5G-R接入网基站单元设备组网可靠性分析

铁路5G-R专网的可靠性、安全性和容灾能力是铁路独特场景下组网的重要需求，基站组网方案的可靠性定量分析是5G-R组网方案设计的重要理论依据，冗余组网对5G-R基站中主要单元设备进行备份是5G-R场景下提高系统可靠性的主要方案。针对射频拉远单元（RRU）与基带处理单元（BBU）组成的基站系统和将BBU拆分为分离的集中式单元（CU）及分布式单元（DU）的基站系统，利用静态分析和动态故障树分析方法建立可靠性分析模型，定量计算2种基站系统的可靠性参数。同时，采用蒙特卡洛仿真法，建立较完备的基站设备管控和故障切换逻辑，模拟基站故障场景，对2种基站组网系统的薄弱环节进行分析。仿真结果和可靠性参数指标表明：冗余组网设计有效地提高了2种基站组网系统的可靠性，且通过交叉连接方式可以有效减小CU和DU分离部署带来的可靠性损失，验证了该冗余组网方案的可行性。     

5G-R无线通信系统承载重载铁路机车同步操控业务研究

基于对重载铁路机车同步操控业务的分析，首先提出5G-R承载机车同步操控业务的网络架构，以及核心网、无线接入网等冗余组网方式。其次从数据路由、会话和服务连续模式、IP地址分配等方面，研究机车同步操控业务在5G-R网络中的实现方式；其中数据路由可采用归属地路由方式，会话和服务连续模式建议采用SSC模式1，对于不同核心网架构给出3种IP地址分配实现方案。最后对既有重载铁路建设5G-R网络进行方案探讨，包括以大秦铁路为例，提出5G-R网络建设方案，以及机车同步操控系统地面设备和车载设备的改造方案；以朔黄线为例，提出与既有业务运用相适应的5G-R网络双网冗余组网且业务负荷分担方案。通过对5G-R系统承载重载铁路机车同步操控业务的网络架构、工程应用等研究和分析，为未来5G-R系统应用于重载铁路提供一些参考。     

5G-R基站间距研究及海外工程实证分析

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。     

铁路5G-R系统技术标准解读

铁路5G-R技术标准体系对于指导5G-R系统工程建设与运营维护,支撑5G-R系统设备制造与测试验证,实现不同厂商设备之间的互联互通,引导5G-R产业良性发展具有重要意义。为便于相关人员对铁路5G-R系统更深入地了解和运用,介绍了铁路5G-R技术标准体系的研究背景、形成过程、构建原则,以及标准体系的分类和构成;阐述了铁路5G-R技术标准研究进展情况,包括已经发布的标准规范和近期标准编制与发布计划;从标准编制过程、编写思路、标准规定的主要内容、标准发挥的主要作用等几个方面,重点对已经发布的《铁路5G专网业务和功能需求暂行规范》《铁路5G专用移动通信(5G-R)系统总体技术要求(暂行)》两项系统类标准进行了深入解读。     

5G公网铁路专用网络架构及安全部署方案

为解决5G公网网络稳定性不足，且5G-R频谱与网络资源受限的问题，通过分析3种5G专用网络部署方案的特点，并结合铁路业务对5G非公共网络组网的需求，基于公网集成非公共网络模式（PNI-NPN），探讨适用于铁路行业的5G公网专用部署方案，分析研究其可行性及应用前景；针对5G公网专用方案，提出相应的安全需求。该方案的探讨为铁路5G网络信息化建设提供参考。     

5G-R核心网容灾组网方案及关键技术研究

铁路5G专网是我国铁路新一代移动通信系统，正处于科技攻关阶段。为规范核心网组网，明确设备技术要求，确保系统服务质量符合要求，核心网容灾组网方案亟待研究。首先，在调研分析铁路需求基础上，研究提出5G-R核心网规划方案；其次，研究组网关键技术，包括设备故障检测方式、参数设置和网元容灾备份部署方式及其适用性；然后，结合网元作用和接口协议，重点研究并提出4种网元容灾备份组网方案；最后，依托研发实验室进行测试验证。试验表明，网元故障时，系统自动倒换，网元故障倒换时间与设置的故障检测时长相关，建议小于20 s。建议将来在实际应用中，综合考虑网元的平均无故障恢复时间(MTBF)、交互心跳的性能处理能力等因素，进一步优化调整。     

