载网关;服务类型【作者】邓宏宇;汪一鸣;吴澄【作者单位】苏州大学轨道交通学院,江苏苏州215006;苏州大学轨道交通学院,江苏苏州215006;苏州大学轨道交通学院,江苏苏州215006【正文语种】中文【中图分类】TN929近年来，高铁、地铁和有轨电车等轨道交通得到了快速的发展。

研究表明，美国已经提出建设高铁的计划，而我国高铁总里程到2020年将突破18 000 km[1]。

目前，铁路通信系统大多使用基于GSM通信的ETCS（European train control system，欧洲列车控制系统）技术，也就是GSM-R（GSM-railway，铁路数字移动）通信系统。

但GSM-R数据承载能力弱，不能满足日益蓬勃的铁路业务的发展需求，且不能给旅客提供便捷的宽带无线接入服务等[2-3]。

作为当前主流的宽带无线通信技术，LTE具有较高的数据速率和频谱效率。

全IP的扁平化网络架构使其网络时延大大减少，1 ms的TTI（time transmission interval，传输时间间隔）使其能处理更多的网络通信数据[4]，采用MIMO （multiple input multiple output，多输入多输出）技术后能够获得更快的速率。

5G承载未来列控系统业务方案综述

2021年4月第57卷第4期铁道通信信号Railway municationApril 2021Vol. 57 No. 4L雜•跳j5G承载未来列控系统业务方案综述冯凯程剑锋岳林李昂摘要：发展；5G是我国重要的战略部署，基于5G的铁路列控系统研究是当前的热点研究内容之一。

本文对5G铁路应用研究的最新现状作出综述；结合我国未来列控系统的发展趋势，提出未来各类列控系统业务与5G技术相适配的设计方案；针对5G承栽列控业务的相关问题进行了分析。

该研究对我国50铁路专网的建设和未来列控系统的应用发展具有一定的参考意义。

关键词：第五代移动通信技术；未来列控系统业务；车车通信；全自动运行中图分类号：U284.48 文献标识码：ADOI：10. 13879/j.issn. 1000-7458. 2021-04. 21005Abstract：The development of 5G is an important strategic deployment in China and the railway train control system based on 5G is a hot research topics.The status quo of5G application in railway is reviewed.According to the development trend of China^future train control system,the design scheme of the services of future train control system that are adaptive to5G technology is put forward.Besides,the problems related to 5G solution to the services of train control system are analyzed.Our study has certain significance in providing reference for the construction of private 5G network for railway and the application development of future train control system.Keywords:5G；Future train control system service；Train-t〇-train communication；FAQ发展5G是我国重要的战略部署，积极稳妥推进5G网络建设，培育更多行业应用是深化5G应用发展的总趋势。

浅析铁路新一代无线通信技术LTE-R的应用及发展

浅析铁路新一代无线通信技术LTE-R的应用及发展刘玥琛摘要：不断发展的无线通信技术在铁路领域的应用，将不断优化铁路运能，对促进中国经济全面可持续发展具有深远意义。

现有的GSM-R技术在抗干扰性、传输速率、容量和频谱限制、发展前景等方面均具有的局限性，本文对下一代国际先进且符合铁路运营规律的专用通信LTE-R 技术进行了研究，并对其性能、核心技术进行了详细分析。

综述了LTE-R技术目前的研究实践以及未来中国铁路经济的发展方向。

关键词：无线通信GSM-R LTE-R 局限MIMO OFDM 演进1 引言作为目前我国铁路移动通信的主要应用技术，GSM-R技术以3GPP标准制式为基础，凭借其良好的组呼、强插，位置寻址及功能寻址等特性，能够迅速准确的诊断、传输数据信息，进而承载了大量的数据业务和语音通信业务，在我国得到了良好的发展和完善。

但是，随着全球经济一体化趋势的渐进和中国经济的强势崛起，高速铁路的发展也越来越迅速。

为了满足乘客对高质量、高带宽通信业务的需求，国际铁路联盟提出了将现有窄带铁路列控系统(GSM-R)向未来基于LTE的宽带铁路通信系统(LTE-R)平滑演进的方案。

[1]2 GSM-R的局限性分析虽然GSM-R技术在我国得到了快速的发展和应用，但是作为第二代移动通信技术，GSM-R系统的电路域数据业务仅为2 400～9600bit/s，分组域数据业务的速率也仅能达到一百多kbit/s，它的频谱利用率和承载的数据速率也较低。

