鐵路既有線模擬無線系統(tǒng)G網(wǎng)改造白皮書

1、鐵路既有線模擬無線系統(tǒng)G網(wǎng)改造白皮書企業(yè)無線GSM-R PDT2022年3月鐵路既有線模擬無線系統(tǒng)G網(wǎng)改造白皮書內(nèi)部公開目錄1市場(chǎng)背景32國內(nèi)外對(duì)新無線系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求53降造整體方案53.1總原則53.2無線降造53.3FAS降造83.3.1FAS簡介83.3.2FAS降造措施93.4其他外配套降造114海外HTB DMR114.1DMR的威脅114.2HTB DMR121 市場(chǎng)背景1、 GSM-R是UIC指定的鐵路無線通信平臺(tái)，但在GSM-R之前，UIC也有模擬無線系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)：UIC 751，各國鐵路為滿足車地通信的需求也均建設(shè)有相當(dāng)規(guī)模的模擬制式無線系統(tǒng)；2、 目前，鐵路模擬無線系統(tǒng)由于種

2、種原因，需要升級(jí)換代。國內(nèi)鐵路總公司由于模擬無線系統(tǒng)使用的450M頻段要被工信部收回，因此要對(duì)7萬公里的模擬無線系統(tǒng)進(jìn)行逐步替換，近期的項(xiàng)目有秦沈線、石長線等；替換制式已經(jīng)明確是GSM-R，但是要求降低整個(gè)工程造價(jià)；3、 海外鐵路也有相當(dāng)數(shù)量的模擬無線系統(tǒng)，由于系統(tǒng)設(shè)備老化、模擬無線產(chǎn)業(yè)鏈萎縮等原因考慮替換。如南非TFR項(xiàng)目。但與國內(nèi)不同的是，GSM-R只是替換模擬無線系統(tǒng)的備選技術(shù)制式之一，還有DMR等技術(shù)制式備選。由于競爭的原因，GSM-R方案也必須降低工程造價(jià)。4、 上述的要降低的工程造價(jià)，不僅僅是指無線通信設(shè)備領(lǐng)域，而是指客戶為了建設(shè)GSM-R網(wǎng)絡(luò)所涉及的所有專業(yè)投資。涵蓋了鐵路四電除

3、了電氣化之外的其他三個(gè)領(lǐng)域(電力、通信、信號(hào))，具體涉及的領(lǐng)域和細(xì)分專業(yè)列舉如下：領(lǐng)域細(xì)分專業(yè)設(shè)計(jì)單位通信領(lǐng)域無線費(fèi)用BTS&BSC&網(wǎng)管企業(yè)無線GSM-R PDT手持臺(tái)&SIM卡1、企業(yè)無線GSM-R PDT(華為手持臺(tái))2、鐵路設(shè)計(jì)院(友商手持臺(tái))直放站1、 企業(yè)無線GSM-R PDT(華為總包直放站場(chǎng)景)2、 鐵路設(shè)計(jì)院核心網(wǎng)費(fèi)用核心網(wǎng)新建/擴(kuò)容1、企業(yè)無線GSM-R PDT(華為核心網(wǎng))2、鐵路設(shè)計(jì)院(友商核心網(wǎng))電源及備電DC -48v電源柜&蓄電池企業(yè)無線GSM-R PDT傳輸MSTP/SDH1、交通SDT或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)(華為設(shè)備)2、鐵路設(shè)計(jì)院(友商設(shè)

4、備)FAS固定接入交換機(jī)1.鐵路設(shè)計(jì)院(業(yè)界FAS供應(yīng)商)2.交通SDT&UC產(chǎn)品線(自研方案)基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用光纜鐵路設(shè)計(jì)院鐵塔鐵路設(shè)計(jì)院機(jī)房鐵路設(shè)計(jì)院征地鐵路設(shè)計(jì)院信號(hào)領(lǐng)域CTC系統(tǒng)(如果有)CTC系統(tǒng)GSM-R接口服務(wù)器鐵路設(shè)計(jì)院電力領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用無線站點(diǎn)電力改造(10kv->220v)鐵路設(shè)計(jì)院上述領(lǐng)域中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資驚人。以國內(nèi)為例，為了給GSM-R沿線機(jī)房提供220v交流電，鐵路電力部門需要架設(shè)變壓器，從沿線10kv電力線路引電。每個(gè)機(jī)房電力改造涉及的變壓器設(shè)備費(fèi)用、征地費(fèi)用大約五十萬元人民幣；而光纜鋪設(shè)由于涉及征地、土建等，每公里投資36萬元人民幣不等。2 國內(nèi)外

