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。     

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。     

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。     

谈重载铁路GSM-R网络设计

高可靠性的GSM-R网络是保障重载铁路机车同步操控LOCOTROL和可控列尾业务的前提,是保障列车安全运行的关键。介绍铁路重载业务发展、业务实现原理,探讨了GSM-R区间无线网络冗余设计、大型货运编组站无线网络冗余设计、MSC冗余备份设计,以提高GSM-R系统的整体可靠性。     

LTE-R网络技术在重载铁路的应用

朔黄铁路基于LTE-R网络,实现重载铁路的同步操控、可控列尾、调度通信和调度命令传递。同步操控和可控列尾实现多机车间的通信连接,从而实现多机车同步可控;调度通信通过IP化的语音实现日常通话功能;调度命令则直接利用LTE-R网络的数据传输功能在车—地间传递。这些应用技术为重载铁路的安全可靠运行提供了有力保障。     

铁路5G综合创新试验平台方案研究

第五代移动通信技术（5G）应用于铁路已是必然趋势。铁路行业的应用场景和业务类型复杂多样,在实际部署前对铁路5G业务进行试验验证环节必不可缺。铁路5G综合创新试验平台的设计与创建,为5G公网和5G-R在铁路场景下的组网、覆盖、业务开发等提供了工程设计和试验验证条件。针对铁路网络需求、应用场景、智能化发展趋势,设计铁路5G综合创新试验平台总体架构;结合铁路场景特点以及铁路调度、运行、安全等需求,分别阐述环行铁道5G-R核心网、承载网、无线接入网的设计;为满足5G公网应用需求,进一步给出5G公网的网络部署、覆盖等方案。研究结果表明,铁路5G综合创新试验平台方案具备5G公专网并存、室内外场景结合、动静态试验兼顾,满足全部网络功能的铁路5G综合试验和应用环境,可为铁路5G技术研发、标准制定、测试试验等提供综合性技术支撑。     

铁路数据通信网路由策略及IP地址规划设计的探讨

介绍了铁路数据通信网的建设方案以及承载的业务类型,从设计的角度对铁路数据通信网的路由协议、路由策略、MPLS VPN的技术策略,以及IP地址分配基本原则和方案进行了详细论述,为铁路数据通信网设计提供参考依据.     

铁路5G-R系统覆盖方案研究

基于5G技术的新一代铁路专用移动通信（5G-R）系统已成为铁路智能联接的首选。铁路专用移动通信系统需要解决高可靠性和高速移动性的问题，以及轨道交通枢纽群与场景独特性带来的挑战，因此5G-R系统覆盖方案需结合铁路自身特点开展设计。重点对5G-R系统链路预算、无线组网方案进行研究，探讨分析单BBU和双BBU星型组网、环型组网方案的优缺点及适用场景，并提出在5G-R系统建设初期，GSM-R与5G-R系统共存时的覆盖方案。     

铁路5G-R网络特点及网络规划技术研究

铁路5G-R网络即将进入工程建设阶段,为做好前期工程技术储备,需提前研究5G-R网络特点与网络规划技术。5G-R网络与运营商5G网络有较大不同,主要提供给铁路工作人员使用,覆盖目标为铁路沿线,是铁路上一代移动通信系统GSM-R技术的演进。通过全面总结梳理5G-R的系统架构、网络覆盖、组网技术、业务特点、设备冗余、网络性能等特点,研究5G-R网络规划技术,包括频率、覆盖、容量、参数、室分、切换等关键技术,提出5G-R网络规划建议,为后续工程部署提供技术支撑。     

新一代铁路通信系统演进探讨

分析现有传输网、数据网、移动通信网等铁路通信系统构架及存在的不足,指出既有铁路通信系统将向业务分组化、架构扁平化、应用虚拟化、设备通用化、维管集中化方向演进。详细分析基于云计算、IP分组交换、软件定义网络、网络功能虚拟化和网络切片技术的新一代铁路通信系统组网方案。研究新一代铁路通信系统演进方向和系统总体架构,对国内铁路通信的发展具有指导意义。     

铁路多媒体调度通信系统的可靠性方案研究

为保障铁路运输指挥和行车安全,对铁路多媒体调度通信系统的可靠性进行研究,从外部运行环境、系统设备及其内部模块设计、混合组网等方面进行综合分析,提出整体可靠性技术方案。首先,系统可采用物理服务器或云平台部署方式,服务器部署时系统采用电源、磁盘的冗余备份,云平台部署时通过容错技术提升系统可用性并可根据负载调整需要计算资源,采用链路聚合、网络双平面等技术保证系统不受网络单点故障影响。其次,中心设备内部各模块采用主备或集群部署方式实现模块冗余备份,系统设备通过双中心组网实现异地容灾备份。最后提出IP和E1混合组网方案,确保IP网络故障时系统仍可通过E1组网提供语音调度通信业务。上述方案在出现局部故障的情况下,系统仍可不受影响地提供调度通信业务,有效保证铁路列车运行时多媒体调度通信业务的高可靠性。     

