铁路5G-R研发关键问题探讨

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5G，全称为“第五代移动通信技术”，是目前最新一代蜂窝移动通信技术，5G技术是当前代表性、引领性的网络信息技术，将实现万物泛在互联、人机深度交互，是支撑实体经济高质量发展的关键信息基础设施。伴随着产业变革和技术革命的不断兴起，5G、AI等新技术已经在各行各业中得到了广泛应用。

    2020年8月，中国国家铁路集团有限企业出台了《新时代交通强国铁路先行规划纲要》，其中明确指出，铁路是国家战略性、先导性、关键性重大基础设施，在交通强国建设中应当好先行者。随着科学技术的不断发展，科技创新已然成为交通强国的第一动力，国家也在不断出台政策加速5G技术与铁路的“碰撞”，从 “和谐HXD3D”型402号大功率电力机车首次搭载5G设备，到实现5G信号覆盖的广深港高铁正式投入春运，越来越多的新技术正在铁路运输行业生根壮大。

    利民之事，丝发必兴。科技是国之利器，国家赖之以强，人民赖之以好，5G时代的开启，定会将中国铁路的发展推向一个新的高度！
铁路5G-R研发关键问题探讨
0.引言
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2020年8月，中国国家铁路集团有限企业（简称国铁集团）发布《新时代交通强国铁路先行规划纲要》，明确提出“加强5G通信网络、大数据、区块链、物联网等新型基础设施的建设和应用，丰富应用场景，延伸产业链条，统筹推进铁路新一代移动通信专网建设，构建泛在先进、安全高效的现代铁路信息基础设施体系”。为落实规划纲要，国铁集团先后印发《国铁集团关于加快推进5G技术铁路应用发展的实施意见》《铁路5G技术应用科技攻关三年行动计划》，全面、系统地部署铁路5G技术应用，以及铁路5G-R技术研究和系统研发等工作。几年来，国铁集团加快推进科技创新，开展了《铁路5G公专网融合应用通信技术研究》《基于2100MHz频率的铁路5G-R技术体系及关键技术研究》等系列科研课题研究，陆续发布《铁路5G专用移动通信（5G-R）系统需求暂行规范》《铁路5G专网业务和功能需求暂行规范》，频率研究、频率协调和系统重大技术装备的研发工作取得重要进展。借鉴我国铁路GSM-R系统研发和实践，提出铁路5G-R技术研发的几个关键性问题以及解决的方法和思路。
1.扎实开展频率研究是发展铁路5G-R的关键
无线电频率是发展无线电技术的基础资源，开展铁路5G-R技术研究，特别是面向后续的系统运行，必须统筹我国铁路5G-R频率规划。新中国成立以来，铁路专用的无线电频率主要集中在400MHz和450~470MHz频段，用于列车无线调度通信、站场平面调车、客货运输及养护维修等对讲通信业务。2003年，为满足高速铁路发展CTCS-3级列车运行控制系统需要，原铁道部在原信息产业部和中国移动通信集团企业（简称中国移动通信）的大力支撑下，得到中国移动通信分配的900MHz“黄金频段”，发展了我国铁路第2代专用移动通信GSM-R。自此，我国铁路专用移动通信实现了数字化、网络化升级换代，铁路新线建设全面采用GSM-R，传统的模拟制式无线列调系统也逐年进行GSM-R改造。截至2021年底，GSM-R覆盖线路里程（含在建）达到8.9万km，GSM-R用户数超过35万，铁路无线专网技术发展走向快车道。
2.结合铁路应用需求进行定制开发是确保铁路 5G-R稳定运用的重要基础
与5G公网的蜂窝组网方式不同，铁路5G-R沿铁路线进行部署，组网方式是典型的链状方式。在承载业务方面，铁路5G-R主要承载高速铁路列车运行控制系统、重载组合列车的机车同步控制和调度通信、列车进路预告、调度命令信息等，承载当前GSM-R承载的全部业务，后续还将用于监测检测、移动视频、列车防护等业务，业务流向以车对地通信为主，对终端设备的高速适应性、系统的安全性和可靠性要求更高，无线网组网方式需要提供更高的冗余能力，核心网的部署也需要与铁路的生产方式、组织架构相适应。因此，铁路5G-R系统和相关设备的研发必须结合铁路实际需要，在3GPP标准和规范的基础上予以完善。
2.结合铁路应用需求进行定制开发是确保铁路 5G-R稳定运用的重要基础
与5G公网的蜂窝组网方式不同，铁路5G-R沿铁路线进行部署，组网方式是典型的链状方式。在承载业务方面，铁路5G-R主要承载高速铁路列车运行控制系统、重载组合列车的机车同步控制和调度通信、列车进路预告、调度命令信息等，承载当前GSM-R承载的全部业务，后续还将用于监测检测、移动视频、列车防护等业务，业务流向以车对地通信为主，对终端设备的高速适应性、系统的安全性和可靠性要求更高，无线网组网方式需要提供更高的冗余能力，核心网的部署也需要与铁路的生产方式、组织架构相适应。因此，铁路5G-R系统和相关设备的研发必须结合铁路实际需要，在3GPP标准和规范的基础上予以完善。
2.1推进5G-R基站设备统型