中国城市轨道交通5G应用技术白皮书

中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书............................................................1..........................2G..........................4 3.15G关键技术与城市轨道交通需求匹配分析 133.25G网络隧道覆盖方案 15 G........................................20...............24...............31..............34..................35...............36.........413.115G网络系统干扰分析 43 4.15G地铁大数据客流分析 524.25G地铁智慧室分定位 54 G..............................................61G................................................64GPIS.............................................................66G..............................................67中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书 1 中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书1中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书2城市轨道交通5G网络需求分析2.1概述随着地铁运营里程的增长，客运量的提升，地铁在运营、维护、安防、调度等各需求调研，地铁无线网络的需求痛点如下：地铁车载视频主要分为两个部分：第一部分在司机驾驶室，安装多个摄像头需要对司机行为进行监控，确保安全运行。在列车自动驾驶阶段也需要安装4到6个高清摄像头，对列车运行情况进行远程监控。第二部分在车厢内，为确保乘客的安全，每节车厢分别安装了4个摄像头。在一些城市需要实现实时的视频监控，同时可以将获得目前地铁专网采用1800MHz的专网频谱，带宽最大只有20MHz，部分地铁采用WIFI5.8GHz公有频段实现部分隧道覆盖，较难实现全线连续覆盖，而且5.8GHz存在WIFI回传经常出现卡顿，链接不畅，针对车厢内的安保人员实时通讯。就当前地铁的专网带宽以及通讯方式，其中1800MHz专网采用TDD系统，带宽最大20MHz，大部分地铁只使用10MHz，目前集群通讯系统采用的800M频段，带宽6MHz，是无法实现多终端的视频回传需求。当前应急状况保障手段地铁基本都是采用低频集群通讯系统，目前400M/800M的集群通讯，地下喊不到M中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书3态的在线监控，确保运行安全。当前列车编组8节车厢，大概有4000多个传感器，需晚间隧道轨行区的安全巡检随着地铁线路的延长，地铁出行效率的提升，每晚的作业窗时间越来越短。为确铁线每天晚上安排进入轨道的人员达3000名。为避免安全事故发生，人员巡检区域做了严格限制，由某站进则必须从该站出，因此需要大批人员同时作业。而在隧道内已经覆盖的5G网络此刻没有用户，网络呈空载状况。如果部署智慧巡检机器人替代部分人工对轨道引电弓巡检，视频利用空载的网络资源实现实时回传，会极大程度降低法再分裂，另外一方面是5G频谱的引入困难。现在越来越多乘客选择手机扫码乘地致网，产生乘客在闸机口聚集的安全隐患，极端情况下会导致网络崩溃，除此之外，地铁大量设备机房也没有无线信号覆盖，无法通过无线网络来承载物表2-1城市轨道交通各专业带宽需求(估算)终端V像头端中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书4障2.25G业务场景及需求分类按照城市轨道交通应用场景，我们将地铁业务对于5G网络的需求按场景分为以；列车运行类：包括列车运行控制(CBTC)系统、列车运行状态监测、车辆视频旅客服务类：包括轨道交通乘客信息系统(PIS)、车站室内导航与定位、大数2.3运营及维护类应用地铁安防系统集成涉及系统面广、监控对象多、业务场景复杂，在安防系统建设过程中，充分利用5G高速无线网络，满足无线监控视频系统传输高清图像在车站的基于5G高清视频回传+AI视觉分析技术，实现车站智慧安防应用，通过在站厅、站台安装的高清视频监控前端设备，实时采集站厅、站台视频/图像信息并回传至AI视频智能分析云平台进行存储和分析处理。利用MEC边缘计算、AI人工智能及计算控，借助人工智能和大数据技术，可以开展高准确性的人脸识别、表情识别、人体态超清实时监控带宽要求为上行50Mbps、下行1Mbps，平均时延<100ms，可靠性建设智慧安检集中判图云平台，在地铁安检通道，通过5G网络将X光安检机监控中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书5数据及摄像头视频等信息实时回传监控后台，实现前后台的快速联动响应，方便后台管理人员统筹地铁站所有X光机安检数据，并结合AI视频分析能力，可快速定位危险MbpsMbps平均时延<20ms，可靠性为99.99%。以5G+AI人脸识别技术以及物联网感知技术为基础，实现刷脸过闸无感快速通行智慧应用，大幅提高城轨票务业务的智能化水平，为乘客提供个性化、无感快速出行Mbps1Mbps，平均时延<10ms，借助5G网络实现车站能源状态感知调控，支撑能源设备全面管控。5G网络大带车站能源状态感知带宽要求为上行10Mbps、下行1Mbps，平均时延<50ms，可靠车站存在着大量复杂的各类设备(如闸机、TVM、电扶梯、站台屏蔽门、照明、空调等)，车站设备管理应用结合物联网、大数据、设备全寿命周期数据、空间数据、视频数据等，建立车站资源管理基础数据库，并与安防系统、能耗管理系统、综合监备的基础信息、运行信息、故障信息及故障预警，实现车站关键设备的人工远程监控、MbpsMbps，平均时延<20ms，可靠性为99.999%。要是通过5G+MEC专网与城轨内部各信息系统业务数据信息交换，进行生产调度、组织和指挥，并可通过AR或视频监控技术对作业过程进行可视化监中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书6键环节数据及信息的即时推送。二是实现车站设备的智能联控，包括自动开启出入口开站日志推送至车站、控制中心等。三是实现车站服务的全景管理，采用基于区域化和移动式的综合业务管理，由中心车站对所辖区域各站进行远程监控及设备操作，车MbpsMbps，平均时延<20ms，可靠性为99.999%。一是智能感知的乘客事件处置。针对突发如安检、站台门夹人、乘客在扶梯上摔二是协同联动的应急疏散与公交接驳。在各类极端气象或火灾灾害发生时，可通进行及时预警。预警产生后，系统应启动相应的应急预案，各系统按预案自动执行相突发应急处理应用带宽要求为上行40Mbps、下行1Mbps，平均时延<20ms，可靠息发布，辅助疏导车站客流，形成预警/告警信息，通知车站管理人员按应急预案进MbpsMbps平均时延<20ms，可靠性为99.99%。中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书7借助5G网络实现移动办公，车站工作人员、运维人员随时随地接入业务、多场带宽要求为上行≥40Mbps、下行≥40Mbps，平均时延<50ms，可靠性为99.99%，2.4车地无线通信类应用运营的重要环节，承载了以下生产业务：⚫基于通信的列车运行控制(CBTC)系统，完成对车辆安全行驶的控制功能；⚫轨道交通乘客信息系统(PIS)(含紧急文本)，用于路网异常情况下的乘客通4.1CBTC系统应用需求CBTC系统车地通信无线应覆盖城市轨道交通正线(含折返线、联络线)、出入CBTC无线传输通道需求：传输通道应采用独立的双网冗余物理通信通道。