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时间:2019-11-12 来源:人民铁道报 编辑:管夏怡

人民铁道报整版:专家访谈 看铁路如何“拥抱”5G

钟章队

北京交通大学教授,第十二届、第十三届全国政协委员,轨道交通控制与安全国家重点实验室通信方向首席教授,中国铁路GSM-R首席专家;获国家科学技术进步奖一等奖1项,省部级科学技术奖特等奖1项、一等奖4项;获茅以升科学技术奖,詹天佑铁道科学技术贡献奖、成就奖。

今年6月6日,工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。10月31日,在2019年中国国际信息通信展览会上,工信部宣布5G商用正式启动。中国正式进入5G商用时代。

拥抱5G,未来将展现无限可能。铁路正以更加积极的姿态顺应时代发展潮流,借力5G,创优服务。同时,铁路系统庞大而精密,数字化转型和深入改造所面临的挑战诸多。

在数字经济时代,铁路移动通信技术该如何发展?铁路专网与互联网如何实现高效融合?近日,本报记者专访全国政协委员、北京交通大学教授、我国轨道交通专用移动通信理论与关键技术方面的首席专家钟章队,对5G时代铁路移动通信技术发展做出专业解析。

记者:5G商用目前是各行业热议的一个话题,可谓是年度关键词了,您怎么看待这个现象?

钟章队:的确,各行业现在都在探讨5G。但是,大家所谈论的5G,含义其实分很多种。第一种指的就是第五代移动通信技术标准,由3GPP国际标准化组织制定,简称5G标准,这个标准包括很多非常复杂的技术项目,形成了一套非常完整的体系。第二种含义是指个别的第五代移动通信技术或比较类似的技术,技术提供方或使用者也称其为5G,是属于推广应用的技术。第三种含义是指蜂窝移动通信之外的一些领域,为了方便推广也在打5G的擦边球,比如Wi-Fi技术、有线通信技术等,它们也有自己的3G、4G、5G标准和技术,完全属于另外一套体系。

记者:铁路现在也有很多场景应用到5G技术,比如5G车站、“5G+AI铁路智慧机务系统”的应用等,所以很多人说铁路迈入了5G时代。对于这个说法,您怎么看?

钟章队:5G技术确实正在为铁路行业提供更多更高效的服务,中国铁路西安局集团有限企业联合HUAWEI技术有限企业合作开发的“5G+AI铁路智慧机务系统”就是一个很好的例子,它是5G毫米波技术,目前只是利用了公网中5G的部分技术,来解决局部的一些问题,这个5G技术还不是铁路专有的。要想真正建设好智能铁路,铁路专用的移动通信技术发展至关重要。目前,现有铁路GSM-R数字移动通信系统正在向下一代移动通信系统LTE-R演进。而基于5G技术发展铁路自己的专网,也就是5G-R,目前还在探索研究阶段。

记者:不管是GSM-R、LTE-R,还是5G-R,这其中的“R”究竟是什么?

钟章队:这里的R是指Railway,就是基于GSM、LTE、5G等已有技术,围绕铁路自己的特殊需求和特殊应用环境,打造专属于铁路的一套完整的移动通信标准体系,由此,再形成铁路专用的移动通信系统和网络。对于GSM-R来说,大家制定了超过47项标准,这都是铁路科技人员经验和专业凝练的结果,对于我国高速铁路、重载铁路、高原铁路和高寒铁路的建设起到了非常关键的作用,同时也促进了世界铁路GSM-R的发展。

记者:铁路应用电信运营商5G标准系统可以解决什么样的问题,您能举例说明吗?