这使得现有基于GSM-R的平台对承载视频监控、视频会议、铁路旅客移动信息服务等宽带业务的难度非常大。

[2]图1 GSM—R网络结构2.1 存在干扰问题由于GSM-R网络与公众电信网络共用900 MHz(E-GSM)频段，因此GSM-R网络容易受到网外电磁干扰进而影响服务质量，尤其对列控业务存在非常明显的安全隐患。

2.2 传输速率受限虽然目前GSM-R网络中的CSD和GPRS业务能够提供列控和非安全数据业务的承载服务，但作为窄宽通信技术，其数据传输速率有限。

铁路LTE-R网络MCPTT的应用研究

檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾［14］刘衍琦，詹福宇．Matlab 图像与视频处理实用案例详解［M ］．北京：电子工业出版社，2015．［15］汪秦峰．基于直方图均衡化和Ｒetinex 的图像去雾算法研究［D ］．西安：西北大学，2016：25-35．［16］曹永妹，张尤赛．图像去雾的小波域Ｒetinex 算法［J ］．江苏科技大学学报（自然科学版），2014，28（1）：50-55，62．［17］甘玉泉，汶德胜，王乐，等．暗通道自然灾害遥感图像去雾［J ］．光子学报，2015，44（6）：53-57．［18］胡伟，袁国栋，董朝，等．基于暗通道优先的单幅图像去雾新方法［J ］．计算机研究与发展，2010，47（12）：21322140．［19］杜以清．基于暗原色先验与Ｒetinex 的图像去雾算法及改进［D ］．西安：西北师范大学，2015：34．［20］张驰宇，贾银亮，梁康武．基于暗通道的单幅图像快速去雾算法［J ］．电子测量技术，2017，40（10）：143147．［21］韩宇，王旭，阳曲．雾霾降质图像去雾算法的研究［J ］．科技与创新，2017（4）：2829．收稿日期：20180811；修回日期：20180826基金项目：中国铁路总公司重大课题（2017X013-A ）作者简介：李春铎（1994—），女，硕士研究生，主要从事铁路通信研究工作，E-mail ：790975197@qq．com 。

第63卷第6期2019年6月铁道标准设计ＲAILWAYSTANDAＲDDESIGNVol．63No．6Jun．2019文章编号：1004－2954（2019）06－0164－05铁路LTE －Ｒ网络MCPTT 的应用研究李春铎1，李辉2，蔺伟2（1.中国铁道科学研究院研究生部，北京100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京100081）摘要：因现网调度语音通信系统的局限性，将基于LTE 标准的MCPTT （Mission Critical Push to Talk ）应用到下一代铁路移动通信系统LTE-Ｒ中。

LTE-R系统架构研究

LTE-R系统架构研究王　芳1，2 邸士萍1(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)摘要：简要介绍国内外铁路下一代移动通信系统的研究现状，提出我国的L T E-R系统架构，主要包括EPC系统、无线接入网和用户设备。

为实现语音业务，重点分析EPC的构成，引入IMS系统。

对无线接入网的组成进行描述，并提出用户设备的分类和功能需求。

对LTE-R系统架构研究具有参考意义。

关键词：LTE-R；系统架构；EPC；无线；用户设备Abstract: This paper briefly introduces the research status of the next generation mobile communication system for railways at home and abroad, and puts forward Chinese LTE-R system architecture, including EPC system, radio access network and user equipment. In order to realize voice services, it analyzes the structure of EPC, introduces the IMS system and the composition of the radio access network, and proposes the classification and functional requirements of user equipment. The paper can provide significant reference for the research on LTE-R system architecture.Keywords: LTE-R; system architecture; EPC; radio; subscriber equipmentDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.0071 概述2011年12月，国际铁路联盟（International Union of Railways，UIC）在综合技术和产业等多方面因素后，于第七届高速铁路大会上明确提出，铁路移动通信系统将跨越3G技术，直接向LTE-R 发展。

5G-R系统核心网5GC组网技术和部署方案研究

2020年，国铁集团在《国铁集团关于加快推进5G技术铁路应用发展的实施意见》（铁发改［2020］144号）中明确将铁路5G专网（5G-R）作为铁路下一代移动通信发展制式，加快5G-R技术攻关，为推动新时代铁路高质量发展提供有力支撑［1］。