访问控制要求：要求信号系统A/B通道相互独立。无线网络的安全性：车载无线单元与基站需要进行认证授权，通过后才能进行关联，并且对传输的数据进行加密，加密密钥不少于128位；无线覆盖范围内，任意地点都应实现A/B双网覆盖；车头、车尾配合实CBTC系统中车地通信的传输性能指标：整条线路每列车单网传输速率不低于200kb/s，上下行各100kb/s。车地通信单网络信息的丢包率应小于1%。车地通信单网应在150ms以内。车地通信信息经有线和无线网络传输延迟时间应小于150ms。应实现不高于200km/h系统设备平均无故障时间：MTBF﹥2×104h。车地通信设备的平均故障修复时间：MTTR﹤30min。信号系统的可用性指证车地通信可靠连接、双网中同一时刻至少有一个网络无中断。中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书82.4.2列车运行状态监测应用需求通过在列车上部署数据采集处理与发送设备，实现各车载子系统原始数据的分布式收集、数据融合、本地存储等功能。同时将数据借助5G传输网络，下传至地面运维系统平台，实现对子系统及关键部件状态进行状态监视、故障预警及健康评估等功目前该功能已经基于4G实现了部分数据的上传和应用，但是数据量大小和数据传输频率都受限于4G带宽，因此只应用于小文件传输落地；大文件传输(如走行部的记录文件、弓网的视频等)方面目前是使用人工方式或者借用其他车地无线通道 (如PIS系统无线通道)实现落地。引入5G方式，可以提高数据量和数据传输频率，能性。列车运行状态监测包含信息采集、信息传输、信息显示、信息处理和分析以及信信息利用的关联，并随系统的具体情况形成具有适合信息更新速度的回路，进而做到安全投入的效益优化。列车运行状态监测需要采集的量共有1500个开关量，500个模，拟量，每个2字节。这样一次采集的信息量为9.5kbits，采集周期为300ms一次，按每秒4次来计算，传输速率为38kbps。考虑一定的信息传输余量，共需要传输速率为4.3IMS系统应用需求车载IMS视频监控图像回传将车载视频监控图像上传到控制中心，其重要性仅次息承载在正常情况下，全线需向中心上传2路客室监控图像信息。车载CCTV业务带宽需中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书9求为2×2Mbps=4Mbps(上行信息)。地信息承载列车停靠在车辆基地时，中心可同时调取4路客室监控图像的录像信息，带宽需求为4×1Mbps=4Mbps(上行信息)。IMS系统车地通信的传输性能指标包括时延和抖动两个方面，具体为：时延要求2.4.4城市轨道交通车地无线通信需求总结务1统每列车100kbpskbps/场咽喉区、段/场车库12s库内23IMS传库内2bps4Mbps2.5旅客服务类应用2.5.1大数据智慧客流应用是站内客流感知预警等态势分析应用。综合地铁列车信号数据、列车称重数据、5G高带宽网络实现数据传输，基于数据中台技术进行数据汇总和综合分析，实现对二是客流预测应用。依据城市周边接入轨道交通站点的乘客出行、道路、公共交站内客流感知预警等态势分析应用带宽要求为上行40Mbps、下行1Mbps，平均时延<20ms，可靠性为99.999%。客流预测应用带宽要求为上行40Mbps、下行1Mbps，中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书ms可靠性为99.99%。2.5.2PIS系统应用(含紧急文本)需求PIS系统(含紧急文本)需将播控中心下发的播放节目，如紧急文本信息、行车信息、新闻广播、旅行指南、换乘信息、在线广告等便民信息在车载PIS显示屏上实时显示。车地无线综合宽带传输平台需提供匹配PIS专业需求的连续、高带宽、低时每列车业务信息承载带宽为下行2Mbps。在正常情况下，无线小区内有两列车，PIS图像下发播放的带宽需求为2×2Mbps=4Mbps(下行信息)。在有条件时，采用高清 (1080P)图像质量预设业务信道带宽，则每路图像带宽需求为下行4~6Mbps。紧急宽需求为10kbps。PIS系统中车-地通信的传输性能指标主要涉及时延和抖动，具体为：时延要求2.5.3车站室内导航与定位随着城市轨道交通的发展，特别是一些大型换乘地铁站，乘客对车站室内定位与确的室内定位与导航也是智慧地铁车站提供的重要服务之一，更多基于位置的服务 (LBS:Location-basedService)将大力提升乘客智慧出行体验。该业务也可用于站务高效调度和管理能够从不同站点的客流数量信息以及车辆的满载率上对如何进行多元经营可以通过地铁乘客大数据对交通进行规划，并且能够将这部分数据内容出售给第三方。能够实现基于乘客位置的APP、大屏显示以及地铁物业评估等一系列中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书3GPP标准对基于5G网络的下一代高精度定位提出了一些建议和性能需求。标准⚫服务区域(包括室内、室外和城区)：<1m(95%)⚫基于网络定位(三维)：依据不同部署准确度<10m到<1m(80%)文献给出了基于5GNR的定位基本能力要求，并通过仿真评估相关技术的定部分仿真评估结果如表1所示，对于室内场景，基于下行和上行TDOA，频率范围1(FR1)和频率范围2(FR2)在基站完全同步情况下可满足一般用户和商业用户定位需求，当基站时间同步误差为50ns时，能够满足一般用户定位需求，无法满足商表2-3(a)下行TDOA室内定位精度中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书表2-4(b)上行TDOA室内定位精度基于下行离开角(DL-AoD：DownlinkAngle-of-Departure)定位技术在FR2频段可满足一般用户和商业用户需求。基于上行到达角(UL-AoA：UplinkAngle-of-Arrival)定位技术在FR1和FR2频段可满足一般及商业用户需求。基于多小区往返时延Multi-CellRTT(Round-TripTime)定位技术可满足一般用户和商业用户需求。平误差≤5m(80%)；垂直误差≤3m(80%)；延迟1秒。该指标能够满足绝大部分R影响导定位精度，例如频带带宽、信噪比、多径效应和基站间时钟同步等。目前，5G毫米波频段(FR2)在室内部署有限，有关关键技术有待进一步讨论和现场验证。FR1频段室内基站天线数量有限，导致DL-AOD和UL-AOA精度有限，而RTT定位需范围与定位精度的需求，需要利用5G室分网络及其它辅助定位技术(例如蓝牙信标、指纹定位等)进行多源融合定位，以满足车站室内定位与导航精度需求。中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书城市轨道交通中的5G关键技术3.15G关键技术与城市轨道交通需求匹配分析在当前在隧道里，运营商已经部署的5G网络覆盖，还主要是面向对乘客进行覆盖，下行的速率配比高于上行的速率配比，如7:3,8:2。这些时隙配比已经固化，不可调整。地铁所用的业务模型主要是上行回传，按照当前列车摄像头配比，业务做了一定的压缩后，一列车需要62Mbps上行，对于列车TCMS数据，建议考虑2~5M的上行70Mbps的平均带宽。QoS足客户对特定网络速。、频率、核心网等专建专享，为企业构建专用5G网络，提供，地铁业务主要分为以下四种：中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书地铁内部的生产数据，需要通过地铁内部专频专网进行严格隔离。目前地铁已有LTEMMM95M)，主要传输列部署，业务承载于全线。5G专网可以作为第二备份网络，通过RB资源预留的切片方迅速切换到5G专网。