5、對(duì)新無線系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求國內(nèi)海外基本業(yè)務(wù)語音調(diào)度業(yè)務(wù)語音調(diào)度業(yè)務(wù) 車站<->司機(jī) 車站<->司機(jī) 調(diào)度中心<->車站 調(diào)度中心<->車站GPRS分組業(yè)務(wù) 調(diào)度命令業(yè)務(wù) 車次號(hào)業(yè)務(wù) 列尾業(yè)務(wù)可選業(yè)務(wù)GPRS分組業(yè)務(wù)注1：國內(nèi)和海外均不包含承載列控業(yè)務(wù)。注2：GPRS分組業(yè)務(wù)要求建設(shè)龐大的應(yīng)用系統(tǒng)，如CTC調(diào)度集中系統(tǒng)；此類系統(tǒng)建設(shè)與否視各國鐵路的技術(shù)水平而定，很多海外國家可能無此類系統(tǒng)。故將GPRS分組業(yè)務(wù)在海外列為可選。3 降造整體方案3.1 總原則盡量利用原無線列調(diào)區(qū)間站址，減小配套傳輸、鐵塔、電力和房屋變化；充分利用既有設(shè)施，減少廢棄工程，降低

6、新設(shè)備采購費(fèi)用。3.2 無線降造（1）盡量減少站點(diǎn)數(shù)、設(shè)備數(shù)。放棄交織組網(wǎng)，采用普通單層網(wǎng)組網(wǎng)；采用大功率宏站輔以高增益天線，拉開站間距，減少無線站點(diǎn)數(shù)量；利用RRU機(jī)頂功率高于GSM-R直放站的優(yōu)勢(shì)，同樣減少新建站點(diǎn)。 華為GSM-R宏基站功率大，是拉大站間距場(chǎng)景使用的主力基站，其覆蓋能力如下表。場(chǎng)景站型實(shí)際項(xiàng)目站間距(km)最大可達(dá)站間距(km)BTS3012 DTRU 60W, 17dBi天線BTS3900 mRFUd 80W(925960MHz), 17dBi天線BTS3012 DTRU 60W, 21dBi天線BTS3900 mRFUd 80W(925960MHz), 21dBi天線

7、郊區(qū)/丘陵35m塔高 湘桂線(DTRU 40w)平均3.67最大4.455.56.56.58.6郊區(qū)/丘陵 40m塔高5.86.96.99.2農(nóng)村/平原 35m塔高京九線(DTRU 60w) 平均5.1最大89.811.511.515.2農(nóng)村/平原40m塔高 10.512.312.316.2場(chǎng)景站型實(shí)際項(xiàng)目站間距(km)最大可達(dá)站間距(km)BTS3012 DTRU 60W, 17dBi天線BTS3900 mRFUd 60W(918925MHz), 17dBi天線BTS3012 DTRU 60W, 21dBi天線BTS3900 mRFUd 60W(918925MHz), 21dBi天線郊區(qū)/丘

8、陵35m塔高 湘桂線(DTRU 40w)平均3.67最大4.455.55.96.57.9郊區(qū)/丘陵 40m塔高5.86.36.98.4農(nóng)村/平原 35m塔高京九線(DTRU 60w) 平均5.1最大89.810.611.514農(nóng)村/平原40m塔高 10.511.212.314.9注1：上述站間距數(shù)據(jù)引自GSM-R覆蓋設(shè)計(jì)交底書，具體約束條件和計(jì)算過程，請(qǐng)參看該文檔。如有數(shù)據(jù)變更或者不一致，也以GSM-R覆蓋設(shè)計(jì)交底書為準(zhǔn)。注2：如有更遠(yuǎn)的覆蓋要求，請(qǐng)一線聯(lián)系研發(fā)。（2）盡量利用原無線列調(diào)系統(tǒng)站點(diǎn)，減少配套專業(yè)調(diào)整。在車站部署基站，在原區(qū)間450M直放站站點(diǎn)放置RRU，充分利舊無線列調(diào)車站臺(tái)和直

9、放站的供電、電源、傳輸、機(jī)房。（3）盡量減少對(duì)傳輸和光纖的需求。RRU拉遠(yuǎn)可以節(jié)約BBU和傳輸，RRU級(jí)聯(lián)(鏈型組網(wǎng))以減少光纖消耗。（4）分布式基站RRU 在區(qū)間采用載頻備份，隧道口采用載頻單配（雙載頻新建提供冗余）。（5）短隧道使用對(duì)數(shù)周期天線替代漏纜，長隧道或者連續(xù)的短隧道群使用RRU+漏纜方式覆蓋，RRU不備份，BBU異地備份。（6）獨(dú)立RRU站點(diǎn)電源和環(huán)境監(jiān)控利用RRU的外部監(jiān)測(cè)和告警輸入節(jié)點(diǎn)，納入BSC網(wǎng)管，可通過北向接口接入動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。（7）網(wǎng)管盡量利舊，如需新建，網(wǎng)管使用PC Server硬件平臺(tái)。（8）盡量接入既有BSC與核心網(wǎng)，BSC必須為華為設(shè)備，核心網(wǎng)可以是友商GSM

