虚拟专刊丨轨道交通5G通信技术研究与应用(2)|专网|公网|带宽利用率|时延|轨道交通|通信技术

5G技术作为第五代移动通信技术，具有高带宽、低延迟，以及广链接等特点，为我国轨道交通行业的绿智融合发展提供了关键基础设施支撑，当前整体呈现出由点及面，向纵深快速发展的积极态势。国家铁路领域，5G-R频段批复、技术研究、标准建设、装备研发、系统试验等方面均已取得阶段性重大进展；城市轨道交通领域，基于EUHT以及5G公专网技术，在车地信息交互、乘客信息服务、设备智能运维等方面的应用案例不断涌现。为了交流互鉴，聚力集智共促中国轨道交通5G技术高质量发展，《铁道通信信号》编辑部精心策划组织，筛选整理了近年来已刊发的轨道交通领域5G通信技术研究与应用方面的优秀论文，以虚拟专刊形式集合分期推送，欢迎各位行业同仁阅读、分享、下载和引用。

基于5G的铁路下一代移动通信

频谱效率分析

杨焱，赵武元，杨锐

DOI：10.13879/j.issn1000-7458.2020-12.20416

摘要：基于5G（第五代移动通信）的铁路下一代移动通信系统，将为未来智能铁路发展提供关键动力，如何利用有限的频谱资源，满足最大的平均业务容量和安全可靠的业务需求是一个重要问题。针对基于5G的铁路下一代移动通信，充分考虑了铁路特殊应用场景对频谱效率的影响，提出一种改进的频谱使用效率评估算法，并通过计算实例对算法的适应性进行了评估。

关键词：铁路下一代移动通信;5G（第五代移动通信）;频谱效率;业务场景

引用格式

杨焱,赵武元,杨锐.基于5G的铁路下一代移动通信频谱效率分析[J].铁道通信信号,

2020,56(12):50-54.

Yan Yang, Wuyuan Zhao, Rui Yang. Spectrum Efficiency Analysis of 5G based Next Generation Railway Mobile Communication[J]. Railway Signalling & Communication, 2020,56(12):50-54.

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铁路5G专网部署方案研究

桑忠人，谭昕璐，朱贺，张煜，熊轲

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-12.22180

摘要：针对日益增长的智慧化铁路发展需求，利用5G网络的低时延、大带宽等特点，建设铁路5G专网可以有效弥补既有GSM-R系统的不足。分析对比了7种铁路5G专网的部署方案，对铁路5G专网的业务场景进行了探讨；针对每种业务场景给出了适合的铁路5G专网部署方案建议；最后讨论了专网部署中可能会出现的安全问题，并给出了相应的解决思路，可为我国铁路5G专网的建设提供参考。

关键词：5G网络;铁路专网;组网方案;业务场景;部署方案;安全威胁;安全技术

引用格式

桑忠人,谭昕璐,朱贺,等.铁路5G专网部署方案研究[J].铁道通信信号,2022,58(12):1-8.

Sang Zhongren,Tan Xinlu,Zhu He,et al.5G Dedicated Network Deployment Plan for Railway[J].Railway Signalling & Communication,2022,58(12):1-8.

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5G公网铁路专用网络架构及

安全部署方案

祝咏升，魏长水，张骁

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2023-01.22344

摘要：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。

关键词：5G非公共网;公网集成非公共网络;公网专用;网络边界安全

引用格式

祝咏升,魏长水,张骁.5G公网铁路专用网络架构及安全部署方案[J].铁道通信信号,

2023,59(1):13-18.

ZHU Yongsheng,WEI Changshui,ZHANG Xiao.Railway Private Network Architecture and Security Deployment Scheme Based on 5G Public Network[J].Railway Signalling & Communication,2023,59

(1):13-18.

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既有普速铁路5G公网专用

建设方案探讨

王晓懿，李东兴，陆冰盈

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-10.22129

摘要：我国铁路推进5G业务应用已势在必行。根据普速铁路5G应用业务需求、网络特性，分析既有普速铁路5G建设项目的特点，研究5G公网专用设计方案。介绍公网专用5G网络与铁路系统的接口，配套承载网的设计，工程建设管理要求等内容。

关键词：既有铁路;普速铁路;第五代移动通信技术（5G）;公网专用;切片子网络

引用格式

王晓懿,李东兴,陆冰盈.既有普速铁路5G公网专用建设方案探讨[J].铁道通信信号,

2022,58(10):56-60.