我国铁路通信技术发展路线与国际铁路联盟（UIC）一致，遵从国际标准化技术体系［2］，充分利用标准化技术和产业支撑条件，基于第三代合作伙伴计划（3GPP）规范的公网通用架构，结合铁路应用特点，增加铁路特定功能需要的网元，形成5G-R系统架构，聚焦关键业务和应用［3］，实现承载无线调度通信、列车运行控制、行车指挥等应用业务。

5G-R系统包括核心网、无线接入网、用户设备、应用接口/接入管理设备和运营与支撑系统。

其中，核心网为用户提供网络连接、对用户进行管理、实现业务承载，并提供到应用系统的接口。

5GC是核心网中重要的网元，是实现业务的关键，围绕铁路实际应用和场景，开展5GC组网技术和部署方案的研究十分必要，可为网络规划、工程建设提供参考。

1　5GC架构5G-R核心网包括5GC、MC（宽带集群通信）设备、DNS（域名服务器）、RADIUS（远端拨入用户验证服务）、5G-EIR（5G设备识别寄存器）、5G-IN（5G智能网）、一级NRF（网络存储功能）、一级SCP（服务通信代理）等［4］。

其中，5GC包括接入和移动管理功能（AMF）、会话管理功能（SMF）、策略控制功能（PCF）、统一数据管理（UDM）、认证服务器功能（AUSF）、短消息服务功能（SMSF）、网络切片选择功能（NSSF）、计费功能（CHF）、用户面功能（UPF）、二级NRF、二级SCP等。

5GC基于服务化架构，支持网络功能虚拟化（NFV）/软件定义网络（SDN），具有网络接入控制、注册和连接管理、移动性管理、会话管理、用户面管理、数据管理等功能。

5GC构成［5］见图1，其中虚线框内为5GC网元，虚线框外为无线接入网、用户设备等。

铁路5G关键技术分析和发展路线

铁路5G关键技术分析和发展路线王同军（中国国家铁路集团有限公司，北京100844）摘要：构建铁路5G智能联接，是实现智能铁路各要素全面感知、泛在互联、融合处理的关键和基础，是铁路高质量发展的迫切需要。

在智能建造、智能装备和智能运营等领域的移动通信应用需求日益增长，5G集成了多种先进的通信信息技术，具有多元化、宽带化、泛在化等特点，适合铁路多场景应用需要。

在铁路5G发展过程中，无线频率、技术成熟度、产业周期、技术经济性、网络安全等是重点考虑的关键性因素，需要通过技术和管理创新化解制约条件。

发展铁路5G专网时，应秉持新发展理念，坚持创新驱动、协调有序、开放融合、合作共享的原则，强化顶层设计，统筹规划、分步实施。

关键词：智能铁路；移动通信；铁路5G；发展路线中图分类号：U285文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）11-0001-09 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.0010引言2020年3月，党中央提出关于加快5G网络等新型基础设施建设的决策部署，各行各业加速向数字化和智能化转型。

据统计，2019年我国数字经济增加值35.8万亿元，对GDP增长贡献率为67.7%［1］。

铁路作为最大的传统基础设施行业，是国民经济大动脉、重大民生工程和综合交通运输体系骨干，是国家基础性、服务性和支柱型重要产业。

如何将铁路发展与数字新基建融合，既是新时代提出的要求，也是铁路自身提升效率效益、保持高质量发展的迫切需要。

发展智能铁路，在现有物理铁路网基础上，综合应用云、物、大、智、移、定位等多种新型技术，是实现铁路从传统基建向新基建转型升级的必然选择。

智能高铁不是先进智能技术与控制技术在高铁各专业独立应用的简单叠加，而是通过不同业务领域、面向高铁生命周期不同阶段信息系统的集成融合［2］，物理高铁与数字技术协同融合，共同构建智能高铁。

智能高铁概括为“一核三翼”［3］，实现“智能高铁大脑平台”这一核心与智能建造、智能装备、智能运营3个“翅膀”以及铁路现场各子系统之间的智能联接，是实现高铁移动装备、固定基础设施及内外部环境信息的全面感知、泛在互联、融合处理［3］的关键和基础。

铁路5G-R无线接入网组网方案

铁路5G-R无线接入网组网方案葛伟涛，冯敬然，周敏，杨琪，李珉璇（中国铁路设计集团有限公司，天津 300308）摘要：普速铁路和高速铁路建设标准不同，5G-R 的覆盖方案也不尽相同。

