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看鐵路如何“擁抱”5G

   日期:2019-12-09     瀏覽:18    評論:0    
核心提示:看鐵路如何“擁抱”5G

今年6月6日,工業和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照。10月31日,在2019年中國國際信息通信展覽會上,工信部宣布5G商用正式啟動。中國正式進入5G商用時代。

擁抱5G,未來將展現無限可能。鐵路正以更加積極的姿態順應時代發展潮流,借力5G,創優服務。同時,鐵路系統龐大而精密,數字化轉型和深入改造所面臨的挑戰諸多。

在數字經濟時代,鐵路移動通信技術該如何發展?鐵路專網與互聯網如何實現高效融合?近日,《人民鐵道報》專訪全國政協委員、北京交通大學教授、我國軌道交通專用移動通信理論與關鍵技術方面的首席專家、北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司(股票代碼:300213)首席科學家鐘章隊,對5G時代鐵路移動通信技術發展做出專業解析。以下為采訪原文。

鐘章隊簡介

北京交通大學教授,第十二屆、第十三屆全國政協委員,軌道交通控制與安全國家重點實驗室通信方向首席教授,中國鐵路GSM-R首席專家;獲國家科學技術進步獎一等獎1項,省部級科學技術獎特等獎1項、一等獎4項;獲茅以升科學技術獎,詹天佑鐵道科學技術貢獻獎、成就獎。

 

記者:5G商用目前是各行業熱議的一個話題,可謂是年度關鍵詞了,您怎么看待這個現象?

鐘章隊:的確,各行業現在都在探討5G。但是,大家所談論的5G,含義其實分很多種。第一種指的就是第五代移動通信技術標準,由3GPP國際標準化組織制定,簡稱5G標準,這個標準包括很多非常復雜的技術項目,形成了一套非常完整的體系。第二種含義是指個別的第五代移動通信技術或比較類似的技術,技術提供方或使用者也稱其為5G,是屬于推廣應用的技術。第三種含義是指蜂窩移動通信之外的一些領域,為了方便推廣也在打5G的擦邊球,比如Wi-Fi技術、有線通信技術等,它們也有自己的3G、4G、5G標準和技術,完全屬于另外一套體系。

 

記者:鐵路現在也有很多場景應用到5G技術,比如5G車站、“5G+AI鐵路智慧機務系統”的應用等,所以很多人說鐵路邁入了5G時代。對于這個說法,您怎么看?

鐘章隊:5G技術確實正在為鐵路行業提供更多更高效的服務,中國鐵路西安局集團有限公司聯合華為技術有限公司合作開發的“5G+AI鐵路智慧機務系統”就是一個很好的例子,它是5G毫米波技術,目前只是利用了公網中5G的部分技術,來解決局部的一些問題,這個5G技術還不是鐵路專有的。要想真正建設好智能鐵路,鐵路專用的移動通信技術發展至關重要。目前,現有鐵路GSM-R數字移動通信系統正在向下一代移動通信系統LTE-R演進。而基于5G技術發展鐵路自己的專網,也就是5G-R,目前還在探索研究階段。

 

 

記者:不管是GSM-R、LTE-R,還是5G-R,這其中的“R”究竟是什么?

鐘章隊:這里的R是指Railway,就是基于GSM、LTE、5G等已有技術,圍繞鐵路自己的特殊需求和特殊應用環境,打造專屬于鐵路的一套完整的移動通信標準體系,由此,再形成鐵路專用的移動通信系統和網絡。對于GSM-R來說,我們制定了超過47項標準,這都是鐵路科技人員經驗和專業凝練的結果,對于我國高速鐵路、重載鐵路、高原鐵路和高寒鐵路的建設起到了非常關鍵的作用,同時也促進了世界鐵路GSM-R的發展。

圖片來源于網絡

記者:鐵路應用電信運營商5G標準系統可以解決什么樣的問題,您能舉例說明嗎?