视频数据为列车控制系统的一组生产数据。司机驾驶室的视频，列车自动驾驶的视频G专网。承载关键业务及关键数据，初期通过基于2.6GHz频段，快速上线5G网络，移动了确保数据自主，业务独立，地铁可以自建5G核心网，频段优选4.9GHz频谱，与运除关键生产数据外，地铁还有大量的非关键业务存在。目前都没有进行统一的规划。如车站的应急通讯视频摄像头，集群通讯系统，所需要使用的大量终端和视频传中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书非关键生产类的链接，对带宽需求较小的，可以利旧运营商网络，实现IOT链接。等。目前运营商4G网络生态成熟，覆盖完善，大量非关键链接可以通过物联网卡形式承载在4G网络中。地铁不需要独立建网，可以将这部份链接的容量需求以网络服划好业务可以承载的不同网络，3.25G网络隧道覆盖方案3.2.1现有隧道的5G覆盖改造信网络信号无法穿透，目前一般采用泄漏电缆(也称漏泄电缆，简称漏缆)专门覆盖。漏缆是在同轴馈线的结构上，以一定的形状和间隔开槽，使信号在沿漏缆传输的过程以一定的长度为断点(如500米)，在两端分别将RRU的信号馈入。为了能支持不同运营商的多个频段的信号同时在漏缆上传输，需要通过POI(多系统接入平台)将各频段的射频信号合路之后，再分别向左右两个方向的漏缆馈入。典型的漏缆覆盖方案中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书5GBBU+RRU新增5GBBU+RRU新增 馈线替换替换漏缆漏缆漏缆图3-25G漏缆改造方案(中国移动2.6GHz频段)zGHz频段的5/4型漏缆。空间等条件往往很难支持漏缆的替换或新增。因此，对于不支持5G频段的漏缆，隧道的改造可以采用更为经济便捷的天线方案。天线在有限空间范围内更有优势，但在地形复杂区域(如隧道多弯道和上下坡)的小区带宽能力、安全性、可了案时，只需要将RRU和天线用跳线连接，无需POI合路，施工较为简单。地铁隧道的施工有严格的时间窗口，运营的地铁隧道每天可入场的时间更是非常有限 (如1-2小时)，而漏缆需要安装大量卡具，导致工程周期很长，人工成本很高；而相比成本可降低90%以上(不包括信源和配套)。需要指出的是，由于八木天线带宽不高，对于不同运营商的5G频段，可能需要多个八木天线才能覆盖。对于较大的拐中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书针对现有八木天线方案增益不高且近点存在“塔下黑”弱覆盖的问题，中国移动研究院推出了新版地铁天线，通过高增益馈源振子等创新设计将天线增益提升了2.5dB3.2.2新建隧道的5G覆盖方案的5G频段都可以支持4T4R；但由于不同运营商的不同频段之间存在相互干扰的可能，需要在频段分配上谨慎配置。另一种可能是，由于5/4型漏缆在2.6GHz频段的性能不GTR过再共享2根5/4型漏缆实现4T4R，但需要付出更高的租金成本。还有一种可能是，隧道空间有限，仅支持建设2根漏缆，或者在客流量相对较低、容量需求不高的郊区隧道，为了控制建G需要选择5/4型漏缆。。为了比较不同建设方案，1漏缆方案与天线方案的比较案(考虑安装)沿隧道挂架部署，需多次进场施段工作于宽频，但无法支持4.9G频段中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书高，但漏缆覆盖无法区分终端位区性能提升难手段有限隧道转弯时覆盖受影响，需增覆盖信号强度不均衡、速率不覆盖信号强度均衡、速率稳定，近落网络性能稳定性差，单小区容度好对于更高的频段，如4.9GHz，目前的5/4型漏缆也无法支持。此时仍可采用天线方案，只需要在八木天线中增加相应的4.9GHz阵列即可(或单独增加4.9GHz八木天线)。实施相对容易，可根据网络容量需求分阶段改造，这是采用天线覆盖的优势所3.3城市轨道交通5G专网建设方案5G专网用户均为行业用户，普遍需要安全、可靠、定制化的网络能力。为了降低5G网络时延而引入的边缘计算，就是将5G网络许多控制权限下放到网络边缘，网络结构上就类似一个个局域网络。5G的网络切片技术，则主要针对不同的业务应用，进行网络资源的切片化处理，在网络结构上也完全类似于一张张独立的专网。运营商给地铁建设5G专线和专网，已经可以将MEC部署在地铁，UPF下沉到线路，只有信中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书络设备资产归运营商，向运营商支付以下费用：⚫ICT集成：末端业务应用集成费、应用终端设备(非网络设备)采购费缺点：无法灵活调配网络资源，需要按业务申请流程甚至升级改造，周期长。向运营商租用各个频段频谱带宽，网络设备资产归甲方(地铁)，运营商代建、CT优点：租用固定频谱带宽，保障自有业务需求带宽，方便业务的启动与调配。⚫缺点：业务闲时、忙时产生的网络资源闲置成本过高，无法动态调配。网络3.4城市轨道交通5G网络切片方案3.4.15G网络切片原则5G网络切片是5G时代面向垂直行业基础业务形式，实在其统一物理设施实现多种网络服务并提供多级隔离与安全，降低运营商建网成本，满足垂直行业多种场景按5G端到端网络切片按网络资源灵活分配及网络能力按需组合，基于一个5G网络虚拟出多个具备不同特性的逻辑子网。每个端到端切片均由核心网、无线网、传输网中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书实现城市轨道交通5G网络全覆盖，对于列车调度、监控以及巡检提出了更高的要求，通过5G网络覆盖，将为公安通信、地铁调度通信、普通公众通信提供全面的对于城市轨道交通的网络部署及运营方案，总结而言即以一张5G物理网络为基、可靠性等基础上，实现现有多网络、多业务系统在5G网络上的整合，打造5G智慧地3.4.2切片组网方案通过网络切片方式实现不同业务的5G专网承载，拟分成三个切片：采用视频监控等公安通信类业务为eMBB切片1，PIS下行以及智能巡检等地铁专用通信类业务承中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书5G端到端切片是无线、承载和核心网子切片的排列组合，需完成所有子切片对接，贯通整个业务流程，从无线、承载到核心网，根据SLA、成本、安全隔离等需求障、无线PRB资源预留、独立载频以及独立基站等共享模式，隔离程度依次提高；在承载侧，承载子切片支持VPN共享、VPN隔离、FlexE管道隔离等模式；在核心网侧，核心网子切片支持多种共享类型进行灵活的组网。其一是用户面和控制面网元都不共制结合城市轨道交通各项业务的网络SLA及安全隔离等需求，中高隔离的eMBB切片即可满足要求，即无线侧采用PRB资源预留，承载网侧采用VPN隔离，核心网用户3.4.3切片方案规划城市轨道交通由于其应用场景和业务的特点，在5G网络建设上需要兼顾业务质量体验和数据安全，通过5G网络切片技术结合MEC本地分流实现业务质量和安全保5G端到端切片包括无线侧PRB资源预留、承载侧VPN逻辑隔离以及核心网侧用户中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书如图所示PRB资源预留即将无线空口侧资源从时、频、空域维度划分为不同的物理资源块(PRB)，不同切片的数据(DRB)承载映射到不同的物理资源块(PRB)，实现物理安全隔离，互不影响。各切片所需的PRB可以按频域或总资源百分比进行切分和预留，颗粒度1%，对应的调度方式分为静态/动态共5种模式，独占资源部分即专享的空地铁业务切片使用基于PRB预留的无线子切片，独享部分公网无线空口资源，提面，第一，接入认证，包括主认证和切片二次认证，保证用户合法接入，同时双向认中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书3.5信道测量与建模3.5.15G城市轨道交通传播场景5G城市轨道交通通信场景有别于传统蜂窝网络和铁路专用通信网络，差异主要线路多位于地面和空旷环境存在显著差异；其次毫米波等5G新技术的引入为城市轨具体而言，常规铁路传播场景可以被分为高架桥、路堑、隧道、车站、城区、郊区、乡村、水域、山区、沙漠、车厢内和混合场景等多种类型。