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。     

铁路通信承载网技术发展与应对策略研究

铁路通信承载网是铁路通信及铁路各业务系统共用的基础承载平台,包括传输网和数据通信网,是铁路运输生产和经营管理的重要保障。基于铁路通信承载网的技术现状,根据网络容量增长、技术演进的发展需求,研究如何提升承载能力、拓展功能性能、完善运用维护,提出应对策略,为铁路通信承载网技术发展建言献策。     

铁路通信承载网全光底座的组网结构与技术演进策略

以光传送网（OTN）为代表的全光底座是当今通信承载网的基础,具备超大带宽、超低时延、安全可靠等优势,成为网络运力的基石。以济南局集团公司承载网的通信局干传输网为例,分析网络现状及组网结构存在的不足,重点围绕网络容量的持续增长、网络灵活调度等发展需求,论述铁路承载网全光底座组网结构的演进方向,并结合光业务单元（OSU）等新型承载技术发展和承载网局干OTN系统布局,提出总体规划思路,系统拓展了高铁线路大容量承载能力和业务综合性承载能力,同时也预留了向OSU灵活管道技术演进的能力,为构建铁路局集团公司承载网全光底座提供了规划方案和策略建议。     

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。     

市域铁路多网融合解决方案

市域铁路各无线传输系统独立建设,分别运营维护,增加了前期建设投资和后期运维成本。通过分析市域铁路各业务承载需求,比选当前主流无线通信技术,提出基于TD-LTE技术的综合承载信号CBTC(基于通信的列车自动控制)系统、PIS(乘客信息系统)、无线语音调度系统、列车状态监测系统和AFC(自动售检票)系统手持终端在线传输等业务的多网融合解决方案,并介绍在工程实际中TD-LTE频率资源的选择和网络架构的搭建,为后续市域铁路车地无线通信系统的建设提供参考和借鉴。     

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FlexE的铁路承载网切片技术演进探讨

为更好的满足铁路5G-R、大数据中心等新应用需求,对铁路承载网采用Flex技术进行研究,并提出了多种解决方案。     

5G NR地铁专网综合承载方案探讨

为应对地铁无线专网多网并存,单个网络无法综合承载的情况,分析了地铁应用系统的通信需求和地铁专网综合承载的现状,提出了5G新空口(5G NR,5G New Radio)地铁专网综合承载方案,重点研究了基于5G NR网络切片的业务适配和网络隔离方案。为满足地铁复杂的应用需求和安全隔离要求,提出了5G NR网络切片的扩展即双层网络切片方法。     

OTN技术在全路骨干传输网应用的研究

介绍全路既有骨干光传送网现状,在业务分析及容量预测的基础上,对主流光传送网技术进行比较,并进行技术方案比选,提出了适合全路光传送网的组网方案,以为铁路提供安全、可靠、大容量的通信承载平台。     

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。     

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。     

广州地铁骨干承载网建设分析

随着广州地铁线网规模的持续扩大、业务需求的高速增长,结合广州地铁区域控制中心设置模式,既有的多业务传送平台(multi-service transport,MSTP)骨干承载网已经不能满足线网业务承载需要,迫切需要建设大容量的骨干承载网,以适应云计算、大数据以及人工智能(artificicalintelligence,AI)等新兴技术应用带来的超大业务承载需要。从承载网的技术发展以及广州地铁骨干网业务特点等方面,对广州地铁新一轮骨干网的技术制式、组网架构、系统容量等进行分析研究,提出本次骨干网的技术选择应以大容量、易扩容为基本原则,结合当前技术发展,对光传送网(optical transport network,OTN)技术作为骨干网的优势给予充分阐述,明确本次骨干网建设采用OTN技术;在骨干网的组网结构方面,充分结合广州地铁区域控制中心的设置特点,推荐按照控制中心的定位采用双环组网方式;在骨干网的系统容量上,根据业务特点详细总结各区域控制中心之间的容量需求,结合OTN技术特点,确定本次骨干网采用单波100 Gb/s的系统,内外环均按照80波配置。     

市域铁路移动通信技术制式探讨

从列车运行控制系统、无线调度语音通信、车载视频监视、列车文本下发、列车运行状态信息监测业务等角度出发,分析市域铁路专用移动通信系统业务应用需求。从抗干扰能力、接入机制、移动能力、多普勒效应、综合承载适应性、互联互通等多方面比对铁路、地铁当前在用的移动通信技术制式,结合市域铁路特点并分析国内外技术应用现状,探讨适用于我国市域铁路的移动通信技术制式。提出市域铁路移动通信技术制式选择不应局限于GSM-R系统,采用宽带移动通信系统是发展的必然趋势,可在一些城市开展LTE甚至5G移动通信系统的试验和试用性建设。     

LTE-R与GSM-R技术原理对比分析

借鉴GSM-R系统GPRS网络分组域的知识,对比分析了LTE-R系统的网络结构、网元功能、接口协议、网络状态、网络承载和语音业务等方面的技术原理,为从事铁路无线通信系统维护的技术人员学习理解LTE-R系统的基本原理提供了参考。     

5G通信网络承载CBTC系统业务的方案研究及现场测试

CBTC(基于通信的列车控制)系统是目前城市轨道交通中广泛应用的信号系统,其中的车地无线系统负责承载列控信息.介绍了5G(第五代移动通信技术)的发展趋势和性能特点,分析了CBTC系统的无线通信需求.在上海轨道交通5号线高架线路区段现场测试了不同场景下的5G承载CBTC系统业务的性能指标.测试结果表明:5G带宽、端到端时延、漫游切换等方面的技术指标高于CBTC系统对数据通信系统无线子系统的技术要求,在技术性能上,5G可以用于CBTC系统的业务承载;使用5G切片功能,在极端压力情况下,5G通信网络可优先保证CBTC系统的业务传输,提高了CBTC系统业务传输的高可靠性.     

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。     

贯彻《铁路数据通信网设计规范》积极促进铁路数据通信网发展

《铁路数据通信网设计规范》已经发布实施。概述了铁路数据通信网承载的业务,提出铁路数据通信网工程设计应遵循的共性要求,介绍了在网络结构、业务接入、路由策略、MPLSVPN部署、QoS、网络安全等方面的工程设计中,应如何理解、贯彻重点内容。     

IMS技术在铁路调度通信系统中的应用研究

应用IMS技术开展基于IP的铁路调度通信系统方案研究,为铁路运输生产提供集语音、视频和数据于一体的多媒体调度业务。首先分析了既有铁路调度通信系统存在的问题及业务需求;然后通过对不同交换技术进行比较分析,给出技术体制选择建议;在此基础上,通过网络结构、节点设置及承载网络方案比选,提出了基于IMS的铁路调度通信系统的建议方案。     

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。