鐘章隊:5G標準的一大優勢是大帶寬,其高速率、低時延、高密度的特點大大提高了網絡連接效率。它可以與鐵路多種場景融合,發揮更大的優勢,改善貨運效率、優化客運服務、改善旅客出行體驗。鐵路旅客發送量巨大,旅客出行中會產生大量消費,不僅包括信息消費、衣食住行消費,還包括數字消費、智能消費等。在車站、列車等大量人群場景中,旅客可以利用5G網絡享受高清視頻通話、高速上網、隨時隨地移動支付、超高清多路視頻回傳等服務,使旅程充滿樂趣。利用5G大帶寬能力,可以解決機車、動車組等大量車載數據下載問題,實現超大數據量的車地傳輸,服務于車輛巡檢和運行監測分析。另外,在貨運服務中鐵路對貨物全程全鏈條的監測以及編組站的視頻監控系統等,都可以應用5G來更好地為鐵路行業服務。

 

記者:都說4G改變生活,5G改變社會。那5G目前處于什么發展階段?

鐘章隊:這里的4G和5G都是指的電信運營商的移動通信系統。星星之火,需要逐步形成燎原之勢。5G技術現階段還只是4G的補充,實現大規模商業應用,特別是高速鐵路全程覆蓋還需要一段時間。它就像是大學生剛從學校畢業一樣,剛剛學到一些知識,還沒大規模進行社會實踐,必須要打拼幾年才能真正為社會做貢獻,必須要有實踐的時間。比如說,為了確保旅客在高速列車上使用4G手機,三大運營商針對鐵路的特殊覆蓋,做了大量的創新實踐,反復進行無線網絡優化,才成就了今天全球最大的高鐵網絡,形成旅客滿意的移動服務。5G針對高速鐵路的特殊需求,會更具挑戰性。

 

記者:要形成燎原之勢,實現商業成功具體面臨哪些挑戰?

鐘章隊:我認為5G實現商業成功主要面臨以下幾個方面的挑戰。首先是商業模式方面,目前還沒有大面積地為社會服務。只有在商業層面得到大規模應用,才能說5G是成功的。其次是覆蓋方面的挑戰,5G頻段相比4G更高,要到達4G的覆蓋面,需要建造數量比4G多好幾倍的基站,成本更高。再次是終端和模組問題,最近新推出的終端很多。5G要想形成燎原之勢,很大程度上取決于物聯網,需要模組,要看整個社會能不能高效聯動起來。各大運營商需要和不同的企業合作,共同營造5G的生態環境。最后是協同挑戰。5G的商業成功,要考量各主流國家的5G戰略,目前世界各國使用的頻率都不一樣,而頻率又和各自的產業發展政策息息相關,要在世界范圍內達成頻率共識并不是一件容易的事。

 

記者:您剛才提到了鐵路下一代移動通信技術LTE-R,也提到了未來的5G-R,那在5G社會大背景下,您認為鐵路專網的發展思路是什么?

鐘章隊:要想建設好鐵路自己的網絡,還需要走行業專網與公網高效融合的路子。移動通信的分代標準是為了更好地迭代發展,但不是絕對的,也不是隔離的。LTE-R是4.75G,我們會大量采用5G標準技術,但基礎還是4G的。LTE-R+5G能夠為未來智能鐵路提供更有力的支撐,會推動整個鐵路行業的數字化轉型。5G的很多技術,比如云計算技術、人工智能技術、核心網的某些交換技術、路由技術等,只要符合鐵路的標準,就可以用在LTE-R建設中,推動鐵路下一代移動通信技術的發展。GSM-R實際上是2.75G,基礎是2G的,但我們逐步應用了許多3G甚至4G技術。我們一定把全社會的知識、文明成果高效利用起來,踩著巨人的肩膀前行。

 

記者:公網與專網如何融合?

鐘章隊:關于公網與專網的融合,我個人認為分三種思路。第一種思路是異構技術的融合,就是大家能夠接受不同的網絡技能和終端,用不同的架構、不同的技術向同一個業務方向發展。比如4G的標準就有好幾種,在3G、2G時代,全世界的標準就更多了,可謂條條道路通羅馬。而現在的5G只有一種標準,在發展過程中,大家已經越來越有共識。第二種融合思路是同構技術的融合。鐵路最早采取的就是第二種融合思路。公網與專網選用的基本技術體系是一樣的。鐵路研制的GSM-R、LTE-R技術體系,就是與GSM、LTE技術的同構交融,這一過程中鐵路做了很多改造和優化,來打造適合自身特殊發展需求的體系。第三是運營層面、業務層面的融合,比如鐵路在某些領域會直接用到公網技術進行服務。這三種形式都會存在,而同構交融或許會更受行業的青睞,更能確保通信網絡的信息安全。

 

記者:鐵路下一代移動通信技術LTE-R應用新線之前,我們需要做哪些準備?