对于城市轨道交通场景，也会存在高架桥和路堑场景，但差异在于城市轨道交通中的高架桥和隧道往往是乡村的情况明显不同。而隧道/地下场景为城市轨道交通较为常见的场景。此外，城市轨道交通中的车站应区分为地上车站和地下车站两类。另一方面，对于车站等大带中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书通宏基站基础上附加微基站的混合部署方式。不同频段或阵列尺寸导致的小区半径尺各类城市轨道交通场景划分性高高高高低高高低高高高高架桥-城区混合路堑-城区混合隧道/地下地上车站地下车站地表城区3.5.2信道测量与统计性建模建立一套安全可靠的无线通信系统是保证城市轨道交通安全运营的关键。无线通中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书信系统的设计离不开对相关环境中电波传播机制和信道特征的准确表征和建模，准确统计性信道建模长期以来得到广泛关注和使用，其通过在典型传播场景中开展G通测量，对于5G城市轨道交通中几类典型场景下多径的分布规律、传播机制与特征、信当前主要可基于一些轨道交通场景下的信道测量与研究工作获得对城市轨道交通传播场景中信道特征的初步了解，例如在高架桥环境中开展的宽带信道测量、在路堑环境中开展的宽带信道测量等。此外也存在一些针对城市轨道交通典型场景的测量，例如地铁地下车站场景的5G大规模MIMO测量、针对地铁隧道的测量等。无线信道测试中获取的大量实测数据可以作为信道参数的提取、分析、信道建模和通信系统仿真的高架桥地下车站路堑隧道3.5.3基于人工智能的信道特征提取与建模城市轨道交通成为了新的研究方向。和传统轨道交通常见的城郊或桥梁场景不同，城中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书因此，城市轨道交通5G智能通信网络的建设离不开对其复杂场景下信道的分析与研究。而面对智慧城市建设，5G城市轨道交通信道建模研究也在逐渐发生改变，其重点存在传统的轨道交通信道特征提取主要关注信道冲激响应在功率时延谱上的包络特征，侧重于多径的时延与功率参数的估计，在5GMassiveMIMO系统中需关注多径的角度域参数估计。城市轨道交通5G智能通信的发展一方面对传统信道参数(如时延、角度、术实理非平稳性强，由此引起多径生灭的快速变化，为信道特征的提取带来更多挑战。但是由于轨道交通设施移动路线固定，信道中部分主导性反散射体的出现往往呈现一定规律，例如城市轨道附近的建筑楼宇以及特殊的地势地形等。在对此类信道特征进行提城市轨道交通移动性较强，环境复杂多变，不同通信场景常具有不同的通信业务开传统的信道场景识别，主要是是针对视距传播与非视距传播场景进行识别。而城市内部复杂多变的环境就需要进一步对场景进行细化(例如高架场景、隧道场景、车站场景等典型传播场景)，基于人工智能技术提取分析信道高阶特征参数，对当前信道环境进行准确识别。由于城市中的典型信道场景一般具有各自鲜明的物理特征，因加在更高精度的信道特征和更加细致的信道场景分类支持下，未来有望建立更为准道交通信道往往呈现较强的非平稳性。但是轨道交通本身存在轨迹固定的特点，因此中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书数据库和模型库，借助人工智能技术实现信道的精准实时预测，支撑未来5G城市轨道计。3.5.4基于RIS的5G城市轨道交通信道建模和安全性，从而提高通信的可靠性，确保城市轨道交通系统的高效运行。当前，可重构智能面(ReconfigurableIntelligentSurface,RIS)技术得到了广泛关注，它G解决的难题。相比于一般的室外场景，城市轨道交通环境更为复杂，对于5G网络无线覆盖也提出了更高的要求。城市轨道交通包括诸如站厅、站台和隧道等封闭式非视距传播场景，用户密度较大，流动性较强，信号覆盖往往存在较多盲区。在这种情况下，可利用RIS辅助的通信系统来扩展城市轨道交通5G通信的覆盖范围，如图3所示。将RIS部署于建筑物表面对其反射信号进行精准控制，使其绕过障碍物并经过RIS反射到达用户，从而在基站和用户之间建未来5G通信技术将更加广泛地应用于列车控制系统，而基于5G实现列车-列车直连通信将成为提升列车控制效率与可靠性、进一步保障城市轨道交通安全运营的有效手段。然而，列车-列车通信面临的传播环境更为复杂、通信传输条件更加多变、视距传播更加难以保障。因此，可以利用RIS技术提升列车-列车通信的有效性和可靠性。中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书图4是将RIS应用于列车-列车通信中的无线传播环境几何抽象示意图，可在城市轨道交通等封闭环境中基于规则几何理论开展基于RIS的列车-列车信道建模与仿真研究，RIS示意图3.5.5UAV辅助下的5G城市轨道交通信道建模无人飞行器(UnmannedAerialVehicle，UAV)能够作为空中基站或中继为城市轨道交通5G应用提供灵活性的通信支撑，包括列车无线服务、宽带互联网、地面基站/接入点的回程通信等。UAV辅助下的典型城市轨道交通5G应用环境如图5所示。在实际应用中，UAV能够在三维空间中运动，有效地支撑城市轨道交通各类复杂场景下的覆盖扩展和数据传输。需要指出，UAV特殊的移动属性、较高的垂直高度、自身的特通信的信道模型不能直接应用在UAV通信中。为了准确设计与评估基于UAV的5G城市轨。中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书UAVG京交通大学团队对此问题开展了深入研究，针对UAV通信场景，提出了一种基于三维几何结构的随机信道模型。该模型综合考虑了地面与路边的散射能量，以及UAV终端运动轨迹对通信信号传输的影响。为了使UAV的运动轨迹更加符合实际场景，采用三维高斯马尔科夫过程来刻画UAV的运动状态。该模型指出UAV的速度与运动方向的变化会对无线信道的统计特性产生较大影响，上述因素引起的非平稳效应会对UAV通信系统的性能产生较大影响，相关模型可应用于UAV辅助下的5G城市轨道交通信道仿真与特性分析。此外，当UAV遇到恶劣天气以及阵风时，悬停的UAV可能会经历随机的旋转。北京交通大学团队对此问题开展了研究，针对UAV空-地通信场景开展了规则几何信道建模。该模型探究了UAV旋转对信道特性的影响，并将UAV旋转建模成正弦过程。该模型指出即使UAV的旋转幅度非常小，也会对信道特性产生较大影响，信道的相干时间会随着UAV旋转幅度的增加而增加，相关结论可用于5G城市轨道交通中融合UAV的通信未来融合UAV的5G城市轨道交通通信中，为了进一步提升通信系统的性能，可能雨、雾等因素对电波传播的影响。由于该类通信场景传播环境复杂，信道建模的难度更大。当前虽然已有部分研究探讨过自然环境因素对信道特性的影响，但针对UAV高频信道的应用依然缺乏深入、系统的特性分析与模型开发。此外，RIS技术未来也有中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书望与UAV技术相结合，进一步提升5G城市轨道交通通信系统性能。当前大多数研究主要集中在将RIS部署在建筑物的表面或室内墙上，未来需要将RIS部署在UAV上，通过杂场景下覆盖不足、传输容量受限的难题。因此，UAVG3.6波形与多址技术3.6.1面向城市轨道交通场景的5G波形技术通的建设与维护中，民用通信与专网通信多网业务共同存致多系统间会相互产生干扰，从而对城轨中列车、地面以及车地无线多网多载波合路后无源器件因信源设备不断叠加而导致功率容限要求 1)F-OFDMMOFDM低保护带宽，提高频谱利用。与传统的OFDM相比，它将整个频实现多网多业务融合。