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。     

5G公网铁路站场专用研究

针对铁路货场、编组站、客运站等铁路站场应用场景,研究梳理5G公网铁路站场专用业务及网络需求,并结合运营商5G专网建设模式,提出5G公网铁路站场专用解决方案,包括组网架构、网络服务质量方案、业务服务质量方案、高可靠性方案、网络运维方案和网络安全方案,并给出5G公网专用方案在智慧编组站、智慧车站的应用案例。方案具有实用性、创新性和灵活性,有助于在站场基于运营商5G网络快速部署5G专网,充分发挥5G优势,为铁路站场提供技术支撑,实现站场保安全、提效率、增效益的目标,并推动铁路站场数字化、智能化、智慧化发展。     

公专网融合的5G数据分流方法研究

国铁集团在2021年披露了铁路5G专网的业务和功能需求，明确提到5G公网可以作为5G专网的补充。因此，研究如何实现5G公专网的协同使用以及在此过程中需要解决的问题具有重要意义。5G公网在与铁路5G专网协同使用过程中，需要预先设想应用场景和系统架构，同时在利用5G公网资源的过程中，还应解决如何在公网核心网AUSF单元进行授权认证和通过不同路径传输数据的难题。以上述问题为切入点，在充分理解国铁集团对业务和功能需求的基础上，对铁路5G公专网融合应用场景和架构提出初步假设，研究了铁路UE在公网AUSF单元的授权和认证流程，并提出了一种公专网融合的5G数据分流方法。     

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。     

铁路5G公专网融合应用移动智能终端管控方案研究

随着铁路5G-R新一代移动通信系统的建设和基于运营商5G公网的创新应用,铁路移动智能终端管控变得尤为重要。从公网、专网不同场景研究铁路5G公专网融合应用移动智能终端管控总体方案,提出基于两级部署架构的管理平台构建方案及终端软件方案,并通过IMSI方式实现公网、专网模式选择。该研究方案可实现对公网、专网场景下的铁路移动智能终端管控,保障终端和应用的安全、可管、可控。     

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。     

铁路5G技术创新应用探索

随着我国铁路智能化和数字化技术的不断发展,进一步推进铁路专用移动通信技术发展,并建立铁路5G技术体系成为必然趋势.介绍了国内外铁路通信技术发展现状和趋势,提出了面向智能高铁的5G应用场景和业务应用需求,分析了网络功能虚拟化、软件自定义网络、多接入边缘计算等5G网络侧关键技术.从业务需求出发,以创新自主、开放融合为原则,...     

铁路5G创新实验室正式投入使用

位于中国铁道科学研究院集团有限公司环行铁道试验基地的铁路5G创新实验室于2020年12月18日开通投入使用。按照中国国家铁路集团有限公司的统一部署要求,中国铁道科学研究院集团有限公司联合中兴、华为等国内多个主流5G设备厂商和三大运营商,共同搭建铁路5G创新实验室。实验室+外场(环行铁道5G实验环境)构建了我国铁路第1个内外场结合、动静态兼顾、公网专网融合的铁路5G移动通信平台,为铁路5G专网系统设备研发和铁路5G公网、专网应用业务调试提供了统一的测试环网境。     

面向5G的边缘计算技术在铁路编组站中的应用研究

5G技术是构建智能铁路的重要基础，而边缘计算技术通过与5G技术协同，在靠近用户的接入网络边缘处提供统一的边缘计算能力，可大大降低业务时延，并可借助5G网络的开放能力更好地进行业务创新，应用场景广阔。本文在借鉴欧洲电信标准化协会ETSI发布的边缘计算技术相关标准的基础上，以铁路编组站场景为例，研究提出了编组站边缘计算技术架构，总结了基于电信运营商5G网络环境下开展边缘计算应用实践的关键问题。目前研究成果已在部分铁路编组站得到应用，取得了良好的效果，可进一步推广运用到货运站、客运站等铁路站场。     

铁路5G专网宽带集群通信MC设备组网技术研究

为满足智能铁路的发展需要，我国铁路通信正在逐步向5G专网演进，其中，宽带集群通信MC设备是铁路5G典型应用的关键装备。智能铁路的发展对保障关键业务安全可靠提出了更高的要求，MC设备组网技术与集群和调度通信业务可靠性、稳定性密切相关。首先，阐释MC设备的系统架构和互联互通接口，提出MC业务功能需求，为组网技术研究奠定基础；其次，基于铁路5G专网建设规划，提出MC设备总体部署方案，并结合MC系统特点，提出相适应的云部署建议；最后，紧密结合铁路应用需求，通过研究主备、负荷分担、双活等技术，提出一种业务容灾能力更强的MC设备容灾备份方案。研究结果表明，所提出的部署和容灾备份等组网技术，能够为MC设备的工程应用提供指导，以提高系统和业务的可靠性；铁路宽带集群通信MC设备的应用，能够提供多媒体集群通信服务，为智能铁路发展提供有力的通信保障。     

