基于5G通信的铁路车载大数据车地传输方案研究

柴金川

机车和动车组作为铁路主要的装备,安装了大量传感器,实现对制动、绝缘、防火、列车供电、走行部、视频等状态的监测,从而保障其安全运行,为列车寿命评估和故障预测奠定基础。为了实现上述功能,需要车地设备间进行大量的数据通信及分析。检测车上安装了大量的检测设备,对轨道、路基、接触网、信号等专业基础设施进行检测,并产生大量的检测数据。目前,少部分车载实时监测信息可通过GPRS传输至地面信息系统,但绝大多数业务数据的传输仍依靠WLAN［1］甚至人工下载方式,既不能保证实时性,又对检修组织造成干扰,还需要消耗大量的人力和时间。因此,铁路急需研究如何利用新一代移动通信技术实现车地数据传输的数字化和智能化发展。

5G通信技术除可实现人与人通信外,还增强了人与物、物与物的互联,可支持增强型移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（uRLLC）三大应用场景。世界各国纷纷提出5G技术试验和商用计划,我国更是将5G通信作为新基建之首。目前,国内外都已开始进行5G通信在铁路领域中的应用研究和试验。欧洲铁路研究了基于5G技术的列控系统（Europe Train Control System,ETCS）,并开展了200 km/h以下的列控系统试验；韩国在其专用轨道测试线上开展了基于5G技术的列车自动控制系统的试验；日本采用28 GHz频谱完成了4K监控视频传输测试；我国在部分车站和线路实施了公网5G覆盖工程,在几个典型站场开展了毫米波点对点大容量数据传输应用,并正在环行铁道试验基地搭建铁路5G-R专网试验环境,准备开展相关试验。……