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-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。     

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。     

GSM-R网络MSC及BSS容灾方案研究

随着中国GSM-R网络规模的扩大和核心网的逐步建成,MSC、BSS容灾和网络安全越来越重要。分析GSM-R MSC及BSS的设备及连接故障所产生的影响,提出容灾备份措施,研究＂双归属＂和＂MSC pool＂等方式MSC冗余备份方案,讨论基于电路割接、无线覆盖冗余等方式的MSC及BSS备份,可供GSM-R网络冗余设计和实施参考。     

PLC与5G融合通信在铁路信号设备状态监测系统中的应用研究

针对铁路信号设备状态监测系统中常见的PLC+ADSL组网模式存在硬件设备复杂、带宽有限、维护难度大等问题,分析了铁路5G专网建设情况及应用场景,研究了PLC+5G专网融合通信在道岔缺口监测系统、信号设备故障预测与健康管理系统中的组网及部署方案,实现了监测数据的实时上报,并在包神铁路现场进行了验证。结果表明:相较于PLC+ADSL组网模式,PLC+5G的融合通信实时性更高、可扩展性更强、部署简单更灵活,具有较高的工程应用价值。     

GSM-R网络BSC设备热备份冗余方案研究

分析了GSM-R网络无线子系统现状;对BSC设备热备份冗余方案进行研究,介绍了3种方案的组网方式、倒换方式、配置需求,并从倒换机制、数据制作、传输链路等方面对方案进行比较;最后提出实施建议.     

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。     

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。     

基于铁路主数据中心云化基础设施的灾备关键技术研究

从铁路信息系统灾备建设现状出发,立足铁路主数据中心基础设施云环境和灾备中心建设需求,重点研究数据复制、主备/双活、业务切换及自愈、云灾备服务等灾备关键技术;对铁路信息系统灾备保障程度进行等级划分,提出基于铁路主数据中心基础设施云环境的信息系统灾备方案建议。研究成果可为铁路信息系统灾备中心的建设及应用系统灾备架构的选择提供参考,并为铁路云灾备服务化提供研究基础。     

广州地铁专用无线系统全网容灾备份方案

针对广州地铁专用无线TETRA系统建设情况,分析了现阶段不同厂商无线系统全网交换机容灾备份的建设方案,并在此基础上,提出了全网无线通信系统容灾备份方案的建设思路.     

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。     

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。     

沪昆线数据通信网BGP邻居中断告警分析与故障处理

针对铁路数据通信网一次边界网关协议（BGP）邻居中断告警，基于网管告警、设备软件版本、设备日志等进行故障分析，依据底层错误代码定位故障原因，最终在实验室复现了该故障，并在故障再现时定位了问题路由；分析起源站点（SoO）属性防止BGP路由环路的原理，同时对SoO编号方式提出建议。     

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。     

列车调度指挥中心容灾系统的设计与分析

随着铁路列车调度指挥系统TDCS的不断发展,铁路局TDCS中心作为铁路调度指挥系统的核心部分,其高安全性和高可用性问题越来越突出.在异地建立铁路列车调度指挥中心远程灾备系统是保证系统可靠、安全运行的一种行之有效的方法.提出了一种列车调度指挥中心的远程灾备方案,并给出了该容灾系统的结构框架并进行了分析.     

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。