今年6月6日，工業(yè)和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)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(xiàn)無限可能。鐵路正以更加積極的姿態(tài)順應時代發(fā)展潮流，借力5G，創(chuàng)優(yōu)服務。同時，鐵路系統(tǒng)龐大而精密，數(shù)字化轉(zhuǎn)型和深入改造所面臨的挑戰(zhàn)諸多。
在數(shù)字經(jīng)濟時代，鐵路移動通信技術(shù)該如何發(fā)展？鐵路專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)如何實現(xiàn)高效融合？近日，《人民鐵道報》專訪全國政協(xié)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(guān)鍵技術(shù)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(shù)發(fā)展做出專業(yè)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(xié)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(shù)進步獎一等獎1項，省部級科學技術(shù)獎特等獎1項、一等獎4項；獲茅以升科學技術(shù)獎，詹天佑鐵道科學技術(shù)貢獻獎、成就獎。
記者：5G商用目前是各行業(yè)熱議的一個話題，可謂是年度關(guān)鍵詞了，您怎么看待這個現(xiàn)象？
鐘章隊：的確，各行業(yè)現(xiàn)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(shù)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(shù)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(shù)或比較類似的技術(shù)，技術(shù)提供方或使用者也稱其為5G，是屬于推廣應用的技術(shù)。第三種含義是指蜂窩移動通信之外的一些領(lǐng)域，為了方便推廣也在打5G的擦邊球，比如Wi-Fi技術(shù)、有線通信技術(shù)等，它們也有自己的3G、4G、5G標準和技術(shù)，完全屬于另外一套體系。
記者：鐵路現(xiàn)在也有很多場景應用到5G技術(shù)，比如5G車站、“5G+AI鐵路智慧機務系統(tǒng)”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(shù)確實正在為鐵路行業(yè)提供更多更高效的服務，中國鐵路西安局集團有限公司聯(lián)合華為技術(shù)有限公司合作開發(fā)的“5G+AI鐵路智慧機務系統(tǒng)”就是一個很好的例子，它是5G毫米波技術(shù)，目前只是利用了公網(wǎng)中5G的部分技術(shù)，來解決局部的一些問題，這個5G技術(shù)還不是鐵路專有的。要想真正建設(shè)好智能鐵路，鐵路專用的移動通信技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。目前，現(xiàn)有鐵路GSM-R數(shù)字移動通信系統(tǒng)正在向下一代移動通信系統(tǒng)LTE-R演進。而基于5G技術(shù)發(fā)展鐵路自己的專網(wǎng)，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(shù)，圍繞鐵路自己的特殊需求和特殊應用環(huán)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(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。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(jīng)驗和專業(yè)凝練的結(jié)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(shè)起到了非常關(guān)鍵的作用，同時也促進了世界鐵路GSM-R的發(fā)展。
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
記者：鐵路應用電信運營商5G標準系統(tǒng)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(yōu)勢是大帶寬，其高速率、低時延、高密度的特點大大提高了網(wǎng)絡(luò)連接效率。它可以與鐵路多種場景融合，發(fā)揮更大的優(yōu)勢，改善貨運效率、優(yōu)化客運服務、改善旅客出行體驗。鐵路旅客發(fā)送量巨大，旅客出行中會產(chǎn)生大量消費，不僅包括信息消費、衣食住行消費，還包括數(shù)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(wǎng)絡(luò)享受高清視頻通話、高速上網(wǎng)、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(shù)據(jù)下載問題，實現(xiàn)超大數(shù)據(jù)量的車地傳輸，服務于車輛巡檢和運行監(jiān)測分析。另外，在貨運服務中鐵路對貨物全程全鏈條的監(jiān)測以及編組站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，都可以應用5G來更好地為鐵路行業(yè)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(fā)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(tǒng)。星星之火，需要逐步形成燎原之勢。5G技術(shù)現(xiàn)階段還只是4G的補充，實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)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(yè)一樣，剛剛學到一些知識，還沒大規(guī)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(chuàng)新實踐，反復進行無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，才成就了今天全球最大的高鐵網(wǎng)絡(luò)，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(zhàn)性。
記者：要形成燎原之勢，實現(xiàn)商業(yè)成功具體面臨哪些挑戰(zhàn)？
鐘章隊：我認為5G實現(xiàn)商業(yè)成功主要面臨以下幾個方面的挑戰(zhàn)。首先是商業(yè)模式方面，目前還沒有大面積地為社會服務。只有在商業(yè)層面得到大規(guī)模應用，才能說5G是成功的。其次是覆蓋方面的挑戰(zhàn)，5G頻段相比4G更高，要到達4G的覆蓋面，需要建造數(shù)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(lián)網(wǎng)，需要模組，要看整個社會能不能高效聯(lián)動起來。各大運營商需要和不同的企業(yè)合作，共同營造5G的生態(tài)環(huán)境。最后是協(xié)同挑戰(zhàn)。5G的商業(yè)成功，要考量各主流國家的5G戰(zhàn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展政策息息相關(guān)，要在世界范圍內(nèi)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(shù)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(wǎng)的發(fā)展思路是什么？