在F-OFDM中，设计合适的滤波器是实现FOFDM常，滤波器的设计需要涉及到时域中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书2)OTFSOTFS是一种在时延多普勒(DelayDoppler，DD)域中设计的新型的二维调制方案可以获得接近恒定的信道增益和全分集。由于DD域信道表示的稀疏xo有限傅里叶变换(InverseSymplecticFiniteFourierTransform，ISFFT)操作将x[斤,o]映射到时频域平面LTF上，表示为X[n,m]=x[斤,o]ej2u−3.6.2面向城市轨道交通场景的5G多址技术大规模传感及监测设备收集海量数据，而先进能海量连接的关键。目前5G研究了多种新型多址技术，包括稀疏码多址接入(SparseCodeMultipleAccess，SCMA)、多用户共享接入(Multi-UserSharedAccess，MUSA)以及串联扩频多址接入(TandemSpreadingMultipleAccess，TSMA)等。SCMA中，每个用户分配有各自的码本，每个用户选择其中的进行映射，即不同码本零的位置是不同的，从而可以有效的避免冲突，同块又有各自的星座映射图，两个资源块的信息不同但是却相互关联，最后检测器和纠错译码器。信道均衡器的目的是补偿信道衰落和多径效应带来的码间干扰，多用户检测器主要是利用消息传递算法(Messagepassingalgorithm，中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书 用户 识别 解调解扩信道编码...接收... 解调解扩信道编码 数据组合段解码 数据组合段解码机消除(Successive 用户 识别 解调解扩信道编码...接收... 解调解扩信道编码 数据组合段解码 数据组合段解码机特点，同时考虑SIC实现的复杂度，因而短的伪随机序列发...射机...发...射机...信道编码数据分段段编码调制串联扩频预补偿信道编码数据分段段编码调制串联扩频预补偿信道TSMA以解决未来大规模机器通信(MassiveMachineType地对不同的数据段进行扩频，从而使有限的正交扩频序列形成大量一个码本，该码本中序列组合具有一定的特性，使其能保证在大规模未来城铁物联网中海量的其次，TSMA可以在大规模连接中实现可靠接入，能够使能未来关键传输。最后，TSMA通过结构化设计码本，使系统性能可以通过相应3.6.3面向城市轨道交通场景的5G波形技术与多址技术结合G形技术及多址技术，但针对城市轨道交通自身的业务还没有有效的方案来考虑5G波形与多址技术结合应用的问题。因址技术进行有机的融合以克服现有城市轨道交通中存在的通信问中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书对于城市轨道交通无线通信系统，接入网中时变无线信道参数获取是其关键技术信息。在高速移动或者小包信息传输场景下，发送数据时信道参数可能已经变更，发送端需频繁发送导频信号才能满足信号检测所为简化估计参数及提高估计精度，一般采用两类模型将时变信道估计转化为有限参数的估计：一类为基扩展模型(BasisExpansionModel，BEM)；另一类为自回归模型(Auto-regressiveModel，ARM)。BEM模型将一段时间内的时变信道用有限个基函数的线性组合来描述，可模拟含多普勒效应的快时变信道，减少直接估计信道参2]针对点到点通信系统的时变频率选择性信道，利用复指数基扩展模型逼近变信道，设计信道估计算法，并指出最优导频是前后为0中间为1的序列。文献[3]针时域信道稀疏特性结合压缩感知技术设计估计算法。文献[4]针对无线中继信道BEM时变信道进行估计，并设计最优导频。文献[5]利用AR模型来表示时变信道，采取卡尔曼滤波(Kalmanfilter)法迭代估计信道参数并检测信号。文献[6]利用了轨道交通场景行驶路线固定和行驶速度可预知的特点，挖掘了基站天线到列车天线间的历史信道统计信息来获取独特特征向量基矩阵(Eigenvector-BEM)进行时变信道估计。与大规模天线(massiveMIMO)是5G通信系统的关键技术之一。对于轨道交通场景下MassiveMIMO系统，无线信道估计是著名难题，需要解决快速时变信道、超大规模信道参数、导频污染三大挑战。目前研究多数假设信道准静态，对于时分双工 (TimeDivisionDuplexing，TDD)模式，利用信道互易性，即通过上行信道估计获取下行信道信息，在保证下行信道估计精度的同时，降低终端的反馈开销；对于频分双工(FrequencyDivisionDuplexing，FDD)模式，信道互易性不再成立，此时可以采用闭环的信道估计结构或者基于稀疏压缩感知的信道表示方法，利用信道矩阵的空时特性来减小有效信道维数[7]，也可以结合阵列信号处理理论从角度域出发来减少中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书。此外，随着轨道交通智能化及无线通信系统高速化发展，以毫米波(milimeterWave，mmWave)及波束赋形技术(Beamforming)为支撑的5G智慧轨道交通网络应运而生。针对mmWave及Beamforming等5G关键技术的信道估计方案是亟待解决的难信道估计问题复杂度极高。文献[9]基于神经网络思想提出一种基于去噪近似消息传递网络，从大量的训练数据中学习信道结构和估计信道。文献[10]利用mmWave信道空降低导频开销。文献[11]挖掘信道固有的稀疏特性，提出了一种低复杂度的稀疏信道估计算法。该算法从噪声空间中分离出信道采样基于传统的离散傅里叶变换信道估计，束偏移与空间宽带效应关系的基础上，针对具备混合模拟/数字预编码FDD毫米波大规模天线系统，提出一种基于压缩感知的算法提取上行信道频率不敏感参数(达到角和时延)及频率敏感参数(复信道增益)，并利用信道互异形简化下行信道估计复杂ave最后，新型反向散射技术的兴起[13]和智能反向散射表面的发展[14]正不断提升无线通信范式多样性。将这些技术应用于轨道交通场景，也给信道估计带来全新挑战。3.8切换技术下的带状的C/U解耦5G网络架构。宏覆盖采用Sub6G频段，主覆盖，丰富的频率资源增加了系统容体验速率。由于毫米波频率较高，路径损耗较大，所以微基站我们把几个射频拉远单元直接用光纤连接，组成一个超级小耗和解决群切换的问题，我们在车顶装一个中继，来帮助乘客线接入点或宏基站。无线接入点和中继通过有线链路连接。通过中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书候，移动终端需要切换到宏基站来保证通信的连续性。考虑到宏基站和微基站发射功率的差别，引入一个权重α(α>0)来帮助用户选择目标基站，大于微站1+α倍时，接入宏基站。切换方法包括优先级较高的同层基站或宏基站信号优于当前服务基站，此时触发切换。切换方法具体(1)同层切换：如果满足Snei.s−Scur.s≥Hyst，其中Hyst是切换阈值，则切换到目(2)跨层切换：虽然超级微基站可以为用户提供高速数据服务，但是在超级微3.9大规模天线技术大规模多天线(massiveMIMO)技术作为5G的物理层关键技术之一，同样也是G物理层关键技术和关键挑战。传统通信方式是基站与手机间波传播，而在波束成形技术中，基站端拥有多根天线，可以自号的相位，使其在手机接收点形成电磁波的叠加，从而达到提。从基站方面看，这种利用数字信号处理产生的叠加效果就如中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书实时跟踪，使最佳发射方向跟随用户的移动，保证在任何时几百根天线，对几十个目标接收机调制各自的波束，通过空5G系统在大规模天线方面需要解决的关键问题包括波3.9.1面向城市轨道交通场景的5G波束管理面，即波束对齐、波束跟踪、波束恢复和波束切换。