5G技术在铁路数字化货运场站的应用研究

铁路货运场站数字化过程中需要接入各种移动终端和大量物联网(IoT,Internet of Things)设备,亟待实现高速度、低时延和低功耗的网络通信.针对数字化铁路货运场站的业务需求,利用5G网络切片、5G边缘计算、D2D通信、5G网络安全等关键技术,提出铁路数字化货运场站的总体方案,探讨5G技术在作业安全监控与管理...     

5G在铁路信息系统中的应用

随着5G技术的发展与相关生态的基本形成，加快研究5G在铁路信息系统中的应用，对推进铁路行业的智能化转型具有重要意义。通过分析铁路信息系统现状，梳理铁路领域部分主要系统目前存在的问题，分析铁路信息系统对移动网络不断提高的需求；总结了5G应用优势及铁路信息系统5G应用场景；在此基础上，研究提出了典型信息系统基于5G的技术架构。具有5G技术加持的铁路信息系统，将形成云-边-端一体化的铁路信息系统全新架构，支撑各类新型应用；系统能力从固定终端延伸至移动场景，有利于提高铁路整体运营效率；为各类基础设施检测监测、既有系统改造等场景提供便捷的无线网络接入条件，将提高铁路泛在感知能力，保障行车安全。     

铁路5G专网集群通信技术方案研究

首先介绍铁路调度通信、列车控制系统基本特点;在分析基于LTE的语音业务(VoLTE)技术和MC(关键业务)集群通信技术的基础上,针对铁路5G专网MC系统架构以及铁路5G专网集群通信技术应用方案进行研究.     

高速铁路列车超视距应用系统通信架构研究

为提高高速铁路突发险情应急处置的及时性，提出基于5G公网的超视距报警信息和实时视频快速传输上车的系统架构，开展列车超视距关键技术研究，并在京张高速铁路开展了基于5G公网的列车超视距应用技术试验。在此基础上，详细分析列车超视距技术在系统应用阶段存在的问题和难点，报警信息和实时视频快速上车与网络覆盖质量具有强耦合性，一方面用户对超视距危情报警信息的传输时效性提出了极高要求，另一方面当前高速铁路沿线的网络质量和覆盖范围不能满足全天候、全覆盖的车地传输需求。因此，设计2种系统通信架构，一种适用于5G-R专网建成之前，基于GSM-R网络和4G/5G公网的通信架构；另一种适用于5G-R专网建成后，基于5G-R专网的通信架构。2种架构可以满足现阶段和未来列车超视距信息快速传输上车的需求。     

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。     

基于5G技术的铁路基础设施动态检测数据实时汇聚方案研究

针对铁路基础设施动态检测数据人工汇聚时效性差、准确性低等问题,设计了基于5G移动通信(简称:5G)技术的铁路基础设施动态检测数据实时汇聚方案总体架构,阐述了方案的关键技术,并介绍了5G技术在铁路基础设施检测业务中的应用效果,为解决检测数据汇聚过程中的时效性、规范性、安全性等相关问题提供了思路.     

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。     

基于5G传输的铁路基础设施监测方案研究

随着铁路基础设施监测技术智能化、信息化的高速发展,现有铁路通信技术难以满足铁路基础设施监测大容量、低时延的传输需求,亟需新技术提供支撑。利用铁路5G通信技术的大带宽、低时延、海量连接等特性,可解决铁路基础设施监测相关通信需求。针对铁路基础设施监测需求,对5G和互联网协议安全虚拟专网（IPSec VPN）、虚拟专用拨号网络（VPDN）、数据网络名称（DNN）等网络技术进行研究,并分析基于不同网络接入方式的铁路基础设施智能监测技术方案及其适用场景,为铁路基础设施监测相关工作提供参考。     

铁路行包信息系统无线交互技术研究

采用信息、人员、设备协同联动技术,基于4G专网(站车交互网)和铁路综合信息网,研究了移动互联条件下的站车无线交互技术。基于该技术,铁路行包信息系统具备与铁路客运信息系统进行网络互联、数据合理对接和基础设施共享的条件。依托国铁集团安全平台,与客票发售与预订系统共享站车交互网络,提出铁路行包信息系统无线交互的网络架构,明确了数据的交互内容及频次,可为数据接口规范、交互标准及安全交互策略的制定提供参考。通过对京沪线部分车次和行包办理点进行行包系统业务数据交互实验,验证基于4G专网进行站车无线交互的可行性。