Wang Xiaoyi,Li Dongxing,Lu Bingying.Exploration on Construction Scheme of Dedicated 5G Public Network for Existing Ordinary Speed Railway[J].Railway Signalling & Communication,2022,58(10):56-60.

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铁路5G专网与GSM-R语音业务

过渡方案研究

孙鲁泉，单洪政，赵军，李明春

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2021-10.20504

摘要：通过分析铁路5G宽带移动通信系统（5G-R）与既有铁路GSM-R系统语音业务的过渡需求、主要通信业务流程、系统间的互联互通接口等，提出“双模终端+双网络共存（DMDN）”的过渡解决方案。对不同网络覆盖场景进行分析，总结5G-R/GSM-R双网络共存过渡期间的终端网络驻留策略以及关键业务设备MCx的业务处理策略，详细介绍双模双网场景下的语音业务流程和接口，为铁路5G宽带移动通信系统的标准制定和规划建设提供技术参考。

关键词：铁路;铁路5G宽带移动通信系统;铁路移动通信系统;语音业务;双模终端;互联互通

引用格式

孙鲁泉,单洪政,赵军,等.铁路5G专网与GSM-R语音业务过渡方案研究[J].铁道通信信号,

2021,57(10):75-80.

Sun Luquan,Shan Hongzheng,Zhao Jun,et al.Study on Transition Solution to Voice Service from GSM-R and 5G-R[J].Railway Signalling & Communication,2021,57

(10):75-80.

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铁路5G-R基站节能方案研究

葛伟涛，冯敬然，周敏

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-10.22041

摘要：铁路新一代移动通信系统将采用5G-R系统。5G系统采用大规模天线，具有大带宽、高频率等特点，因此5G-R基站的用电量远高于GSM-R基站。为此从硬件、软件两个方面对5G基站节能技术进行分析，并对5G基站新工艺、新材料、仿生外观、符号关断、通道关断、载波关断和深度休眠等节能技术在铁路中的应用进行适应性分析；提出基于5G-R无线组网和话务量的节能方案，以及基于行车间隔的智能化节能方案，可为未来5G-R技术研究和工程建设提供参考。

关键词：5G-R系统;基站;节能;组网方案;符号关断;通道关断;载波关断;深度休眠

引用格式

葛伟涛,冯敬然,周敏.铁路5G-R基站节能方案研究[J].铁道通信信号,2022,58(10):11-15.

Ge Weitao,Feng Jingran,Zhou Min.Research on Energy Saving Scheme of Railway 5G-R Base Station[J].Railway Signalling&Communication,2022,58

(10):11-15.

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5G-R终端检验检测设施建设初探

邸奥杰，肖刚，姜毅，陈明阳

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-10.22092

摘要：基于5G技术的铁路新一代移动通信系统（5G-R）科技攻关正在加快进行，然而国内尚无适用于5G-R专网和终端的检验检测设施。为了进一步支撑铁路5G-R技术运用，助力智能铁路高质量发展，论述了铁路5G-R终端检验检测设施建设的必要性、可行性，提出方案设想，阐明其预期目标，并进行了效益分析，为检验检测设施建设提供参考。

关键词：智能铁路;铁路5G-R专网;终端;检验检测;新型基础设施;国家质量基础设施;必要性;可行性

引用格式

邸奥杰,肖刚,姜毅,等.5G-R终端检验检测设施建设初探[J].铁道通信信号,2022,58(10):6-10.

Di Aojie,Xiao Gang,Jiang Yi,et al.Preliminary Exploration on Construction of Inspection and Testing Facilities for 5G-R User Equipment[J].Railway Signalling & Communication,2022,58

(10):6-10.

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基于5G网络车车通信的列车接近预警系统研究

张志豪，汪洋

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-11.22102

摘要：为了防止在极端条件下发生列车追尾事故，将列车接近预警系统作为既有高速铁路保障列车运行安全的补充手段，提出基于5G网络车车通信的列车接近预警系统。结合车车通信技术发展和铁路运营特点，研究了适用于高速铁路的车车通信技术，并针对2种实现方式进行了分析；提出了列车接近预警系统架构，描述了各个组成部分的功能，并说明了系统实现多源融合定位、基于5G网络的车车通信、列车接近预警等主要功能的原理；详细阐述了车载预警处理设备的软件设计方案。通过对基于5G网络车车通信的列车接近预警系统研究，能够为未来车车通信技术在列车控制系统中的应用提供借鉴。

关键词：高速铁路;5G网络;车车通信;列车定位;列车接近预警

引用格式

张志豪,汪洋.基于5G网络车车通信的列车接近预警系统研究[J].铁道通信信号,2022,58

(11):1-7.