钟章队:5G标准的一大优势是大带宽,其高速率、低时延、高密度的特点大大提高了网络连接效率。它可以与铁路多种场景融合,发挥更大的优势,改善货运效率、优化客运服务、改善旅客出行体验。铁路旅客发送量巨大,旅客出行中会产生大量消费,不仅包括信息消费、衣食住行消费,还包括数字消费、智能消费等。在车站、列车等大量人群场景中,旅客可以利用5G网络享受高清视频通话、高速上网、随时随地移动支付、超高清多路视频回传等服务,使旅程充满乐趣。利用5G大带宽能力,可以解决机车、动车组等大量车载数据下载问题,实现超大数据量的车地传输,服务于车辆巡检和运行监测分析。另外,在货运服务中铁路对货物全程全链条的监测以及编组站的视频监控系统等,都可以应用5G来更好地为铁路行业服务。

记者:都说4G改变生活,5G改变社会。那5G目前处于什么发展阶段?

钟章队:这里的4G和5G都是指的电信运营商的移动通信系统。星星之火,需要逐步形成燎原之势。5G技术现阶段还只是4G的补充,实现大规模商业应用,特别是高速铁路全程覆盖还需要一段时间。它就像是大学生刚从学校毕业一样,刚刚学到一些常识,还没大规模进行社会实践,必须要打拼几年才能真正为社会做贡献,必须要有实践的时间。比如说,为了确保旅客在高速列车上使用4G手机,三大运营商针对铁路的特殊覆盖,做了大量的创新实践,反复进行无线网络优化,才成就了今天全球最大的高铁网络,形成旅客满意的移动服务。5G针对高速铁路的特殊需求,会更具挑战性。

记者:要形成燎原之势,实现商业成功具体面临哪些挑战?

钟章队:我认为5G实现商业成功主要面临以下几个方面的挑战。首先是商业模式方面,目前还没有大面积地为社会服务。只有在商业层面得到大规模应用,才能说5G是成功的。其次是覆盖方面的挑战。5G频段相比4G更高,要到达4G的覆盖面,需要建造数量比4G多好几倍的基站,成本更高。再次是终端和模组问题,最近新推出的终端很多。5G要想形成燎原之势,很大程度上取决于物联网,需要模组,要看整个社会能不能高效联动起来。各大运营商需要和不同的企业合作,共同营造5G的生态环境。最后是协同挑战。5G的商业成功,要考量各主流国家的5G战略,目前世界各国使用的频率都不一样,而频率又和各自的产业发展政策息息相关,要在世界范围内达成频率共识并不是一件容易的事。

记者:您刚才提到了铁路下一代移动通信技术LTE-R,也提到了未来的5G-R,那在5G社会大背景下,您认为铁路专网的发展思路是什么?

钟章队:要想建设好铁路自己的网络,还需要走行业专网与公网高效融合的路子。移动通信的分代标准是为了更好地迭代发展,但不是绝对的,也不是隔离的。LTE-R是4.75G,大家会大量采用5G标准技术,但基础还是4G的。LTE-R+5G能够为未来智能铁路提供更有力的支撑,会推动整个铁路行业的数字化转型。5G的很多技术,比如云计算技术、人工智能技术、核心网的某些交换技术、路由技术等,只要符合铁路的标准,就可以用在LTE-R建设中,推动铁路下一代移动通信技术的发展。GSM-R实际上是2.75G,基础是2G的,但大家逐步应用了许多3G甚至4G技术。大家一定把全社会的常识、文明成果高效利用起来,踩着巨人的肩膀前行。

记者:公网与专网如何融合?

钟章队:关于公网与专网的融合,我个人认为分三种思路。第一种思路是异构技术的融合,就是大家能够接受不同的网络技能和终端,用不同的架构、不同的技术向同一个业务方向发展。比如4G的标准就有好几种,在3G、2G时代,全世界的标准就更多了,可谓条条道路通罗马。而现在的5G只有一种标准,在发展过程中,大家已经越来越有共识。第二种融合思路是同构技术的融合。铁路最早采取的就是第二种融合思路。公网与专网选用的基本技术体系是一样的。铁路研制的GSM-R、LTE-R技术体系,就是与GSM、LTE技术的同构交融,这一过程中铁路做了很多改造和优化,来打造适合自身特殊发展需求的体系。第三是运营层面、业务层面的融合,比如铁路在某些领域会直接用到公网技术进行服务。这三种形式都会存在,而同构交融或许会更受行业的青睐,更能确保通信网络的信息安全。

记者:铁路下一代移动通信技术LTE-R应用新线之前,大家需要做哪些准备?

