基于云計算的下一代鐵路移動通信網絡架構

王開鋒,張 琦,李 輝,高 鶯,陳寧寧,付文剛

(1.中國鐵道科學研究院研究生部,北京 100081； 2.中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所,北京 100081； 3.國家鐵路智能運輸系統工程技術研究中心,北京 100081)

信息技術與鐵路產業的融合、互聯網與高速鐵路網的融合，給鐵路建設、運營維護及旅客服務等方面帶來深遠影響，智能鐵路已經成為未來鐵路發展的趨勢，而鐵路移動通信網絡在其中發揮著基礎性作用，列車自動駕駛、旅客智能出行和鐵路基礎設施智能運維的實現要求在車地之間提供高帶寬、低延時、高可靠性的數據傳輸服務[1]。目前，鐵路所使用的GSM-R(Global System for Mobile Communications -Railway，鐵路專用數字移動通信)屬于窄帶移動通信網絡，主要用于承載帶寬需求較小的列車運行控制、調度通信等相關業務[2-3]，無法滿足未來鐵路應用業務的發展需求。為此，中國和歐洲均開展了下一代鐵路移動通信技術的研究[4-6]，3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃)也針對高速鐵路應用場景提出了移動通信性能目標和5G(Fifth-Generation Mobile Communication System，第五代移動通信系統)接入網部署建議[7-8]。

GSM-R網絡需要在鐵路沿線布設大量采用專用平臺構建的基站設備，實現對鐵路作業區域的無縫覆蓋[9]，這種傳統的網絡架構存在以下問題：(1)每個基站均需要建設獨立的機房，不僅征地成本高還要占用大量土地資源；(2)基站需要配套建設空調、傳輸、不間斷電源等附屬設備，根據中國移動的統計，基站的功率效率只有51%[10]，大量的能源被附屬設備消耗；(3)基站的實際利用率低，通常情況下大部分基站只有列車通過時才有負載，但基站的處理能力僅供自身使用，無法與其他基站共享，造成基站處理能力的浪費?！?br>