针对普速铁路和高速铁路不同场景，对铁路沿线隧道和非隧道区域的5G -R 无线接入网组网方案进行研究，分别分析设置电桥和不设置电桥两种方案的优缺点，并给出建议方案，以供铁路5G -R 网络规划借鉴参考。

关键词：下一代铁路专用移动通信网络；5G-R ；无线接入网；组网方案中图分类号：U285 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2022)06-0059-05Networking Scheme of Railway 5G-R Wireless Access NetworkGe Weitao, Feng Jingran, Zhou Min, Yang Qi, Li Minxuan(China Railway Design Corporation, Tianjin 300308, China)Abstract: The construction standards of conventional and high speed railways are different, andthe coverage schemes of 5G-R are also different. Aiming at different scenarios such as conventional railway and high speed railway, this paper studies the networking scheme of 5G-R wireless access network in tunnel and non-tunnel areas along the railway lines, respectively analyzes the advantages and disadvantages of the two schemes with and without bridge, and proposes the scheme for reference for railway 5G-R network planning.Keywords: next generation railway dedicated mobile communication network; 5G-R; wireless access network; networking schemeDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2022.06.012收稿日期：2021-08-31；修回日期：2022-03-01基金项目：中国铁路设计集团有限公司重点课题项目（2020YY240811）第一作者：葛伟涛（1989—），男，高级工程师，硕士，主要研究方向：铁路专用无线通信，邮箱：*****************。

5G在智能高铁中的应用

5G在智能高铁中的应用摘要：铁路作为我国基础交通运输骨干行业，近些年持续利用先进技术赋能铁路高质量发展，推动我国铁路向数字化铁路、智能高铁迈进。

随着铁路5G 技术研究的推进，围绕5G技术铁路应用的相关研究取得一系列进展。

现有铁路数字移动通信系统（Global System for Mobile Communications-Railway，GSM-R）主要承载语音调度、列控、调度命令、无线车次号校核等窄带业务，已无法满足业务智能化发展的需求。

2020年8月，中国国家铁路集团有限公司出台《新时代交通强国铁路先行规划纲要》，明确提出自主研发新型智能列控系统、智能综合调度指挥系统以及新一代铁路移动通信系统，加大5G通信网络、大数据、区块链、物联网等新型基础设施建设应用，构建泛在先进、安全高效的现代铁路信息基础设施体系。

因此，作为智能高铁极其重要的信息基础设施，有必要对5G在智能高铁中的应用进行深入研究。

关键词：5G；智能高铁；融合应用引言智能高铁系统作为一个涵盖建造、装备、运营多个业务领域，由多个子系统构成的复杂信息物理系统，集成大量的感知、连接、监测、控制、管理功能，融合海量的时间、空间、静态、动态信息，其通信需求也是广泛多样、无处不在。

因此，5G技术是增强智能高铁全面感知和泛在互联能力的重要手段，在智能高铁中具备丰富的应用场景。

研究智能高铁5G总体应用架构，推进“5G+高铁”领域的应用示范，对于进一步巩固我国在智能高铁领域的国际领跑优势，实施“一带一路”倡议和中国铁路“走出去”战略具有重要意义。

1、智能高铁5G应用需求3GPP为5G定义了增强移动宽带、海量机器类通信和超高可靠低时延通信三大应用场景。

随着国内高铁向智能化方向飞速发展，铁路运输生产的业务需求已发生巨大而深刻的变化，列车运行自主化、运营维护智能化、乘客出行人性化、应急防灾高效化，提升建设运营管理效率，改善乘客出行体验成为新的发展目标。

智能高铁在下一代列控系统、列车多媒体调度指挥、超视距灾害监控、列车运行状态监测、智能运维、智能运营、车载高清视频实时回传、车载PIS、车载Wi-Fi等方面提出了全新的业务需求。