基于射线跟踪与离开角空间聚类的5G-R网络优化技术研究

当前反复“路测-调整”的传统无线网络优化方式难以满足铁路5G专用移动通信系统（5G-R）的网络优化需求。面向京沈铁路干线场景，在确定了射线跟踪传播机理模型后，进行了5G-R无线信道建模仿真，提出一种基于射线跟踪与离开角空间聚类的网络优化算法。该算法以全向天线仿真结果为基础，使用K-means++算法对射线跟踪仿真的角度-能量域数据进行聚类，将水平离开角的空间聚类中心作为扇区方位角；结合水平离开角的聚类中心与高铁行车路径的空间位置关系，计算相应扇区的下倾角；以上述基于射线跟踪与离开角空间聚类的结果为初值，基于粒子群算法进行优化迭代，高效地完成铁路干线场景下的5G-R网络优化。结果表明，在相同的计算资源和仿真条件下，基于射线跟踪与离开角空间聚类的5G-R网络优化算法对比直接使用粒子群算法，在收敛速度方面提升了约10%，在优化效果方面提升了约30%。该方法针对铁路干线场景能够实现在迭代计算次数更少的情况下，给出更好的网络优化方案，为未来建设高质量5G-R通信系统提供技术积累和参考。     

面向铁路5G移动通信的SPN与OTN网络融合方案研究

铁路新基建关于5G-R核心网及数据中心的建设规划，对承载网的系统容量、可靠性、业务发展余量、网络性能等提出更高要求，发展新的承载技术势在必行。从业务适配、网络切片、管控系统等方面，对SPN、增强型IP RAN及M-OTN 3种承载网技术分析比较，推荐采用SPN作为铁路5G系统的承载技术，阐述了铁路5G承载网组网需求及架构，并针对不同应用场景接入层提出SPN技术方案。     

5G-R系统核心网5GC组网技术和部署方案研究

5GC是5G-R系统核心网的重要网元,是实现5G-R系统承载无线调度通信、列车运行控制、行车指挥、运营维护信息传送等多种应用业务的关键。为了保证各种应用业务的实时性、可靠性、可用性和可维护性,基于国际3GPP规范,分析了5GC架构和网元功能;结合铁路业务需求、维护需求和应用场景,梳理归纳了5GC组网原则;研究各铁路局集团公司5GC规划部署方案,提出了5GC云平台架构和建设方式等建议;结合5GC网元功能和组网技术,提出了5GC各网络功能容灾备份组网方案建议,AMF/SMF/UPF等网络功能可采用负荷分担方式,其他网络功能宜采用主备工作方式。     

基于5G-R的铁路物联网固定终端连接管理平台方案

5G-R系统是铁路下一代数字宽带移动通信系统,在民用5G系统的基础上针对中国铁路应用场景定制化开发。在高带宽、大连接、低时延的标准特性上,增加了集群通信、智能呼叫、位置管理等铁路特定功能。为适应智能铁路物联网需求发展,面向铁路沿线5G-R网络覆盖,针对铁路物联网数据回传与行车业务数据共网回传的需要,在5G-R体系中提出连接管理平台功能实体。连接管理平台用于管理铁路物联网中进行基础设备设施监测检测的地面固定终端,通过协调数据发送计划,平衡无线网络话务量,实现对无线资源的统一调度,在保障行车数据传送的基础上实现铁路基础设备设施监测检测系统数据有序回传。针对铁路基础设备设施监测检测系统固定终端的业务需求,对连接管理平台的系统架构、功能组成、运维管理提出细化方案。     

铁路5G-R承载技术与组网方案研究

针对铁路5G-R系统组网和业务流量流向等需求，重点分析5G回传网络的切片分组网（SPN）、IP无线接入网2.0版（IP RAN2.0）和分组增强型光传送网（OTN）（含OSU）等3种承载技术方案，提出适用于5G-R的承载技术方案，即优选SPN，可选IP RAN2.0，在标准及产品成熟后可选择分组增强型OTN （含OSU）。回传网络组网方案采用汇聚层和接入层联合承载，汇聚层和接入层采用链型组网、层间多点互联，回传网络保护方案采用SNCP 1+1/1∶1线性保护等保护方案，从而实现大带宽、少跳数、低时延及高可靠承载。     

沈白铁路引入沈阳枢纽交叉并线区段GSM-R方案研究

沈白铁路引入沈阳枢纽（沈阳北站）时与哈大客专交叉并线。交叉并线区段铁路专用全球数字移动通信系统（GSM-R）覆盖方案已成为铁路通信系统的设计重点和难点。本文对沈白铁路引入沈阳枢纽交叉并线区段的GSM-R覆盖方案进行研究，从建设投资、运营维护、网络优化、频率规划等方面分析各方案的优缺点，并提出工程实施方案，为今后类似工程提供了工程案例。     

胶济线分散自律调度集中系统综合组网方案

主要介绍胶济线分散自律调度集中系统综合网络方案,重点描述分散自律调度集中广域网组网方案及利用GSM-R铁路专用全球移动通信系统解决分散自律调度集中系统无线通信相关问题.     