10、-R核心網(wǎng)（需進(jìn)行互聯(lián)互通測(cè)試）。（9）為保證可靠性，分布式基站RRU拉遠(yuǎn)鏈型組網(wǎng)時(shí)要采用BBU備份，避免BBU單點(diǎn)故障造成大范圍無信號(hào)。3.3 FAS降造3.3.1 FAS簡介FAS全稱為Fixed Access Switch，固定接入交換機(jī)，可以提供沿線車站值班員之間、車站值班員與調(diào)度中心調(diào)度員之間的有線通信。FAS與GSM-R MSC互聯(lián)互通，可以提供車站值班員與司機(jī)、調(diào)度中心調(diào)度員與司機(jī)之間的通信功能。FAS傳統(tǒng)組網(wǎng)分為兩層：中心FAS和車站FAS，在調(diào)度中心放置1套中心FAS，沿線每個(gè)車站放置車站FAS，中心FAS與車站FAS之間采用2M組網(wǎng)。如下圖所示：3.3.2 FAS降造措施在

11、FAS傳統(tǒng)組網(wǎng)方案整體造價(jià)很高。方案中，中心FAS和車站值班臺(tái)都是剛性需求，但是每個(gè)車站都要部署車站FAS，屬于過度配置。目前有兩個(gè)降造方案：1、 IP化方案IP化方案中，不再有車站FAS，中心交換機(jī)直接通過IP網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)車站的IP值班臺(tái)。因?yàn)槭〉袅塑囌綟AS，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)得以簡化，整個(gè)FAS系統(tǒng)造價(jià)得以下降。目前Siemens CVC、Frequentis均可以提供該方案，其中Siemens CVC已經(jīng)與我司GSM-R進(jìn)行了IOT。此方案要求調(diào)度中心和車站之間有IP傳輸通道。具體組網(wǎng)如下圖所示。2、 分站一帶多方案分站一帶多方案中，不再為每個(gè)車站都部署車站FAS，而是在相鄰幾個(gè)車站中只部署一臺(tái)

12、車站FAS，剩下幾個(gè)車站部署一個(gè)拉遠(yuǎn)模塊，拉遠(yuǎn)模塊與車站FAS之間采用2M傳輸通道。由于拉遠(yuǎn)模塊造價(jià)低于車站FAS，因?yàn)檎麄€(gè)FAS系統(tǒng)造價(jià)得以下降。目前佳訊飛鴻可以提供該方案。組網(wǎng)如下圖所示。注：我司尚不提供自研FAS產(chǎn)品，上述方案均為外配套提供。由于外配套廠商定價(jià)策略可能調(diào)整，請(qǐng)行銷根據(jù)項(xiàng)目情況選擇最適合的FAS降造方案。3.4 其他外配套降造（1）外配套產(chǎn)品優(yōu)選報(bào)價(jià)較低的國內(nèi)供應(yīng)商。4 海外HTB DMR4.1 DMR的威脅a) DMR是從模擬無線系統(tǒng)演進(jìn)而來的技術(shù)，頻段可以繼承，業(yè)務(wù)可以繼承，很多DMR終端也都可以兼容老模擬網(wǎng)；而且不排除現(xiàn)網(wǎng)模擬設(shè)備供應(yīng)商可以提供從現(xiàn)網(wǎng)模擬設(shè)備直接軟件升

13、級(jí)的平滑演進(jìn)方案；b) 網(wǎng)絡(luò)扁平化，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)低；c) 有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和大量供應(yīng)商；4.2 HTB DMRd) GSM-R是UIC認(rèn)定的鐵路無線通信統(tǒng)一平臺(tái)；而DMR不是。對(duì)客戶當(dāng)前的影響就是DMR只能保證最基本的車地通信，無法實(shí)現(xiàn)功能號(hào)碼等鐵路業(yè)務(wù)，以及與別國互聯(lián)互通等(UIC沒有針對(duì)DMR制式搞標(biāo)準(zhǔn))。長遠(yuǎn)的影響就是DMR沒有演進(jìn)技術(shù)，無法支持將來的業(yè)務(wù)擴(kuò)展(現(xiàn)有DMR系統(tǒng)分組域能力非常弱)；而華為GSM-R向LTE演進(jìn)的roadmap是很清晰的，UIC也開始了GSM-R向下一代鐵路無線通信系統(tǒng)演進(jìn)的研究；e) 頻段上，DMR使用的450470MHz頻段，在WRC-07大會(huì)上已經(jīng)指定給IMT系統(tǒng)用。所以各國鐵路或早或晚都要交出這個(gè)頻段，更換GSM-R；與其現(xiàn)在先上DMR，將來再換GSM-R，還不如一次換GSM-R，兩次投資換成一次投資；f) 技術(shù)上，DMR沒有核心網(wǎng)，導(dǎo)致不能組大網(wǎng)；DMR沒有跨站切換，導(dǎo)致業(yè)務(wù)感受不如GSM-R；DMR冗余設(shè)計(jì)不足，可靠性也不如GSM-R。注1：業(yè)界主流DMR系統(tǒng)工作頻段：136 - 174 MHz、400 - 470 MHz、450 - 520 MHz注2：IMT, International Mobile Telecommunicat