“十一”期間，中央廣播電視總臺、中國國家鐵路集團有限公司聯合推出主題宣傳活動《坐著高鐵看中國》，從節日乘車出行切入，借鐵路線串聯起經濟社會發展的地理線和動人暖心的故事線，全景式展示“十三五”規劃成就和中國之美。
出行途中，對於更多普通乘客來説，在火車上連續幾個小時不上網、不娛樂是不現實的，而5G技術賦能下的高鐵能帶來不同的乘車體驗，利用5G大頻寬、低時延、廣連接的特性，旅客商務辦公，體驗雲遊戲、VR、AR乃至8K視頻都在逐步成為現實。
5G讓高鐵旅途更“浪漫”
5G網路下，問路、送餐機器人可以更智慧。
2018年6月，中俄兩國領導人一同乘坐了京津高鐵，普京當時體驗了各種服務後表示，“坐火車有一種浪漫的感覺”。顯然，中國的高鐵技術已經走在了世界的前列。
今年8月，交通運輸部公佈了《推動交通運輸領域新型基礎設施建設指導意見》，明確了我國“海陸空天”全空間的規劃。提出在智慧交通基礎設施、資訊基礎設施建設和完善行業創新基礎設施三大方向上的14項主要任務，涉及智慧公路、智慧鐵路、智慧樞紐等14個方向的交通領域新基建主要任務。
在5G技術賦能下，鐵路品質網的構造主要體現在兩個方面，一是構建高速鐵路新一代的關鍵資訊基礎設施；另一個是實現高鐵新業態和應用創新。這其中包括了智慧建造、智慧運維、智慧運輸、智慧服務和智慧出行等。
如此一來，鐵路將利用邊緣計算、網路切片、虛擬化等關鍵技術，解決高鐵對5G信號遮罩問題，實現5G與WiFi系統用戶之間高度的業務融合。屆時，無論是在人群密集的火車站或復興號穿越高山隧道等特殊場景下，人們都可以隨時隨地享受移動支付、4K高清視頻通話、VR導航等業務，進一步提升旅客的出行體驗。
現在的上海虹橋站、北京南站和北站等火車站都有了5G覆蓋的體驗區。京張高鐵已在2019年12月正式開通，北京和河北的5G覆蓋率分別達到89%和95%，用戶體驗的下載速率可以達到747Mbps。
目前，5G的eMBB（增強型移動寬頻）功能可以全面提升乘客體驗，提升運輸生産效率，實現列車安全視頻實時回傳、車載數據傳輸卸載轉存、樞紐安全監控。更可喜的是，mMTC（海量機器類通信）和uRLLC（超高可靠與低時延通信）能在接下來的幾年內，分別在列車運作狀態監測、車載控制網路和列車實時控制、車車通信方面發揮更大作用。
未來的車地通信可以讓列車控制器根據實時資訊確定最優駕駛策略；車車通信則可以通過協同控制，減小車車之間追蹤間隔，提升線路運力；同一輛列車車廂之間的實時通信，也可以不再使用物理連接，而是用毫米波等無線通信方式實現連接，實現“軟編組”，可以進一步提升列車運作效率。
目前，鐵路部門正發展智慧高速動車組，開展時速600公里級高速磁懸浮、時速400公里級高速輪軌客運列車研製和試驗。同時，加快推進5G技術研究應用，加快建設5G覆蓋工程，不斷打造更加高效安全的駕駛系統和便捷舒適的乘車環境。
5G賦予高鐵“超級大腦”
5G正以高速率、低時延、廣連接的優勢為高鐵帶來新變化。
從2019年開始，全國各地的高鐵站就開始積極“擁抱”5G。諸如，2019年11月26日，魯南（日蘭）高鐵開通，高鐵全程開通基站479個，每500米一個基站，成為全程實現5G網路全覆蓋的高鐵線；2019年12月30日，京張高鐵正式全線開通，同時京張高鐵沿線成功開通了217個5G基站，讓京張高鐵成為5G高鐵線路。