所和环境的相对移动性而导致信道的变不断地根据信道条件进行波束的跟踪，时刻调整波束方向使得优；当波束偏移过大而导致波束跟踪失败时，则应启动波束恢中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书信息进行场景的有效识别，进而充分利用轨道交通的移动特性进城市轨道交通5G系统的一个基本问题和基本技术方向。同速度计等各种传感器，因此，利用传感器的数据辅助进行波3.9.2面向城市轨道交通场景的5G混合波束设计5G系统中鉴于射频链路的成本、功耗等因素，一般采用混合波束赋形(Hybridbeamforming)的架构，其等效链路如下图，核心涉及到两个部分，即数字预编码和生覆盖波束，并以SSBlock的形式周期性地广播同步信号，提数字波束部分则根据信道状态信息，提高具体数据传输阶段的下，对模拟波束进行优化设计，涉及到两个基本的方面，即中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书(1)适配地形、业务需求等因素，通过场景识别，设计场景化的保障5G的有效覆(2)协调周边基站，形成时空二维的有序覆盖，从而降低同频干扰，提高覆盖性化设计，也涉及到两个基本的层面，即(1)同一个小区内协调模拟波束赋形，提高小区内的传输性能，其挑战在于模变，这是两个不同时间尺度的联合优化设计；(2)同时，通过小区间协作，降低干扰、提高传输效率是基本技术，同时考虑到CU/DU分离以及MEC服务器下沉的基础架构，在DU层面实现分布式的多小区协作3.9.3面向城市轨道交通场景的5G低功耗的波束设计大规模多天线技术以及相关的毫米波技术在应用、部署之后的关键挑战之一是功要包括BBU和AAU的功耗。BBU主要负责基带数字信号处理，比如FFT/IFFT，调制/解调、信道编码/解码等。AAU主要由DAC(数模转换)、RF(射频单元)、PA(功放)然后通过PA放大至足够功率后，由天线发射出去。随着收发(TRX)链路的增加，基PA和RF单元，TRX链路增加，同时BBU的计算功耗也随着TRX链路增加而上升，因此基站APA站发射系统的关键器件。射频信号必须经过PA放大获得足够的射频功率才能馈送到天要从多个方面进行功率效率的提升。总体而言，包理。随着PA输出功率增大并接近于饱和输出功率时，中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书线性失真，PA一般采用回退(Backoff)方式，即调低放大器工作点以确保输出功率操作在线性区，从而维持功放线性度。但回退操作降低PA功率效率，使得PA功耗更高。将功放非线性的影响综合反映在基带处理中，以数字预失真算法(DPD)等技术解决通过设备级、站点级和网络级三个方面实现节能，设备级主要包括器件、硬件设计等方面的硬件节能方案；站点级节能，主要包括亚帧、通道关断及深度休眠等软件芯片处理能力提升的同时，数字中频和基带处理部分需要进一步优化算法，降低处理在站点级节能方面，主要通过亚帧关、通道关断、深度休眠、载波关断等方式实现基站能力与业务的适配，充分挖掘业务的时空动态特性以自适应地调整基站功率单带时频资源激活模式。下图给出了一种典型的天线通道关断方式实现基站天线与业务业务的匹配网络级节能技术包括通过多小区协作传输(CoMP)技术实现多小区的功率联合优中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书交通的超可靠低时延技术超可靠低时延通信(URLLC)是5G的三个典型场景之一。在城市轨道交通场景下，URLLC可以保障自动驾驶、智能制造等实时操控能力，如基于5G的辅助紧急刹车、5G网络下的自动驾驶以及基于5G网络的远程操控。通过URLLC实现零等待、瞬面向城市轨道交通系统的URLLC主要解决两个方面的无线通信业务传输需求，即基于通信的列车控制(CBTC)的车地无线信息传输和服务于设备小型化且分布式部署的设备间无线信息传输。支撑这两类业务的核心挑战来自于隧道场景下无线信号针对城市轨道交通5G系统的URLLC传输，在落地部署之后，需要在如下几个方URLLC的传输机制设计在协议设计过程中，或具体的资源调度机制设计中都面向无线通信的传输开展研究，其目的在于保障端到端的传输性能。而URLLC传输的目的往往在于实时的系统控制。因此，需要结合具体的控制模型和控制机制，将通信与控制进行系统级的联合优化设计，才能直接将需求与支撑进行适配。从面向通信的URLLC传输机制设计切换到面向控制的URLLC传输机制设计，这种设计模式的转换需要在5G系统的资源调度、RRC的控制机制等中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书URLLC的传输机制设计服务于端到端的性能保障，但在具体标准化过程中，将此性能指标分解并映射到具体每一层。从空口的角度而言，3GPP在TRURLLCRAN范围的指标要求。基本的单向(下行传输或到端性能需要满足控制面时延10ms、用户面时延0.5ms、移C基于5GURLLC传输能力，通过RRC与调度机制，实现面向信令流程的轨道交URLLC的核心性能指标是信息传输可靠性，即误包率(PacketErrorRate，PER)或分组错误率(BLER)，和端到端传输时延。目前无线通信系统设计的基础之一是香农信道容量，而香农信道容量刻画的是无穷长码长、渐进无误码传输的最大可达速率。因此，香农容量不能有效刻画传输速率、传输时延和传输可靠性的内在关系，特别是普遍存在的小包(Smallpacket)传输场景下，传统的香农容量公式更加难以适用。基于有限码长编码的信息传输可达速率是目前对小包传输性能进行刻画的一种有效方式。目前，从信息论的角度而言，这一方面的研究工作仍然需要大量的深入研究，包括不同基本通信模型下的传输可达速率、采用Polar或LDPC等实际信道编码后的性能刻画；从信号处理和无线通信系统优化设计的角度而言，需要基于有限码长编码的既有研究成果进行URLLC系统的优化设计。此外，对于可靠性、传输时延与传输效率的刻画需要结合具体的应用背景和应用需求。针对状态反馈控制系统，控制端往往仅仅需要最新的系统状态。为此，信息年龄(AgeofInformation，AoI)可以用于URLLCoI接收到所经历的时间，因此，对于端到端性能的保障具有直接的作用。提高信息传输可靠性的基本原理除了提高编解码性能之外，基本依赖于信息传输的分集增益，具体包括时间分集、频率分集、空间分集、系统级分集等，其实现方中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书式包括混合自动重传信令(HybridAutomaticRepeatreQuest，HARQ)传输、高G析地铁场景的公共移动通信系统，为了满足2G/3G/4G/5G的多制式要求和容量需求，部署的频段很多。地铁场景通常采用多频段，多系统合路方式进行站此方式极易出现系统间干扰，影响到某些频段正常使用。多频段带来的干扰中，杂散干扰和互调干扰是需要重点关注的。杂散干扰，主要通过信源设备自身来解决，一方面是控制杂散辐射，另一个方面合理设置滤NO.HzRXMHz1MG2CMD034207020705R157515756TC7CTF8CTF10309NRGCUFCUU30704G多系统合路覆盖的基础上，再增加5G频段后，频段间互调的信源设备和多系统合路器POI，单个通道都是收发一体的设频率范围(MHz)式口9-954plex1N-Fplex1N-Fplex1N-F5-2675plex1N-F中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书5/869-880plex1N-Fplex1N-Fplex1N-Fplex1DMAplex1口段plex1ANT段plex1多系统合路器POI的电气性能指标，如隔离度，互调抑制等需要满足多频段合路1、在站厅站台采用各运营商独立的有源室分，从而避免多运营商频段间的互调2、在隧道内，单漏缆覆盖隧道时，互调干扰难以避免，需运营商间互相协调，采用更高品质的POI合路器件，减小系统功率，减少使用的频段等方式尽可能减弱互多漏缆覆盖隧道时，可以根据漏缆数量合理规划不同漏缆上承载的频段。