钟章队:第一个准备工作就是政策准备。一方面国家已经出台了相关政策,另一方面工业和信息化部也已经给大家批了试验频率,再有就是铁路自己的装备技术政策准备要全面到位。第二个准备是技术标准的准备。首先标准化体系要建立起来。例如GMS-R当年确立的标准就很多。LTE-R的标准会更多,因为它不仅继承了现有铁路GSM-R通信系统的全部业务,还提供了很多更安全、更易维护、更高效的延伸服务。其次是验证,LTE-R的技术试验已经在京沈高铁试验段以及相关实验室中做了很多,包括列控试验、多媒体调度试验、高速试验性试验等,之后还要补充一些扩大试验。再次是装备技术体系的构建,包括终端、网络设备、基站、移动互联网等,都是基于公网中的LTE技术而为铁路量身打造的。第三是工程建设方面的准备。第四是人才的准备。真正要把LTE-R建设好、运营好,必须要营造好LTE-R健康发展生态,这个十分重要,它直接影响着未来智能铁路的发展。

记者:大家已经从信息时代迈向数字经济时代,整个铁路行业都要实现数字化转型,减少信息孤岛、打破数据壁垒。铁路装备技术在哪些方面发力才能适应数字经济时代的发展呢?

钟章队:我个人总结就是“大智移云物”。“大”就是大数据技术,“智”是指人工智能技术,“移”是移动通信、移动互联网技术,“云”是指云计算和边缘计算技术,“物”就是物联网技术。大家谈论的5G、LTE-R等都属于移动通信领域。在移动互联网领域,公网的移动互联网发展已经非常成熟了,而铁路专有的移动互联网技术还在探索中。等铁路专网真正能进入到开放又安全的移动互联网时代,工作效率会极大提高,铁路的各类专网资源管理,比如资源调度、在线监测等,会比现在更加高效、安全。云计算是移动互联网的基础,主要解决网络调度、计算资源供给和数据存储的问题。物联网最重要的任务是完成数字化,主要解决数据采集、数据来源问题,其中的基础是传感器,它是实现万物互联的入口,所有入口都要实现数字化。铁路建设数字化铁路局集团企业、数字化站段、数字化车间、数字化工区都离不开物联网。

记者:对于铁路技术在5G时代的发展,您有什么展望?

钟章队:经过不懈奋斗,我国铁路装备技术经历了从跟跑、并跑到领跑的过程,复兴号中国标准动车组迈出从追赶到领跑的关键一步。网络购票、移动支付、刷脸进站、自助订餐、“高铁极速达”……日新月异的中国高铁让人民群众有了更多的获得感和幸福感。LTE-R+5G技术进入铁路行业将大有可为。智能高铁、智能重载是铁路发展的未来。依托智能京张、智能京雄等重点工程,铁路正在构建集智能建造、智能装备、智能运营、智能服务于一体的智能高铁技术体系。5G技术、LTE-R技术等移动通信技术只是这一体系中单独的成员,同时代的智能技术还有许多。未来的智能铁路,一定是更加安全、高效、精准、灵活又可自适应的。大家要以智能铁路为主攻方向,推动大数据、互联网、人工智能等技术与铁路的深度融合,不仅要推动铁路智能化技术,而且要全面推进产业智能化、各专业智能化,用创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念,加快推进高效协同、互动融合的智能铁路生态系统建设,这是交通强国、铁路先行的具体举措。自主化智能铁路的美好未来正向大家走来。

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