鐘章隊:第一個準備工作就是政策準備。一方面國家已經出臺了相關政策,另一方面工業和信息化部也已經給我們批了試驗頻率,再有就是鐵路自己的裝備技術政策準備要全面到位。第二個準備是技術標準的準備。首先標準化體系要建立起來。例如GMS-R當年確立的標準就很多。LTE-R的標準會更多,因為它不僅繼承了現有鐵路GSM-R通信系統的全部業務,還提供了很多更安全、更易維護、更高效的延伸服務。其次是驗證,LTE-R的技術試驗已經在京沈高鐵試驗段以及相關實驗室中做了很多,包括列控試驗、多媒體調度試驗、高速試驗性試驗等,之后還要補充一些擴大試驗。再次是裝備技術體系的構建,包括終端、網絡設備、基站、移動互聯網等,都是基于公網中的LTE技術而為鐵路量身打造的。第三是工程建設方面的準備。第四是人才的準備。真正要把LTE-R建設好、運營好,必須要營造好LTE-R健康發展生態,這個十分重要,它直接影響著未來智能鐵路的發展。

 

記者:我們已經從信息時代邁向數字經濟時代,整個鐵路行業都要實現數字化轉型,減少信息孤島、打破數據壁壘。鐵路裝備技術在哪些方面發力才能適應數字經濟時代的發展呢?

鐘章隊:我個人總結就是“大智移云物”。“大”就是大數據技術,“智”是指人工智能技術,“移”是移動通信、移動互聯網技術,“云”是指云計算和邊緣計算技術,“物”就是物聯網技術。我們談論的5G、LTE-R等都屬于移動通信領域。在移動互聯網領域,公網的移動互聯網發展已經非常成熟了,而鐵路專有的移動互聯網技術還在探索中。等鐵路專網真正能進入到開放又安全的移動互聯網時代,工作效率會極大提高,鐵路的各類專網資源管理,比如資源調度、在線監測等,會比現在更加高效、安全。云計算是移動互聯網的基礎,主要解決網絡調度、計算資源供給和數據存儲的問題。物聯網最重要的任務是完成數字化,主要解決數據采集、數據來源問題,其中的基礎是傳感器,它是實現萬物互聯的入口,所有入口都要實現數字化。鐵路建設數字化鐵路局集團公司、數字化站段、數字化車間、數字化工區都離不開物聯網。

 

記者:對于鐵路技術在5G時代的發展,您有什么展望?

鐘章隊:經過不懈奮斗,我國鐵路裝備技術經歷了從跟跑、并跑到領跑的過程,復興號中國標準動車組邁出從追趕到領跑的關鍵一步。網絡購票、移動支付、刷臉進站、自助訂餐、“高鐵極速達”……日新月異的中國高鐵讓人民群眾有了更多的獲得感和幸福感。LTE-R+5G技術進入鐵路行業將大有可為。智能高鐵、智能重載是鐵路發展的未來。依托智能京張、智能京雄等重點工程,鐵路正在構建集智能建造、智能裝備、智能運營、智能服務于一體的智能高鐵技術體系。5G技術、LTE-R技術等移動通信技術只是這一體系中單獨的成員,同時代的智能技術還有許多。未來的智能鐵路,一定是更加安全、高效、精準、靈活又可自適應的。我們要以智能鐵路為主攻方向,推動大數據、互聯網、人工智能等技術與鐵路的深度融合,不僅要推動鐵路智能化技術,而且要全面推進產業智能化、各專業智能化,用創新、協調、綠色、開放、共享的五大發展理念,加快推進高效協同、互動融合的智能鐵路生態系統建設,這是交通強國、鐵路先行的具體舉措。自主化智能鐵路的美好未來正向我們走來。

 
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