2.6G频段建议仍然使用13/8”漏缆，一方面可馈入现网已有漏缆，相对于常见的5/4”漏缆损耗无线通信媒介的开放性为用户带来了无与伦比的通信便利，同时也带来了突出的重视程度不断提高。2G网络对空口的信令和数据进行了加密保护，并且采用网络对用户的单向认证手段，防止非法用户的接入，而未考虑用户对网络方向的认证，造成了可被伪基站利用的安全漏洞。3G采取了网络和用户的双向认证架构，利用认证与密钥协商机制实现了认证参数与会话密钥参数的统一，对空口进行加密和完整性保护，并且增加了对核心网NDS/IP的网络域安全防护。4G在双向身份认证的基础上使用独立的密钥分别保护接入层(AccessStratum,AS)和非接入层(NonAccessStratum,NAS)5G场景中所支持的海量物联网终端设备、异构的网络结构和开放的网络架构无中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书疑会对无线网络带来更为严峻的安全威胁。5G标准在研发中便引入了基于安全的设计(SecuritybyDesign)理念，在4G的安全特性基础上增加了对于空口攻击、信令/用户面攻击、伪装攻击、隐私攻击、重放攻击、中间人攻击、降质攻击等典型安全风险等方面进行了进一步的优化和加强。在3GPPRelease15版本标准中已定义了5G的安全基础架构和相关流程，包括安全框架、接入安全、用户数据的机密性和完整性保护、适用于独立组网(standalone,SA)与非独立组网(non-standalone,NSA)两种组网架构的安全标准。在此基础上，演进中的Release16版本将继续针对mMTC和URLLC等典型物联网应用场景进行安全优化，致力于为多样化的5G应用场景提供差异化的安全服务，重点推进关键任务类通信场景安全、切片安全、蜂窝物联网(cellularIoT,CIoT)安全、位置业务安全等，有利于提升城市轨道交通等专用无线网络的安全性，护。3.12.1城市轨道交通5G网络的安全挑战或经过几道防线，如防火墙和网关，才能进入有线网络，因此可以通过对接入端口的管理有效地控制非法用户的接入；而无线网络是通过无线电波在空间中传输数据，没攻击者接入网络的灵活性增加，系统面临的安全威胁加剧。5G网络增加了无线接入5G网络采用网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)技术将传统的专程形式实现对整个网络的管理和控制。无疑，承担网络功能控制与管理的网络控制节中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书能殃及其他网络切片的稳定。因此需要网络切片具有较强的安全隔离能力，如果网络用户提供低时延、高可用性的服务，减少核心网数据传输的计算中心，处于网络边缘侧的边缘计算露于存在安全威胁的网络环境中，且受制于成本和安装环境，边护能力有限，缺乏对于关键数据的脱敏处理，更容易遭到网络攻G限于传统的以“人”为中心的移动终端，更涵盖了数的物联网终端。相较于传统无线网络设备，物联网终端设备结构简用形成巨大流量的分布式拒绝服务(DDoS)攻击源，不仅会影响垂直行业网络切片会造成其他公共服务、网络服务瘫痪，对国家和社会安全造成巨大全方面的出厂初始设置未做任何改变，而是使用缺省的管，从而入侵到列控系统信号网中，威胁到整个网络以及列控系统程序都可以通过设置密码进行访问控制，这些设备包括使用Windows操作系统的工控机、服务器、信息安全设备(如防火墙)、以及网络设备(如交换机)等。如果这些设备及应用程序没有设置访问密码，或者使用击者入侵，而且密码强度越弱，其被破解的可能性就越大，存在中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书提下，利用一些专门软件强行破解用户密码，如：采用字典穷举法(或称暴力法)来有效的防护；又如，攻击者成功登录交换机可对端口开放状态进3.12.2城市轨道交通5G网络的安全技术大、服务内涵不断丰富的城市轨道交通场景，可以利用5G5G面对着丰富多样的应用场景和业务需求，而其架构是融合了多种无线接入方式的异构网络，这就需要5G网络拥有一个统一的认证框架和网络安全管理机制，能够保证设备跨接入方式接入网络，保障异构网络切换时的认证，并灵活地满足不同类型的用户所需的安全需求。在城市轨道交通场景中具有多样化的业务需求，既有服务于广大乘客用户的大带宽、高速率通信需求，也有面向海量物联网设备的低时延、高可靠和海量连接通信需求。因此需要针对不同类型的业务灵活地提供不同级别的安全防护和隐私保护服务，能够满足eMBB场景下的大流量业务特点的高效率安全机制，满足mMTC场景大连接弱终端特点的轻量级的加密算法和分布化身份认证机制，满足城市轨道交通场景下的无线网络面临着复杂的通信环境，网络空中接口面临着信号干扰、欺骗、窃听等安全挑战，会破坏用户终端和基站设备之间的正常通信，欺诈、盗取用户的数据，造成用户隐私和身份信息的泄漏。在5G系统已经采用的双向认证、中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书务通信所要求的高安全性，采用无线通信中固有的、由通信双方唯一确定的射频指纹攻击等问题，将会进一步提升空口的安全性。同时，可以开发无线信道双向信道响应道衰落具有随机变化的特性，基于信道响应生成的通信密钥能够动态产生、不断变化，具备更强的抗破解攻击能力，能够使城市轨道交通场景中无线通信达到更高的安全性。在继续完善5G网络安全机制、做好网络安全防护的基础上，有必要进一步探索利用人工智能、无线大数据等技术实现对于网络安全态势的实时感知、对于网络安全威胁的动态响应，改变以往被动补强的防范策略，实现网络安全策略的自主演进，赋予网络以智慧的安全应对能力。针对5G服务多样、场景复杂、网络功能虚拟化等因识等可信框架的关键功能组件，面向不同需求实现关键功能组件的可替换、可选择、可插拔，最终构建起适用于城市轨道交通这类安全要求高、应用环境复杂、服务要求多样信基础设施。移动边缘计算(MobileEdgeComputing,MEC)作为5G的新型网络架构之一，通MEC防护继承了电信云数据中心的安全防护手段，包括云化的基础设施中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书认证(Authentication)、授权(Authorization)、审计(Audit)，此外，还需要在平务层面等多个维度，对数据资产的所有权、使用权和运维权进隐患，数据库”，则攻击者可以利用操作系统漏洞获取系统访问权限，进胁数据安全；又如，数据访问控制如果使用默认的用户名及密码击者可以通过猜测密码或者使用暴力破解的方式轻易登录数据、拷贝造成信息泄露，甚至通过修改、删减数据，威胁列控系统接入位置等。对安全要求高的数据需要采用加密方式存储；对行业高价值资产数据，应尽量使用互联网协议安全(InternetProtocolSecurity，IPSec)、传输层安全(TransportLayerSecurity，TLS)等安全传输方式，避免传输过程中数据G主要特征。网络虚拟化后，传统的网络设备功能将以VNF(VirtualizedNetworkFunction，虚拟化网络功能)的方式运行在NFV(Network (Hypervisor)以及虚拟资源(包括虚拟计算、虚拟内存和虚拟网络等)组成，为实化的VNF提供计算、存储和网络资源。新增的MANO(ManagementandOrchestration)管理体系实现对NFV基础设施的管理，包括分配虚拟资源给VNF，监上报虚拟资源以及硬件资源性能以及故障等。对NFV的信息安全需求包括以下几(1)NFV的信息安全需求：包括VNF通信安全需求(即VNF通信安全需保证通信的双方相互认证，并且通中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书信内容需收到机密性、完整性重放的保护)及组网安全需求(包括边界防护、安全域划分以及流量隔离)。