5G高铁隧道覆盖方式分析

5G高铁隧道覆盖方式分析【摘要】5G技术的发展已经深入到高铁隧道覆盖领域，为提升旅客的通信体验提供了新的可能性。

本文通过分析高铁隧道覆盖的需求，比较了现有的覆盖技术和方案，探讨了5G技术在高铁隧道中的应用以及优化方案。

在成本与效益分析中，我们发现5G技术能够提供更快速、更稳定的网络连接，从而改善乘客的通信体验。

未来，5G高铁隧道覆盖方式可能会借助更多智能化技术的应用，进一步提升用户体验。

本文对5G高铁隧道覆盖方式的未来发展方向进行了展望，并总结了目前的技术现状，为相关领域的研究和实践提供了一定的参考价值。

【关键词】5G、高铁、隧道、覆盖需求、技术比较、应用、优化方案、成本效益、发展方向、总结展望。

1. 引言1.1 5G高铁隧道覆盖方式分析5G高铁隧道覆盖方式分析是当前移动通信领域的热点问题之一。

随着高铁网络的不断扩张和5G技术的商用推广，如何在高铁隧道中实现稳定、高效的通信覆盖成为了工程师们面临的挑战。

5G作为第五代移动通信技术，其高速率、低时延和大连接性能使其在高铁隧道覆盖中拥有巨大潜力。

针对高铁隧道覆盖需求的分析，需要考虑高铁列车高速运行对信号传输的影响、隧道内部地形的复杂性以及用户对通信质量的要求等因素。

为了实现全面覆盖，目前存在多种覆盖技术和方案，如室内分布式天馈系统、微基站布局等。

这些方案在实际应用中存在一定的局限性，需要不断改进和优化。

结合5G技术的特点和高铁隧道的实际情况，可以探讨5G在高铁隧道中的应用方式。

通过强化信号覆盖、优化网络架构和提升传输效率，可以实现更稳定、快速的通信服务。

在优化方案方面，需考虑信号干扰、网络容量等因素，提高覆盖质量和用户体验。

对5G高铁隧道覆盖方式进行成本与效益分析，评估投资回报和综合效益。

展望未来发展方向，提出更加智能化、高效化的覆盖方案，并总结本文研究成果，为相关领域的研究和实践提供参考。

2. 正文2.1 高铁隧道覆盖需求分析高铁隧道作为高速铁路重要组成部分，具有连接城市、提高交通效率的重要作用。

5G技术在城市轨道交通中的应用

I G I T C W技术应用Technology Application126DIGITCW2023.091 需求分析车地无线通信系统主要针对列车的控制系统、运行状态、集群调度、视频监控、列车运维等多个方面进行信息数据传输[1]，从而实现与列车信号、列车调度、列车维修等多个主体之间安全、稳定、可靠的信息数据传输，最终达到地铁站内各个列车稳定运行的目标（如表1所示）。

通常情况下，该系统会依靠多项信息技术手段来实现不同的业务需求，如采用TETRA 技术实现列车集群调度，采用CBTC 技术完成交通通信信号业务，采用IPSAN 技术实现视频监控等业务。

当前随着城市轨道交通的不断发展，无论是地铁线路还是客流量都在逐渐增多，加之智慧城市轨道的发展，此前业务需求已无法满足当前的车地无线通信需求。

另外，随着我国铁路运营里程数的逐年增长，对列车的安全状态监测、故障预警分析以及故障诊断功能等多个方面的重要性也随之增加。

因此，保障地铁列车能够安全运行就需要实现低时延、低丢包率、可靠性高、安全性强以及移动性强等特征的车的数据无线传输[2]。

表1 车地无线通信系统业务需求业务类型上行带宽需求/kbps 下行带宽需求/kbps CBTC 4×512 4×512集群调度 4×60 4×60TCMS 4×128 4×128PIS 0 4 096IMS 2×2 048 0紧急文本 4×10 4×10IPH 64 64维修业务5125125G技术在城市轨道交通中的应用苏亮1，张玮君2（1.中国移动通信集团广西有限公司，广西南宁 530023；2.华信咨询设计研究院有限公司，浙江杭州 310052）摘要：随着5G无线通信技术的不断发展，信息化建设逐渐延伸至城市轨道交通领域。

提高城市轨道交通新线建设中的车地无线通信质量，一方面能够让城市轨道交通行业快速适应新时期信息化环境的不断变化，另一方面能够极大程度上满足未来地铁业务需求。

铁路5G专网应用需求研究及部署方案

铁路5G专网应用需求研究及部署方案李斌（佳讯飞鸿（北京）智能科技研究院有限公司，北京 100044）摘要：通过对既有铁路移动通信专网现状的阐述，以及对于铁路移动通信应用需求的研究，重点提出3类铁路典型应用需求。

结合铁路运用实际，提出铁路5G专网的概念，着重讲解铁路5G专网的功能架构，在此基础上，提出3种符合当前铁路移动通信专网建设要求的铁路5G专网部署方案，通过比较各自方案的优劣势，为未来铁路移动通信网络建设提供一定的理论依据，也为“5G+铁路”的快速落地和铁路智能化发展提供了基础支撑。