铁路5G-R基础设施管理系统研究

铁路5G-R系统具有基站布设密集、核心网采用云架构部署等特点，对基础设施运行的稳定性要求更高，导致运维难度有所提升。本文引入数据中心行业基础设施管理系统的概念，研究设置基础设施管理系统与铁路5G-R运维系统的互联接口，实现基础设施与5G-R运维系统的数据互通，形成有效的运维综合分析基础，有助于提升铁路5G-R的运维水平，为保障铁路5G-R安全可靠运行创造条件。     

射频拉远单元与天线交叉冗余连接的相关性能分析

为确保高铁列车的运行安全，铁路5G专网（5G-R）需要比5G公网具备更高的可靠性，通过引入基于射频拉远单元（RRU）的交叉连接冗余（CCR）技术，对5G-R系统无线信号覆盖性能的影响进行分析。首先，介绍CCR冗余技术的系统模型，并对相关参数进行分析；其次，通过理论分析和数学建模，探讨这些参数对覆盖性能的影响机制；最后，通过仿真试验验证理论分析的结果，并比较参数偏差对覆盖性能的影响程度。试验结果表明：在参数偏差较大的情况下，RRU的CCR冗余技术会导致铁路5G-R通信系统的覆盖性能降低。     

铁路LTE-R网络冗余组网技术研究

首先,结合话务量计算对LTE-R网络单频组网与双频组网的合理性进行分析,得出单频组网在提高话务量和节省频率资源方面更加优越;其次,研究在不同的频率资源分配方式下,通过载波聚合和上下行频段去耦合等技术实现单频组网;最后,在单频组网条件下,结合跨基带处理单元(BBU)的射频拉远单元(RRU)共小区、接入网共享(RAN-Sharing)等技术在铁路典型应用场景的应用,给出完整的LTE-R网络冗余组网方案,并简要分析了冗余保护过程。     

公网5G小站对铁路5G-R车载终端的电磁干扰研究

为了评估公网5G上高铁的小站系统对铁路5G-R车载终端的电磁干扰风险，研究了动车组内5G小基站和5G网关的射频指标，以及铁路5G-R车载终端的抗干扰电平要求。对公网5G小站系统与5G-R车载终端间的杂散干扰和阻塞干扰进行了理论分析和实验室静态测试，得出了公网5G网关与铁路5G-R车载终端的车顶天线之间无电磁干扰风险的最小距离结论。测试结果表明，在满足适当部署间距的前提下，公网5G小站系统对铁路5G-R车载终端无电磁干扰风险。     

5G移动通信在智能铁路中的方案分析

面对铁路智能化和未来演进,现有的移动通信技术不能满足智能铁路大容量数据传输,铁路亟需新一代移动通信支撑。5G技术可全面推进铁路通信技术换代升级,但对于数量庞大、高速移动用户,时速350 km上行多普勒频偏高于2 kHz,如不能有效预估并补偿,系统解调性能会严重恶化。针对5G移动通信在智能铁路的应用中面临的问题,分析其业务指标;提出了智能铁路5G移动通信整体架构;并对区间、隧道、室内覆盖组网进行了规划,描述了多普勒频偏原理并给出了频偏补偿方法,这可为实现智能铁路提供技术支持。     

既有铁路无线通信系统改造组网方案新思路

随着既有铁路电气化改造,以及无线通信系统改造的大规模开展,GSM-R网络建设也进入大面积建设阶段。文章对既有铁路无线通信系统改造组网方案进行了研究和探讨,并通过对京原铁路电化改造工程GSM-R无线网络组网方案,以及浦梅铁路长大隧道弱场冗余覆盖组网方案的分析,提出了既有铁路无线通信系统改造组网方案新思路。     

基于铁路下一代移动通信系统的CTCS-3列控数据传输接口及协议研究

依托中国铁路总公司重大课题"铁路下一代移动通信关键技术研究—铁路下一代移动通信系统铁路专用业务关键技术研究",结合铁路移动通信系统发展现状、列控系统数据传输对移动通信系统的需求,研究提出基于铁路下一代移动通信系统的CTCS-3列控数据传输接口及协议方案,为铁路下一代移动通信及CTCS-3列控系统系统设计、设备研发等提供参考。