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基于运营商公众网5G回传的5G智慧高铁技术

在高铁场景下,鉴于公众网络对于N3IWF的支持尚需时日,采用与之原理相似的过渡方案会较为容易推
具体来说,就是在高铁车厢内部署客户端设备(CPE)作为沿线5G回传网络的用户端。
通过将CPE的天线伸出车体,可以显著减少车厢对信号的穿透损耗,从而减轻对沿线5G基站的覆盖要
此外,利用轨道沿线的网络覆盖或新建的大带宽专网作为回传网络也是可行的方案。
为了进一步优化网络构建,可以采用支持IPSec的路由器来代替N3IWF,构建车厢与地面网络之间的隧
道,实现回传网络的畅通。
这种方式可以使基站覆盖的间距最大超过2公里,极大地提升了高铁专网的边缘下载速率和小区吞吐量,
显著提升了用户体验,增强了客户粘性。
特别是对于原本难以覆盖的特大桥、超长隧道和物业问题点等,此方案可以有效解决覆盖难题和建设挑
目前,高铁网络的平均车站间距约为400米。

如果在规划时,确保RSRP<103 dBm的比例大于95%,同时将平均车站间距考虑为1公里,那么高铁5G
基站的建设密度可以减少50%,预计投资和维护成本将降低33%。
按照目前全国高铁线路3.8万公里的铁路里程计算,5G全覆盖可节省约100亿投资,这对于快速部署高铁
5G网络非常有利。
与标准的NPN方案相比,可以将SNPN演进为专门针对高铁的网络方案,将SNPN的控制面迁移到地面。
这种设置使得SNPN与公众陆地移动网络(PLMN)之间的互通都是相对静止的,可以直接采用路由互通
的方案进行。
车厢小站作为SNPN的基站连接车厢UPF实现内容的车厢卸载,而车厢中的SNPN-UPF与高铁专网
(SNPN-控制面)之间则通过沿线的5G覆盖作为回传通道。
这样,列车车厢仅需建设一个小型的UPF,地面的SNPN控制面则可以作为一个汇聚点,既能对接大量的
列车,又能与公众网络实现互通,从而避免了列车与公众网络之间直接进行多点对多点的隧道连接,简化
了网络拓扑,降低了对接复杂度,提升了网络的安全性和可靠性。
不同运营商的用户可以通过漫游或异网漫游机制来实现对高铁专网的接入。
当列车上的用户访问视频等内容时,车载UPF和车载CDN(内容分发网络)可以实现本地视频的卸载。
Wi-Fi用户直接通过回传网络访问互联网,而手机用户访问互联网可以通过车载UPF以及回传隧道进行分
语音数据则可以通过隧道与地面的IMS网络连接,实现高清语音通话。

《移动通信》期刊2022年8月第8期
基于NPN公专网互通的智慧交通专网方案和关键技术
作者叶建阳,蔡建楠,刘西亮,等
涵盖了5G核心网、IMS绝大多数知识点。
