5G-R承载的业务仍然以行车应用为主,对设备安全性、可靠性要求高。
未来5G-R在铁路系统中的三大应用场景:铁路正线广域区域通信调度通信语音、调度通信多媒体、行车安全数据、行车信息数据、车上作业人员语音等。铁路站场/枢纽等热点区域覆盖车上视频监控数据、站场维护作业多媒体通信、编组站通信等。铁路沿线地面设施监控地面基础设施监测数据传送。高铁移动通信技术的挑战
铁路通信系统发展得如此迅速,为什么我们仍然感觉网速慢?
这是因为5G信号覆盖高铁场景虽然前景广阔,但也面临着诸多的挑战。01、信号的穿透损耗和传播损耗大
高铁列车车体多采用不锈钢、合金等金属全封闭式的结构。
传统的车内用户直接与车外基站直接通信的架构,使得信号在车内穿透损耗较大、掉线率升高、切换成功率和连接成功率降低,从而导致网络性能下降。
02、多普勒效应带来频偏
多普勒效应:物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高;在运动的波源后面时,会产生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低;波源的速度越高,所产生的效应越大。
在移动通信中,当移动台移向基站时,频率变高,远离基站时,频率变低,所以在移动通信中要充分考虑多普勒效应。
高铁的速度越快,频偏越大,也将使基站接收信号的性能下降。多普勒效应是瞬时变化的,高速引起接收机的解调性能下降,这是一个非常大的挑战。
03、瞬间网络负荷大
当高铁过境时,基站区域内用户数剧增,网络负荷过高,用户感知下降。
04、频繁切换影响感知
由于高铁沿线基站单站覆盖范围有限,在高速行驶状态下,列车穿越单站覆盖所需的时间非常短。
在列车运行中,为保持车地之间通信的连续性,需将通信链路从一个基站小区信道转换到另一个基站小区信道。
因此,用户在使用移动网络时会产生频繁的小区切换和重选,当其无法满足切换、重选所需的时间开销时,极易出现切换慢、切换失败、掉线等网络问题,影响用户感知。
解决方案01、如何解决信号的穿透损耗和传播损耗大的问题?
采用移动中继技术。简而言之,就是设置“中间转发”性质的设备,让整个通信的过程分为两个部分——外部基站与中继设备之间,以及中继设备与用户之间。由中继设备转发来自基站和车内用户的信号。02、如何解决多普勒效应带来的频偏问题?
合理设置基站站址,降低多普勒频移影响。在射频单位进行频偏矫正/问题,也就是基带信号的处理问题。03、何解决瞬间网络负荷大和越区频繁切换的问题?
小区合并:一个基站处理单元(BBU)连接多个射频拉远单元(RRU),在逻辑上将多个小区设为同一小区,这样就使“小区切换”变为“小区协作”,提高网络性能、增大覆盖距离、减少切换次数。
切换算法优化:一般而言是对切换流程中涉及到的切换参数进行优化,有效地预防乒乓效应和无线链路的连接中断,提高切换成功率。
铁路专用无线通信正在向宽带网络演进,相信在不久的将来,5G关键技术的应用将为铁路无线专网的建设添砖添瓦。
在这之前,不妨放下手机,看看沿途的风景。
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