Zhang Zhihao,Wang Yang.Research on Train Approach Early Warning System Based on 5G Network Train-train Communication[J].Railway Signalling & Communication,2022,58

(11):1-7.

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5G-R接入网基站单元设备

组网可靠性分析

鞠昊哲，王东明，胡静，刘瑜，

王海龙，陈建平

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2023-11.23171

摘要：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。

关键词：第五代铁路无线通信;基站组网;可靠性;分布式单元;集中式单元;蒙特卡洛仿真

引用格式

鞠昊哲,王东明,胡静,等.5G-R接入网基站单元设备组网可靠性分析[J].铁道通信信号,

2023,59(11):40-48.

JU Haozhe, WANG Dongming, HU Jing, et al. Reliability Analysis of Base Station Unit Equipment Networking in 5G-R Access Network[J]. Railway Signalling & Communication, 2023, 59(11): 40-48.

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基于射线跟踪与离开角空间聚类的

5G-R网络优化技术研究

弓子悦，官科，周敏，杨琪，葛伟涛，李珉璇

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2024-01.23211

摘要：当前反复“路测-调整”的传统无线网络优化方式难以满足铁路5G专用移动通信系统（5G-R）的网络优化需求。面向京沈铁路干线场景，在确定了射线跟踪传播机理模型后，进行了5G-R无线信道建模仿真，提出一种基于射线跟踪与离开角空间聚类的网络优化算法。该算法以全向天线仿真结果为基础，使用K-means++算法对射线跟踪仿真的角度-能量域数据进行聚类，将水平离开角的空间聚类中心作为扇区方位角；结合水平离开角的聚类中心与高铁行车路径的空间位置关系，计算相应扇区的下倾角；以上述基于射线跟踪与离开角空间聚类的结果为初值，基于粒子群算法进行优化迭代，高效地完成铁路干线场景下的5G-R网络优化。结果表明，在相同的计算资源和仿真条件下，基于射线跟踪与离开角空间聚类的5G-R网络优化算法对比直接使用粒子群算法，在收敛速度方面提升了约10%，在优化效果方面提升了约30%。该方法针对铁路干线场景能够实现在迭代计算次数更少的情况下，给出更好的网络优化方案，为未来建设高质量5G-R通信系统提供技术积累和参考。

关键词：5G-R;无线网络优化;射线跟踪;K-means++聚类算法;离开角;粒子群算法

引用格式

弓子悦,官科,周敏,等.基于射线跟踪与离开角空间聚类的5G-R网络优化技术研究[J].铁道通信信号,2024,60(1):1-13.

GONG Ziyue, GUAN Ke, ZHOU Min, et al. Research on 5G-R Network Optimization Technology Based on Ray Tracing and Departure Angle Spatial Clustering[J]. Railway Signalling & Communication, 2024, 60(1): 1-13.

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公网5G小站对铁路5G-R车载终端的电磁干扰研究

尚玉清，李毅，李岸宁，蔺伟

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2023-04.22405

摘要：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。

关键词：公网5G;小站;5G-R终端;杂散干扰;阻塞干扰

引用格式

尚玉清,李毅,李岸宁,等.公网5G小站对铁路5G-R车载终端的电磁干扰研究[J].铁道通信信号,2023,59(4):15-20.

SHANG Yuqing,LI Yi,LI Anning,et al.Research on Electromagnetic Interference of 5G Small Cell of Operator Network to 5G-R On-Board Terminals[J].Railway Signalling & Communication,2023,59(4):15-20.

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基于5G-R的智能调度通信业务

服务质量保障研究

李春铎，郭强亮，闫晓宇，石波

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-08.22096

摘要：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。

关键词：智能铁路;铁路第5代移动通信系统（5G-R）;调度通信;服务质量（QoS）;N5接口

引用格式

李春铎,郭强亮,闫晓宇,等.基于5G-R的智能调度通信业务服务质量保障研究[J].铁道通信信号,2022,58(8):17-21.

Li Chunduo,Guo Qiangliang,Yan Xiaoyu,et al.Research on Service Quality Assurance of Intelligent Dispatching Communication Service Based on 5G-R[J].Railway Signalling & Communication,2022,58(8):17-21.

