基于5G公网的高速铁路运营线路列车超视距应用系统试验方案研究

为加快推进列车超视距应用系统的开发进程，早日实现该系统的工程应用，提出基于5G公网的高速铁路运营线路列车超视距应用系统试验方案，在北京-张家口高速铁路（简称：京张高铁）开展了列车超视距应用系统的综合性整体试验。试验中全面测试了列车超视距应用系统各项功能及性能，重点验证基于5G公网的车地信息传输通道能够将铁路沿线高清监控视频与安全监测信息实时传输至运行列车上的车载监控终端，在平原地带、山区地带、隧道内、车站附近等不同线路条件下，实时视频、视频点播和危情提示等功能均达到预期效果，系统的稳定性较好。     

基于5G的高速铁路自然灾害与侵限监测系统研究与设计

针对既有高速铁路自然灾害及侵限监测受限于通信网络条件限制的不足，本文研究提出基于5G高速铁路自然灾害与侵限监测系统技术方案，利用5G通信技术解决大容量监测数据传输及报警信息实时上车，有效提升高速铁路对自然灾害、异物侵限及周界入侵等安全事件处置能力，增强高速铁路列车运行安全保障能力。     

基于5G的高铁列车超视距行车辅助预警系统

针对高铁列车运行前方出现异物入侵、人员侵限、隧道落物、山体滑坡等突发危险情况时,司机如何提前实现险情预判并采取措施,设计开发了基于5G的高铁列车超视距行车辅助预警系统。通过高铁沿线部署的摄像头等智能感知设备采集视频信息,并通过光纤传回铁路局智能视频云平台及视频共享中心,进行险情智能识别;结合列车寻位进行关联计算后,通过5G网络将视频及报警信息传输至动车组司机室的车载显示终端,为司机提供超视距视频展示、前方险情报警及行车导引等功能。该系统已在广深港客运专线开展了现场试验,取得了良好效果,为高铁行车安全提供了新的技防手段。     

射频拉远单元与天线交叉冗余连接的相关性能分析

为确保高铁列车的运行安全，铁路5G专网（5G-R）需要比5G公网具备更高的可靠性，通过引入基于射频拉远单元（RRU）的交叉连接冗余（CCR）技术，对5G-R系统无线信号覆盖性能的影响进行分析。首先，介绍CCR冗余技术的系统模型，并对相关参数进行分析；其次，通过理论分析和数学建模，探讨这些参数对覆盖性能的影响机制；最后，通过仿真试验验证理论分析的结果，并比较参数偏差对覆盖性能的影响程度。试验结果表明：在参数偏差较大的情况下，RRU的CCR冗余技术会导致铁路5G-R通信系统的覆盖性能降低。     

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.     

基于5G通信技术的铁路危险货物运输监测方案

铁路危险货物运输监测对保证铁路运输安全至关重要，受限于现有通信制式的速率与时延，监测系统无法对采集到的高维度、大容量在途安全数据进行高速率、低时延传输。研究基于5G通信技术的铁路危险货物运输监测方案，运用物联网技术与5G通信技术实现图像、视频、温度、位置等数据的实时采集与远传，以及后台信息监测平台对多模数据的判断与预、报警信息的下发。此外，设计可嵌入至现有铁路货运生产系统的信息监测平台，实现信息系统之间的数据共享与互联互通。     

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。     

基于Multi-TRP的5G-R上行控制信道接收技术研究

高铁5G专网（5G-R）对可靠性和时延有更高的要求,而控制信道的可靠性尤其重要。多点传输（Multi-TRP）可以显著提高5G-R性能,是3GPP R16 5G的重要特性。研究了基于Multi-TRP的5G-R的PUCCH性能。首先,分析了Multi-TRP下控制信息的工作机制;然后,研究了在不同的控制信道格式下,多个接收点的接收信道估计方法和检测方法;最后,通过仿真试验对比了多个接收点的性能。仿真结果表明,Multi-TRP多点接收的性能显著优于单个TRP接收的性能。     

公网5G小站对铁路5G-R车载终端的电磁干扰研究

为了评估公网5G上高铁的小站系统对铁路5G-R车载终端的电磁干扰风险，研究了动车组内5G小基站和5G网关的射频指标，以及铁路5G-R车载终端的抗干扰电平要求。对公网5G小站系统与5G-R车载终端间的杂散干扰和阻塞干扰进行了理论分析和实验室静态测试，得出了公网5G网关与铁路5G-R车载终端的车顶天线之间无电磁干扰风险的最小距离结论。测试结果表明，在满足适当部署间距的前提下，公网5G小站系统对铁路5G-R车载终端无电磁干扰风险。     