那麼，5G網路能夠給高鐵帶來哪些關鍵技術？
首先，5G具備高速率、低時延、海量連接的特性，因此高鐵上通5G網路後，乘客可以享受到高速率網路自不必説。5G網路可以支援VR/AR、高清視頻等特色業務。例如，魯南（日蘭）高鐵，其峰值下載速率能達1Gbps，即便是在隧道內，也能確保乘客在時速350公里的高鐵上暢享高速上網、高清視頻點播。
其次，5G網路與WiFi技術融合，有望解決高鐵上信號不穩定的痛點，助力信號時刻“線上”。坐過高鐵的乘客都有體會，以往在高鐵上用4G網的時候，最頭疼的就是網路時常掉線，這是因為高鐵行駛速度快，不同基站間信號切換不及時，導致掉線與網路延遲問題。而5G網路的低時延、高可靠特徵或能解決網路掉線問題。
5G高鐵目前是利用CPE（Customer Premise Equipment，5G用戶接入網關）將5G信號轉化成WiFi信號，這樣用戶不用換5G手機就能享受千兆級的網速，同時保證了信號的穩定。
目前，高鐵WiFi與5G融合早已“提上日程”。高鐵WiFi系統與5G融合方案在進行深入研究後，已經初步擬定了技術方案，利用邊緣計算、網路切片、虛擬化等關鍵技術，實現5G與WiFi系統用戶之間的融合，解決高鐵對5G信號的遮罩問題。
特別值得關注的是，中國高鐵將擁有“超級大腦”。近期，中國國際鐵路集團有限公司出臺的《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》提出，至2035年，高鐵將達成7萬公里覆蓋；在北斗衛星導航及5G技術的加持下，中國高鐵將實現空天地一體化的“超級大腦”。
據介紹，未來中國高鐵的“超級大腦”指的是由北斗衛星導航技術、5G通信技術構成的空天地一體化的列控系統。“超級大腦”通過北斗定位替代傳統的軌道電路，利用5G技術實現列車與列車之間的直接通信，實現定位更準、安全保障更強；列車的追蹤間隔也可由目前的最短3分鐘縮短至2分鐘，線路運輸能力將提高至30%以上；新列控系統能實現電能的內部迴圈利用，在理論上可達每人平均百公里能耗降低30%左右，以京滬高鐵為例，在新型列控系統下，動車組往返運作一次可節電9000千瓦時。
在5G、北斗技術的加持下，“超級大腦”將助推智慧高鐵建成，進而增強中國高鐵在國際市場上的競爭力。
5G﹢高鐵還存在哪些難點？
當高鐵遇到5G，二者從物理和虛擬兩個層面刷新著人們對速度的認識，但5G和高鐵的聯姻，遠比我們想像中更加困難，高鐵站使用場景中人流量大，高鐵列車車廂密閉性高、車廂中的情況較為複雜等，這些因素都給5G﹢高鐵帶來了一定的挑戰。
第一個難點是隧道5G覆蓋。據專家介紹，傳統2G/3G/4G網路通常採用BBU﹢RRU﹢漏纜的覆蓋方式，即在隧道場景中每隔500米設置一個RRU設備，基站信號通過漏纜輻射，穿透車窗、車體到達車廂內用戶。與5G室內分佈系統遇到的高頻挑戰相似，5G網路要想實現隧道覆蓋，使用傳統漏纜技術會在高頻段傳輸中産生很大損耗，即便是規格更高、線徑更粗的3.5GHz專用漏纜，信號每百米的傳播損耗仍高達16dB以上。另外，鐵路隧道空間狹小，不具備安裝大型天線的條件。
第二個難點是頻段和頻寬問題。據了解，目前國鐵集團的頻率資源相對匱乏，使用6G以下頻段是公認可行的方案。但專家表示，該頻段時常存在擁擠問題，享有的頻寬也不會太大，且與公網有同頻干擾問題，這將限制5G大頻寬、高速率的特性，無法滿足鐵路樞紐地區、編組場站、乘客娛樂等面向多用戶的使用場景需求。