鐘章隊：要想建設(shè)好鐵路自己的網(wǎng)絡(luò)，還需要走行業(yè)專網(wǎng)與公網(wǎng)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(fā)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(shù)，但基礎(chǔ)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(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。5G的很多技術(shù)，比如云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)、核心網(wǎng)的某些交換技術(shù)、路由技術(shù)等，只要符合鐵路的標準，就可以用在LTE-R建設(shè)中，推動鐵路下一代移動通信技術(shù)的發(fā)展。GSM-R實際上是2.75G，基礎(chǔ)是2G的，但我們逐步應用了許多3G甚至4G技術(shù)。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(wǎng)與專網(wǎng)如何融合？
鐘章隊：關(guān)于公網(wǎng)與專網(wǎng)的融合，我個人認為分三種思路。第一種思路是異構(gòu)技術(shù)的融合，就是大家能夠接受不同的網(wǎng)絡(luò)技能和終端，用不同的架構(gòu)、不同的技術(shù)向同一個業(yè)務方向發(fā)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(xiàn)在的5G只有一種標準，在發(fā)展過程中，大家已經(jīng)越來越有共識。第二種融合思路是同構(gòu)技術(shù)的融合。鐵路最早采取的就是第二種融合思路。公網(wǎng)與專網(wǎng)選用的基本技術(shù)體系是一樣的。鐵路研制的GSM-R、LTE-R技術(shù)體系，就是與GSM、LTE技術(shù)的同構(gòu)交融，這一過程中鐵路做了很多改造和優(yōu)化，來打造適合自身特殊發(fā)展需求的體系。第三是運營層面、業(yè)務層面的融合，比如鐵路在某些領(lǐng)域會直接用到公網(wǎng)技術(shù)進行服務。這三種形式都會存在，而同構(gòu)交融或許會更受行業(yè)的青睞，更能確保通信網(wǎng)絡(luò)的信息安全。
記者：鐵路下一代移動通信技術(shù)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(jīng)出臺了相關(guān)政策，另一方面工業(yè)和信息化部也已經(jīng)給我們批了試驗頻率，再有就是鐵路自己的裝備技術(shù)政策準備要全面到位。第二個準備是技術(shù)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(xiàn)有鐵路GSM-R通信系統(tǒng)的全部業(yè)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(shù)試驗已經(jīng)在京沈高鐵試驗段以及相關(guān)實驗室中做了很多，包括列控試驗、多媒體調(diào)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(shù)體系的構(gòu)建，包括終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、基站、移動互聯(lián)網(wǎng)等，都是基于公網(wǎng)中的LTE技術(shù)而為鐵路量身打造的。第三是工程建設(shè)方面的準備。第四是人才的準備。真正要把LTE-R建設(shè)好、運營好，必須要營造好LTE-R健康發(fā)展生態(tài)，這個十分重要，它直接影響著未來智能鐵路的發(fā)展。
記者：我們已經(jīng)從信息時代邁向數(shù)字經(jīng)濟時代，整個鐵路行業(yè)都要實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，減少信息孤島、打破數(shù)據(jù)壁壘。鐵路裝備技術(shù)在哪些方面發(fā)力才能適應數(shù)字經(jīng)濟時代的發(fā)展呢？
鐘章隊：我個人總結(jié)就是“大智移云物”。“大”就是大數(shù)據(jù)技術(shù)，“智”是指人工智能技術(shù)，“移”是移動通信、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，“云”是指云計算和邊緣計算技術(shù)，“物”就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。我們談論的5G、LTE-R等都屬于移動通信領(lǐng)域。在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，公網(wǎng)的移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)非常成熟了，而鐵路專有的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還在探索中。等鐵路專網(wǎng)真正能進入到開放又安全的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，工作效率會極大提高，鐵路的各類專網(wǎng)資源管理，比如資源調(diào)度、在線監(jiān)測等，會比現(xiàn)在更加高效、安全。云計算是移動互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，主要解決網(wǎng)絡(luò)調(diào)度、計算資源供給和數(shù)據(jù)存儲的問題。物聯(lián)網(wǎng)最重要的任務是完成數(shù)字化，主要解決數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)來源問題，其中的基礎(chǔ)是傳感器，它是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的入口，所有入口都要實現(xiàn)數(shù)字化。鐵路建設(shè)數(shù)字化鐵路局集團公司、數(shù)字化站段、數(shù)字化車間、數(shù)字化工區(qū)都離不開物聯(lián)網(wǎng)。
記者：對于鐵路技術(shù)在5G時代的發(fā)展，您有什么展望？
鐘章隊：經(jīng)過不懈奮斗，我國鐵路裝備技術(shù)經(jīng)歷了從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的過程，復興號中國標準動車組邁出從追趕到領(lǐng)跑的關(guān)鍵一步。網(wǎng)絡(luò)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(shù)進入鐵路行業(yè)將大有可為。智能高鐵、智能重載是鐵路發(fā)展的未來。依托智能京張、智能京雄等重點工程，鐵路正在構(gòu)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(shù)體系。5G技術(shù)、LTE-R技術(shù)等移動通信技術(shù)只是這一體系中單獨的成員，同時代的智能技術(shù)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(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)與鐵路的深度融合，不僅要推動鐵路智能化技術(shù)，而且要全面推進產(chǎn)業(yè)智能化、各專業(yè)智能化，用創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的五大發(fā)展理念，加快推進高效協(xié)同、互動融合的智能鐵路生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，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。