不管是高鐵,還是普速列車(綠皮車),不管是客運(yùn)列車,還是貨運(yùn)列車,都需要隨時(shí)保持與車站的緊密聯(lián)系,這是鐵路安全運(yùn)行的基本前提。
。–TCS/ETCS)、重載組合列車的機(jī)車同步控制和調(diào)度通信、列車進(jìn)路預(yù)告、調(diào)度命令信息等。
這些都關(guān)系到列車的正常運(yùn)行,對(duì)安全性和可靠性要求極高,偏uRLLC(高可靠低時(shí)延通信)場(chǎng)景。
因?yàn)榱熊嚫咚傩旭偅ㄓ绕涫歉哞F),所以通信系統(tǒng)也必須具備高速適應(yīng)性,時(shí)速350km也能夠保證一定的通信能力。
大家可能潛意識(shí)會(huì)認(rèn)為鐵路專網(wǎng)會(huì)有極高的時(shí)延需求,但實(shí)際上,像列車運(yùn)行控制系統(tǒng),鐵路規(guī)范給出的要求只有150ms,并不難實(shí)現(xiàn)。
鐵路客運(yùn)車站、貨運(yùn)編組站、機(jī)務(wù)段、車輛段、動(dòng)車所等區(qū)域,也是通信需求較為密集的場(chǎng)所,屬于熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域。
主要業(yè)務(wù)包括:平面調(diào)車、調(diào)車監(jiān)控、編組站自動(dòng)化、客站服務(wù)、車載數(shù)據(jù)下載、站場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)、站場(chǎng)維護(hù)作業(yè)等。
這里的人員、車輛和設(shè)備較多,對(duì)通信帶寬和容量有一定的要求(終端的空間移動(dòng)速率較低,沒有高速適應(yīng)性要求),偏eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)場(chǎng)景。
這幾年,鐵路沿線洪水、山體滑坡等自然災(zāi)害頻發(fā)。為了監(jiān)測(cè)災(zāi)害,鐵路部門設(shè)置了很多監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn),也有通信需求。
列車內(nèi)外的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)比較多,例如6A(機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng),包含:機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)、防火、高壓絕緣、列車供電、走行部、視頻)和6C(供電安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))。它們是掌握列車運(yùn)行狀態(tài)的重要手段。
其它鐵路通信會(huì)用到的場(chǎng)景還包括:事故救援(話音和多媒體集群)、移動(dòng)運(yùn)維(數(shù)據(jù)、話音和多媒體集群)、LBS(基于位置的服務(wù),如人員定位和列車定位等)和高鐵Wi-Fi。
旅客對(duì)高鐵上網(wǎng)的需求比較大。公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商信號(hào)覆蓋有好有壞,國(guó)鐵集團(tuán)也在研究和部署高鐵Wi-Fi等,尋找商業(yè)機(jī)會(huì)。國(guó)鐵集團(tuán)還聯(lián)合吉利、騰訊專門成立了國(guó)鐵吉訊,推動(dòng)高鐵Wi-Fi平臺(tái)的建設(shè)。
顧名思義,GSM-R是基于GSM技術(shù),專門為鐵路行業(yè)設(shè)計(jì)的無線年代初,GSM標(biāo)準(zhǔn)剛剛確立的時(shí)候,西門子公司就開始醞釀和起草GSM-R技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
鐵路專用的無線MHz頻段,用于列車無線調(diào)度通信、站場(chǎng)平面調(diào)車、客貨運(yùn)輸及養(yǎng)護(hù)維修等對(duì)講通信業(yè)務(wù)。
為滿足高速鐵路發(fā)展CTCS-3級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的需要,鐵道部正式采用GSM-R標(biāo)準(zhǔn),作為我國(guó)新一代鐵路無線通信國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
從2008年起,新(改)建鐵路幾乎全部采用GSM-R作為專用無線年起,工信部停止核準(zhǔn)基于450MHz頻段的
在那之后,廈深高鐵、廣深港高鐵、青藏線、大秦線、膠濟(jì)線、武廣線、鄭西線、石太線、合寧線、合武線、京津城際線、京滬高鐵等國(guó)內(nèi)重要鐵路線路,都采用了GSM-R技術(shù),
GSM-R以語音業(yè)務(wù)為主,頻率效率低,窄帶數(shù)據(jù)帶寬最多只有100多KB,難以承載鐵路數(shù)字化改造后的通信大帶寬需求。
幾年前,國(guó)內(nèi)曾經(jīng)提出基于LTE-R(4G)建設(shè)鐵路無線專網(wǎng),但測(cè)試了一段時(shí)間后,沒有大規(guī)模商用。
除了傳統(tǒng)公網(wǎng)5G所包含的控制面網(wǎng)元(AMF、SMF、UDM等)和媒體面網(wǎng)元(UPF)之外,我們可以看到一些5G-R專用設(shè)備,例如鐵路寬帶集群通信(MCX,Mission Critical X-Service,關(guān)鍵業(yè)務(wù))設(shè)備、5G智能網(wǎng)(5G-IN)、5G設(shè)備識(shí)別寄存器(5G-EIR)等。
通過它,5G-R可以與其他通信系統(tǒng)互聯(lián),提供有線無線融合的調(diào)度通信業(yè)務(wù)。還可以實(shí)現(xiàn)與鐵路固定電話網(wǎng)互聯(lián)互通,滿足公務(wù)通信需求。
“加強(qiáng)5G通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用,豐富應(yīng)用場(chǎng)景,延伸產(chǎn)業(yè)鏈條,統(tǒng)籌推進(jìn)鐵路新一代移動(dòng)通信專網(wǎng)建設(shè),構(gòu)建泛在先進(jìn)、安全高效的現(xiàn)代鐵路信息基礎(chǔ)設(shè)施體系”。
后來,國(guó)鐵集團(tuán)先后印發(fā)《國(guó)鐵集團(tuán)關(guān)于加快推進(jìn)5G技術(shù)鐵路應(yīng)用發(fā)展的實(shí)施意見》、《鐵路5G技術(shù)應(yīng)用科技攻關(guān)三年行動(dòng)計(jì)劃》,積極部署5G-R應(yīng)用,以及技術(shù)研究。
根據(jù)行業(yè)的初步預(yù)測(cè),2025年將實(shí)現(xiàn)5G-R和GSM-R的并行發(fā)展。2030年實(shí)現(xiàn)5G-R對(duì)GSM-R的替代;900MHz頻段的5G-R研究,也已經(jīng)在啟動(dòng)推進(jìn)之中。
確定了頻譜,產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行技術(shù)研究就有了目標(biāo),對(duì)于這項(xiàng)技術(shù),也會(huì)更有信心。這有利于產(chǎn)業(yè)鏈的迅速成熟,也有利于激發(fā)科技自主創(chuàng)新。
有了試驗(yàn)頻率,國(guó)鐵集團(tuán)可以進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)科研課題和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),驗(yàn)證5G-R頻率方案的可行性,以及與鄰頻段相關(guān)系統(tǒng)的兼容共存。
結(jié)合去年工信部給中國(guó)商飛頒發(fā)第一張企業(yè)5G專網(wǎng)頻率的新聞,我們也可以看出,國(guó)家對(duì)專網(wǎng)通信的支持力度在加大。