关键词：铁路专网；移动通信应用需求；5G通信技术；铁路5G专网部署中图分类号：U285.5 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2021)11-0042-05Application Requirement and Deployment Scheme ofRailway 5G Private NetworkLi Bin(Jiaxun Feihong Intelligent Technology Institute Co., Ltd., Beijing 100044, China) Abstract: Through elaborating the current status of the existing railway mobile communication private network and researching the requirements of railway mobile communication applications, three typical railway application requirements are highlighted. Combined with the practical application of railway, the concept of railway 5G private network is proposed, and the functional architecture of railway 5G private network is focused on. Based on this, three deployment plans of railway 5G private network that meet the requirements of current railway mobile private network construction are proposed. The advantages and disadvantages of the respective solution provide a certain theoretical basis for the future construction of railway mobile communication networks, and also provide the basic support for the rapid landing of "5G + Railways" and the intelligent development of railways.Keywords: railway private network; mobile communication application requirements; 5G communication technology; railway 5G private network deploymentDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2021.11.0091 铁路移动通信专网发展现状目前我国铁路传统的1�0 MHz无线列调系统基本已经退出国铁干线和支线铁路无线通信市场，但是在部分地方铁路和铁路专用线上仍有应用。

铁路下一代移动通信系统制式研究

铁路下一代移动通信系统制式研究
席武夷
摘
代
赛
要：在调研铁路下一代移动通信系统业务需求，分析铁路安全保障业务、铁路运输管理业务
和乘客信息服务等三类业务的基础上，提出了铁路下一代移动通信业务发展规划；对比讨论了铁
１铁路下一代移动通信系统研究的必要性
ＧＳＭ．Ｒ作为第二代移动通信技术，得到了广
泛的应用，但其属于窄带通信系统，频谱利用率较
对铁路下一代移动通信非常重视，已经开始相关技术的研究和应用，很多研究机构和企业也积极参与其中，进展非常快。ＵＩＣ计划于２０１５～２０１７年开始铁路下一代通信系统标准的制定。我国虽然是ＵＩＣ的创始国，但由于历史原因，
２０１３年９月第４９卷
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铁道通信信号
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Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１３Ｖｏ１．４９Ｎｏ．９
第９期
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铁路通信设备及通信系统的维护保养

铁路通信设备及通信系统的维护保养摘要：从当前我国的通信技术应用状况来看，通信技术正在向着高速率低时延的方向发展。

而通过对铁路系统中通信技术与系统的应用可以看出，非战时的通信稳定和运行安全保障一样十分重要，影响到国家经济和民生的发展。

为确保铁路信号和通信系统的通畅和安全稳定运行，通信设备维修和养护成为了铁路通信领域的研究重点。

本文将结合交通应用领域以及全新5G技术的开发和建设领域做相应的研究与分析，希望能够借此实现对后续铁路通信设备维护与检修效能的有效提升。

关键词：通信设备；检修维护；铁路通信；特点分析引言智能铁路是我国铁路发展的重要方向，铁路通信作为智能铁路发展的重要基础设施和关键载体，在新时代铁路信息化、数字化和智能化需求以及信息通信发展的驱动下，正向着智能化快速演进。

5G是国家“新基建”中的建设重点，5G技术应用以及建设5G-R专用通信网络是推动新时代铁路高质量发展、实现“交通强国铁路先行”的重要基础。

与传统通信网络相比，5G-R网络在网络架构、设备制式、管理方式、业务保障要求等方面都发生了巨大变化。

作为支撑铁路智能通信及5G-R网络运行的核心，通信网运维组织体系和管控能力的数智化提升，即通信网智能运行管控中心的建设将是铁路通信运筹帷幄、决胜千里的关键。

1基于交通通信设备的维修特点分析随着近些年我国工业化发展速度的不断加快，我国交通运输的需求也进一步升级。

为满足这种在交通运输方面投入的资本越来越多，现阶段我国铁路建设的整体效率和质量相比较往年得到了显著的提升。

由于我国铁路运输干线建造迅速，在短短十几年内超越很多欧美国家位居世界第一，所以国际上有人将之称为："乘着飞机修铁路，坐着火箭铺铁轨"。

由此可见，我国的铁路建造速度相比较以往已经发生了质的变化，且受到了国内外业内人士的一致好评与肯定。

但是，在当前信息化时代的不断发展背景下，铁路建设也不再是传统的运输通道建立，同时也应当注意如何在铁路建设与交通运输中融入信息化技术。