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GSM-R和5G-R的CTCS-3级列控系统无线通信协议设计及差异性分析

随着我国5G网络建设日趋成熟，CTCS-3级列控系统及下一代列控系统承载大容量数据业务的需求也愈发强烈。5G-R网络作为替代GSM-R网络的下一代铁路通信移动系统，提供面向字节流的传输服务，具有宽带宽、高速率、低时延的优势，GSM-R网络下的无线通信协议已不再适用。从总体结构、协议分层和协议分割重组等方面对5G-R网络下的无线通信协议进行设计，从协议功能、传输可靠性、传输速率等方面对GSM-R网络和5G-R网络下的两种无线通信协议的差异性进行比对分析。5G-R网络下设计的无线通信协议可靠性更高、传输速率更快，可充分利用和发挥5G-R网络的优势。研究成果可对CTCS-3级列控系统在5G-R网络下的无线通信协议建设提供思路和借鉴。     

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-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技术的远程监控系统在城市轨道交通建设工程中的应用

城市轨道交通建设工程施工点多、分布范围广,施工过程中产生海量的各种数据,当前基于3 G、4 G技术的远程施工监控系统存在传输容量受限、计算能力差和实时性不强等问题,不能适应城市轨道交通建设快速发展的局面。分析了构建基于5 G技术的轨道交通智慧化工点监控系统的重要性,介绍了该系统的系统架构、5 G传输网络架构和各模块功能。该系统采用多层次、多节点结构的分布式智慧化工点监控系统方案,采用深度学习技术加强计算环节,采用5 G技术实现工点间数据传输,支持大容量超高清视频数据实时传输,可实时分析工点监控数据,能够准确预测风险,提高了管理效率和应急处置能力。在广州地铁的试点应用效果表明,该系统满足城市轨道交通工程多线路、多工点并行操作的需求。     

阿尔斯通和华为试验CBTC用LTE 4G

<正>阿尔斯通准备在法国北部的瓦朗谢讷试验中心开始试运行安装了Urbalis基于通信的列车控制(CBTC)系统和华为的LTE 4G通信系统。试验将采用装有LTE车载设备的地铁列车,并由华为提供轨旁LTE网络。LTE可安装到CBTC系统中,提供关键语音通信、列车安全信号,达到宽带数据通信,允许实时传输视频监控系统和更多的旅客信息     

铁路5G专网MIMO技术研究

随着铁路信息技术的发展,车地间的通信业务需求不断扩展。新业务的涌现对铁路车地无线通信提出了更高要求。在5G-R专网建设中,通过引入多输入多输出（MIMO）技术可以有效提升5G-R专网性能,更好满足铁路智能化发展要求。结合铁路关键场景特点,以及5G无线通信中的MIMO关键技术,研究分析适合于铁路不同场景的MIMO技术集合,为5G-R专网未来部署与应用提供可行建议。     

基于5G-R的智能调度通信业务服务质量保障研究

首先提出了基于5G-R的智能调度通信系统架构,分析各组成单元的主要功能;其次研究了5G-R QoS保障原理,分析QoS流的映射规则、QoS参数,并在此基础上,根据语音、视频、数据等业务对网络的不同需求,提出铁路调度通信业务的QoS特性;最后,以语音个呼为例,对调度通信业务QoS保障进行了研究,包括QoS流建立流程及业务数据保障机制,可在网络资源紧张的情况下,保障数据传输速率,实现业务稳定运行。     

高速铁路列车超视距地面系统设计与应用

为保障高速铁路运行环境安全，满足列车超视距应用的业务需求，设计高速铁路列车超视距地面系统。利用数据统一接入、视频压缩与处理、超视距关联匹配算法及数据安全传输等关键技术，实现超视距数据的接入和处理、超视距关联及管理等功能，辅助突发险情的超前预判和提前处置。在京张（北京—张家口）高速铁路实车试验的结果表明，该系统功能符合预期设计，长时间运行稳定，可为高速列车运行安全提供技术支撑。     

GSM-R系统与GSM系统兼容性测试方法的研究

高速铁路建成后,运营商为了解决由于CRH车体密封性好、损耗高,列车速度快等原因,车厢内通信质量明显下降而进行了高铁专网覆盖。为保障高速铁路通信网G S M-R系统的稳定,研究GSM-R系统与GSM系统兼容性测试的办法。