因此針對這種情況，基站側配置大規模天線陣列、終端側配備多天線是一個相對好的解決辦法。採取向國內基礎電信運營商租借頻段的方式，或者採用網路切片的方式把鐵路非安全業務，例如將需要大頻寬的高清視頻監控業務由運營商網路承載，則可以對車站、鐵路沿線的頻段資源實施有效利用。
第三個難點則是與現有高鐵通信網路的相容問題。高鐵本身造價不菲，如果現階段採用5G獨立組網的方式，那麼網路架構、基站、核心網等都得重新建設，建設成本將大幅上升。專家認為，5G﹢高鐵需要採取分步驟、循序漸進的方式：先採用非獨立組網，並與現有鐵路通信網路相容，在一些典型應用場景和業務方面，如高鐵車站、鐵路樞紐、編組場站、鐵路物聯網的海量接入方面使用5G，然後逐步鋪開，最後實現高鐵的5G通信網路全覆蓋。
高鐵“擁抱”5G 駛向萬物互聯新時代
網路購票、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。而5G網路在高鐵上的成功實踐，給予了旅客更高品質的出行體驗，新時代下，時刻關注旅客所需，持續推出更具科技性、更加人性化的各類5G網路鐵路服務産品，將是滿足人民對美好旅途生活嚮往的目標所在。
近日，交通運輸部公佈的新基建藍圖為5G在高鐵的發展奠定了堅實的政策基礎，智慧高鐵、智慧重載是鐵路發展的未來。依託智慧京張、智慧京雄等重點工程，鐵路正在構建集智慧建造、智慧裝備、智慧運營、智慧服務於一體的智慧高鐵技術體系。
據悉，由科技部組織的5G科技冬奧重大專項仍在進行當中，有望在2022年北京冬奧會召開時，全面部署5G網路的京張高鐵和站臺，能夠為運動員、觀眾、媒體等帶來更便捷更極致的服務和體驗，包括列車多媒體奧運資訊服務系統、智慧車站服務、VR/AR伴隨式旅遊體驗、一體化診療資訊系統等，將實現社區醫院和中心醫院實時雙向交互與全景直播等功能。
而在智慧高鐵To B業務上5G更多地擔當了幕後主力，高鐵中的車載服務以及沿線超高清視頻監控傳輸、全自動駕駛等領域，才是真正體現5G實力的地方。
可以預見的未來，在4000米以上的高海拔地區，易發生泥石流等環境極其惡劣的區域，就可以使用由人進行遠端操控的無人作業車進行工作，通過各類監控傳感數據，利用大數據挖掘和分析的方法以及雲計算與邊緣計算，實現對列車運營態勢的實時判斷、對突發事件的診斷和預測，實現實時調度。在5G的加持下，列車之間的直接通信，可以進一步減小追蹤間隔，提升線路運力。
讓我們想像一下，未來一列高鐵可以24小時運作，不需要專門留時間維修，巡檢可以隨時進行；車地通信、車車通信、車廂間通信資源更優調配，實現自動駕駛……在5G的助力下，未來的智慧鐵路一定是更加安全、高效、精準、靈活又可自適應的。而隨著5G室內數字系統應用場景多樣化，未來的5G車站及高鐵上除了可以滿足大量人群場景下的高速上網、隨時隨地移動支付的需求外，還可以支援4K高清視頻通話、超高清多路視頻回傳等業務，為旅客帶來更美好的出行體驗。
首個5G高鐵超視距預警千里眼，在高鐵沿線開展視頻上車業務，將視距外的路況高清視頻通過5G網路實時回傳到動車組司機室的監控預視屏上，為司機提供“千里眼”。
地鐵隧道5G覆蓋解決方案，為5G﹢高鐵提供了參考案例。