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基于扩频序列的高铁无线信道测量仿真系统研究

孙宇飞，李毅，李岸宁，蔺伟

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2023-05.22351

摘要：为了评估不同扩频序列对高铁无线信道测量性能的影响，构建了基于扩频滑动相关的高铁无线信道测量仿真系统。在发射端分别生成Random、m、Kasami、Gold、ZC、Golay等6种扩频序列，通过COST207丘陵场景的标准信道模型传输调制信号，在接收端利用滑动相关算法估计出信道冲击响应。研究结果表明：Golay序列、ZC序列和m序列的自相关特性优于另外3种序列，进行高铁无线信道测量时误差相对较小；接收端利用估计的信道冲击响应可以有效提取信道的多径时延和多普勒扩展特性。仿真结果为构建可工程化应用的高铁无线信道测量系统提供了技术支撑。

关键词：高铁;无线信道测量;扩频序列;扩频滑动相关;多径时延;多普勒扩展;信道冲激响应

引用格式

孙宇飞,李毅,李岸宁,等.基于扩频序列的高铁无线信道测量仿真系统研究[J].铁道通信信号,

2023,59(5):30-36.

SUN Yufei,LI Yi,LI Anning,et al.Research on Wireless Channel Measurement Simulation System in High-speed Railway Based on Spread Spectrum Sequences[J].Railway Signalling & Communication,2023,59

(5):30-36.

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5G在城市轨道交通行业中的

应用分析

李士东，戴克平

DOI：10.13879/j.issn1000-7458.2020-07.20130

摘要：介绍城市轨道交通车地无线通信数据传输需求情况，虽然LTE-M技术可以满足目前车地无线通信数据传输需求，但承载带宽已达到极限，而5G技术符合城市轨道交通车地无线通信的未来发展需求；详细论述了5G城轨车地无线通信工程应用在频率、安全、无线覆盖等方面所面临的技术问题，并重点阐述了城轨5G频率的3种使用方式；最后详细说明了5G在城轨行业应用中3种可能的组网方案，为将来5G在城轨行业的应用研究提供参考。

关键词：轨道交通;5G;移动边缘计算;切片

引用格式

李士东,戴克平.5G在城市轨道交通行业中的应用分析[J]. 铁道通信信号, 2020,56(7):89-93.

Shidong Li, Keping Dai. Analysis on Application of 5G in Urban Rail Transit[J]. Railway Signalling & Communication, 2020,56(7):89-93.

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基于5G通信的车载数据转储系统

银壮辰

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2021-09.21217

摘要：针对地铁列车车载数据自动转储的需求，研发一种基于5G通信的车载数据转储系统。通过在列车上安装一块5G通信板，采用高效数据传输策略，将列车数据自动转储到地面数据服务器，在智能运维系统的终端上进行数据分析，以提升地铁列车的运营效率。

关键词：车载数据;数据转储;5G通信板;FTP;数据压缩

引用格式

银壮辰.基于5G通信的车载数据转储系统[J].铁道通信信号,2021,57(9):52-57.

Yin Zhuangchen.Train Data Dump System Based on 5G Communication[J].Railway Signalling & Communication,2021,57

(9):52-57.

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基于EUHT-5G与LTE协同组网的车地无线通信CCTV业务承载研究

李佳宁，高洪波

DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2022-09.22004

摘要：为了在城市轨道交通新线建设中进一步提升车地无线通信质量，提出基于LTE与EUHT-5G协同组网方案，以承载车地无线通信CCTV（闭路电视）业务。采用静态路由和动态路由相结合的方式，实现主备切换，具备无线通信系统的冗余性和自适应性。对基于协同组网的车地无线通信系统进行测试，结果表明，EUHT-5G与LTE系统协同组网的性能优异，对EUHT-5G全面引入城市轨道交通承载车地无线通信业务具有借鉴意义。

关键词：城市轨道交通;车地无线通信;EUHT-5G系统;LTE系统;协同组网;闭路电视

引用格式

李佳宁,高洪波.基于EUHT-5G与LTE协同组网的车地无线通信CCTV业务承载研究[J].铁道通信信号,2022,58(9):1-4.

Li Jianing,Gao Hongbo.Research on CCTV Services over Train-ground Wireless Communication Based on Collaborative Network of EUHT-5G and LTE[J].Railway Signalling & Communication,2022,58(9):1-4.

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BOUT

关于《铁道通信信号》

《铁道通信信号》为月刊，创刊于1957年，主管单位为中国国家铁路集团有限公司，主办单位为中国铁道科学研究院集团有限公司。

投稿网址： https://tdth.publish.founderss.cn

素材来源：《铁道通信信号》