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。     

5G承载铁路业务需求分析及方案研究

目前,我国铁路移动通信专用网络（GSM-R）承载能力达到饱和,铁路各专业开始探索应用运营商公共通信网络推进铁路通信技术发展。我国铁路行业制定了以5G技术作为铁路下一代移动通信专用网络的发展路线,并提出统筹利用5G公网提升铁路智能化能力。基于5G技术特点,对铁路典型业务进行分析,提出铁路业务在移动通信网络中的分类承载方案,以及基于5G-R的铁路业务分级承载方案;最后,提出加快5G-R技术装备发展、采用多种移动通信网络承载铁路业务等建议,为铁路通信的相关研究提供参考。     

重载铁路LTE网络应急处置策略研究

重载铁路LTE网络主要承载重载列车机车同步操控(列控)、调度通信、调度命令等业务,对无线网络可靠性、时延性和稳定性等要求较高。若无线网络发生故障,将直接影响重载列车的行车安全,故障恢复时长亦影响重载铁路的运行效率。为及时处置网络故障,保障列车安全运行,重点对LTE网络应急处置策略进行研究。首先,依据重载铁路LTE网络线性组网应用模型,分析平原、山区等不同场景网络的覆盖特点。然后,对受LTE网络影响较大的无线侧所涉及的基站设备、天馈及漏缆等主要故障类型进行深入分析,通过研究不同故障类型对LTE网络承载能力、网络有效覆盖范围、网络信号质量等的影响,利用无线场强GIS仿真、覆盖范围冗余计算、软参特性分析等方法,在保证故障应急处置效率EoEH的前提下,针对性提出架设模块化基站、设置级联RRU、调整相邻基站天馈参数、调整相邻小区软参等应急处置策略。最后,给出应急处置效果评估方法。通过朔黄重载铁路实际应用,验证所提策略对网络故障快速恢复切实有效,并有助于提高LTE-R网络的可靠性和稳定性。     

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。     

基于集通铁路电气化改造的传输系统组网分析

主要对集通铁路既有传输现状、改造工程中与传输系统有关的典型业务需求进行介绍,并提出3种传输系统组网方式.结合既有传输现状,从业务需求、技术分析等角度对3种传输系统组网方式进行分析,并确定最优组网方式.     

GSM-R分组数据核心网方案研究

我国铁路GPRS网络由本地网和核心网二级结构组成，GPBS本地网通过路由器接入铁路数据网或新建GPBS核心数据网，本地网设备之间的分组数据交换通过路由器搭建的IP网络平台实现。GPBS核心数据网的组网方式可采取与铁路数据网合一或单独建设方式。根据业务数据量采用铁路数据网的网络平台，为多种铁路数据业务提供服务，避免重复建设。     

城市轨道交通超高速移动通信冗余组网方案研究

超高速移动通信技术(EUHT-5G)具有高带宽、低时延、高稳定、低功耗等优势,可以应用到城市轨道交通领域的新一代超高速移动通信技术,并在广州地铁和北京地铁进行了商用。通过研究EUHT-5G系统承载的业务和频率规划方案,在EUHT-5G系统架构基础上分析中心层冗余、接入层冗余和电源冗余方案。通过冗余方案分析,为后续城市轨道交通车地无线改造或新建项目EUHT-5G冗余组网提供参考依据。     

5G-R和GSM-R网络列车调度通信业务平滑过渡方案研究

随着铁路新一代移动通信系统建设推进和GSM-R逐步退网,5G-R和GSM-R网络将存在较长的共存期,为保证铁路调度通信业务在两种不同制式网络之间平滑过渡,互联互通问题亟待解决。首先,对双网络共存场景及业务需求进行分析,基于此提出支持互联互通的铁路调度通信业务系统架构;其次,对不同网络用户之间开展语音个呼、语音组呼、功能寻址、基于位置寻址等调度通信业务互联互通流程进行分析研究,并提出实现方案,同时针对数据业务和视频业务互联互通的可能性进行分析;最后,总结提出5G-R和GSM-R网络调度通信平滑过渡建议。该方案在尽可能减少对既有GSM-R网络调整的基础上,分析实现跨网用户之间语音个呼、语音组呼、功能寻址和基于位置寻址等业务的可行性,为网络升级时调度通信业务平滑过渡提供技术支撑。