(2)MANO的信息安全需求：服务最小化原则，如关闭不必要的服务和端口等；安装防病毒软件，并定期检查、查杀病毒以及升级病毒库；需防止非法访问、敏感信息泄露以及MANO体独有的安全需求：面临DDos/Dos攻击、虚拟机逃逸、虚⚫MANO实体间交互以及MANO系统与其他实体间交互的安全需求：通信城市轨道交通列车5G覆盖增强技术城市轨道交通中5G覆盖面临的难题：一方面，5G特色业务要求更高的网络性能；另一方面，更高频率(2.6GHz)会带来更严重的信号衰减和畸变，影响用户体验。基于此，移动研究院提出一种城市轨道交通列车5G覆盖增强方案。该方案采用5G信号馈入车厢内，降低车厢封闭带来的信号衰减问题和频率、高速移动带来的信号畸变问题。根据中继设备的实现方式不同，分为两种：一是微直放方案，通过对射频信号进行放大，增加车厢内覆盖，提升覆盖性能。二是小站方案，通过CPE+小站4G基站站G备4G基站站中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书设备上车方案具有明显性能优势。一方面，在大幅提升5G网络信号覆盖率和提上车后，预估上行可提升2倍，具体效果需实测。车厢中间走廊信号可提升到与窗口实现更强大的频偏和时变信号解调算法，提升高速移动下的信号解调性能，实现吞吐设备上车方案具有较大成本优势。以中继设备为微放器为例，预估其建设成本比度降低，可达约50%。中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书城市轨道交通5G应用及案例4.15G地铁大数据助力智慧运营4.1.1应用背景未来智慧城市的构建，其关键要素必然包括智慧高效的交通运输系统。随着5G升级，使得用5G技术助推城市轨道交通智慧运营服务体系成为可能，为构建和谐共治的智慧出行环境提供条件。在推动公共消费领域蓬勃发展的同时，可通过网络切片、化、2019年进博会上，上海地铁展示了基于“5G大数据”的客流态势分析应用，该应用可以实现地铁站厅站台的客流即时感知和态势预警。依托5G大带宽网络基础上的高清移动视频、高清对讲、5G客服人员定位等应用，赋能地铁运营单位针对大客执行，实现相关区域的助推联动和运能优化，实现客流疏散引导等服务，改变之前以地铁建设健康有序发展。帮助地铁实现人员的一岗多能和减员增效，打破瓶颈，助力中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书4.1.2技术方案5G技术在通信带宽、传输时延、海量物联、信息传递可靠性和安全性等多方面有较大提升，为轨道交通提升服务流程和运维管理带来了新的发展。系统利用5G基预警疏导、用户出行画像、排队时长预测、交通换乘联动等地铁客流数字化、智慧化管理。通过大数据AI手段提高车站旅客服务质量、扩展车站服务场景、逐步降低车站运营成本，最终建立和完善轨道交通智慧服务体系，保障城市轨道交通客流公共安全。1)搭建“5G+全流程”服务助推进站客流管理系统5G将重构传统公共交通服务业态，基于5G客流大数据感知层、数据层、应用层开放解藕的三层架构，实时感知栅格客流趋势变化，数据模型共享拉通底层各类数据壁垒，AI模型赋能应用快速迭代开发，实现5G+VR/AR/MR+AI客流的全流程全要素在进出站口环节，可实现客流数据5G上行，直接回传给调度室，进行分流预判，在安检环节，5G传输速度是4G的20多倍，可支持大数据联动、人脸识别和多场景识别，同时还可探索AI识别和云识别，将大量相关数据传到AI识别和云识别平台进行匹配对比，实现“秒”进站，提高效率。安检工作人员还可以佩戴AR眼镜，能够实现可视化融合指挥调度、人脸识别查验、红外测温防疫体温检测+人脸信息双码流显示、异常提示告警+人脸记录等，切实为安检第一现场管控排查、安保工作人员移在刷卡进出站环节，5G技术结合大数据可以让刷卡闸机完全具备实时互动、票在买票充值环节，可利用基于人脸识别、AI等技术的“5G地铁服务机器人”，结合5G网络，实现对乘客的交互式智能化服务；为地铁乘客提供最佳地铁路径建议中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书2)构建“5G+服务设计”沉浸式候车体验区采用5G技术构建智慧地铁服务体系和无线网络通道，实现多点、多地、全功能构建从基础设施层到智慧应用层的一体化平台架构，实现地铁基础设施的智能感知、3)搭建“5G+物联网”乘车体验流程利用“5G+物联网”技术，结合用户旅程和消费者行为数据，识别地铁服务体系的关键要素和关键环节，制定具体的地铁服务体系设计的应用和解决方案。针对地铁客流的特征、线路分布、OD分布区域特点、外地人员的来源地分布、国漫用户统计以及上网业务偏好分析等进行客流画像分析，进而搭建“5G空地一体、万物互联”的服务体系，针对地铁行业的消费者行为数据驱动，提升地铁企业服务差异化竞争能4)构建“5G+AI”个性化路线定制+AI智能换乘服务体系力不足的情况下，会导致大量出站旅客滞留，影响地铁及周边交通的正常秩序，如何常态化交通接驳诱导机制，为管理部门制定针对城市地铁交通枢纽节点和客流潮汐性证旅客快速出站，避免滞留。结合VR/AR/MR+AI技术赋能，构建5G网络下个性化换4.25G地铁智慧室分定位中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书利用5G的大带宽低时延特性及站点密集部署的特点，将蓝牙、Wi-Fi，甚至UWB提供面向地铁行业的5G多层次融合定位解决方案，在定位精度以及覆盖范围上实现4.2.1.5G室分定位技术在地铁车站内部署5G室分系统，并在边缘云集成高精度定位引擎，利用移动边缘计算(MEC)进行高精度定位解算，提供信息服务环境和第三方应用接口服务，实G统的系统框架如图1所示，通过室分站将终端的测量信息传送给定位服务器(部署在MEC)，定位服务器根据定位需求，选择相应定位服务器主要实现定位坐标计算，支持的5G基站室内定位技术包括三角定位、部署在移动边缘计算中心，形成本地网络，保障用户数据安全性。同时，由于MEC部，基于MEC可以快速实时定位。BBUBBUBBUMEC通过分布式皮基站(PicoRRU)将终端的测量信息(如RSRP、ToA等)传送给定位服务器(即E-SMLC，部署在MEC上)，定位服务器根据定位需求，选择相应的定位算法进行位置计算。该方案是有源的，基于被动定位，终端无感知，处于连接态的4G/5G手机终端自动上报定位测量信息，用户无需通过应用进行授权。室内定位精度中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书该方案在北京西单、北京昌平华联等商场完成了商业落地。其中北京昌平华联商场试验场利用皮基站提供室内深度覆盖，提供基础移动网络服务，利用部署在MEC的高精度定位引擎提供精准室内定位、室内导航、轨迹记录等基础位置服务。度可配置(2*2m23*3m2等)，通过自动化采样工具进行无线指纹采集。按照选定的中国移动城市轨道交通5G应用技术白皮书一方面是由于目前智能手机均支持蓝牙模块，另一方面，是由于蓝牙信标体积小、成本低、功耗低，可将蓝牙4.2或5.1定位信标与无源室分天线实现一体化集成。项目为大兴京东亚一园区的2号物流仓库，该项目将室内5G皮基站信号与蓝牙集4.2.2.5G+其他室内定位技术地铁车站内部环境复杂且客流量大，5G智慧室分定位系统拟采用的定位技术还需要进行验证和现场测试。TDOA定位方式需要皮基站进行精确时间同步；AOA在Sub-6G频度精度有限；毫米波室内基站发送窄波束，因此毫米波终端很难同时收到定位技术，针对不同用户群体，提供差异化服务。5G网络和其它室内定位技术融合，4.3基于5G网络的高清视频监控3.1应用背景视频监控从上世纪开始发展，先后经历过模拟时代、数字时代、网络时代，直到得益于图像处理及编码技术的发展，视频回传摄像头不断升级，已经由标清向着中国移动城市轨道