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文档简介
城市轨道交通5G公专网工程规范第1部分:工程设计
(征求意见稿)编制说明
1任务来源、协作单位
1.1任务来源
现阶段,城市轨道交通行业在全国各地的5G应用已经相当广泛,但是各地的5G
应用种类和组网方案不尽相同,缺乏统一的标准来约束。南京地铁作为首家在实体工
程中落地的轨道交通业主单位,积累了大量实践经验,在评估全国方案之后,探索出
基于5G公网切片技术,形成具有城市轨道交通行业特色的5G公网+边缘计算MEC+专
网应用的5G公专网架构,并且已在工程中进行了验证,取得了良好的社会效益和经济
效益。
为了解决城市轨道交通行业5G公专网建设的标准化问题,南京地铁集团有限公司
结合工程实践,向中国城市轨道交通协会提交了城市轨道交通5G公专网系列团体标准
提案。
2022年5月24日,中国城市轨道交通协会下达2022年第三批团体标准修订计划
的通知(中城轨〔2022〕37号),城市轨道交通5G公专网系列团体标准正式立项,共
分为5个标准7个部分。本标准为城市轨道交通5G公专网系列团体标准的第6本,计
划编号为2022053—T—04。
本标准由中国城市轨道交通协会技术装备分技术委员会(SC04)管理,计划完成
时间为2023年11月。
1.2协作单位
牵头单位:南京地铁集团有限公司(以下简称南京地铁)
参编单位:北京全路通信信号研究设计院集团有限公司(以下简称通号院)、中铁
第四勘察设计院集团有限公司(以下简称铁四院)、北京城建发展集团有限公司(以下
简称北城院)、南京地铁建设有限责任公司(以下简称南京地铁)、深圳市地铁集团有
限公司(以下简称深圳地铁)、武汉地铁集团有限公司(以下简称武汉地铁)、苏州市
轨道交通集团有限公司(以下简称苏州地铁)、太原市轨道交通发展有限公司(以下简
称太原地铁)、北京京投投资有限公司(以下简称北京京投)、中国信息通信研究院(以
下简称信通院)、中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称株洲所)、中国铁塔江
苏省分公司(以下简称铁塔公司)、中国联合网络通信有限公司南京市分公司(以下简
称联通)、中国电信股份有限公司南京分公司(以下简称电信)、中国移动通信集团江
苏有限公司南京分公司(以下简称移动)、华为技术有限公司(以下简称华为)、中兴
通讯股份有限公司(以下简称中兴通讯)、北京中兴高达通信技术有限公司(以下简称
中兴高达)、广东省电信规划设计院有限公司(以下简称广东院)、中国铁路通信信号
上海工程局集团有限公司(以下简称上海通号工程局)、河北远东通信系统工程有限公
司(以下简称远东通信)、新华三技术有限公司(以下简称新华三)。
2编制工作组简况
2.1编制工作组及其成员情况
2019年12月在南京,牵头编制单位南京地铁集团有限公司开展了基于公网5G切
片的应用试验,在地铁2号线马群车辆段建设了全国首个5G+MEC试验网,利用中国联
通3.5GHz频谱,开展了全场景、多阶段、全业务、边缘云测试和应用部署。5G+MEC
试验网实现了城市轨道交通轨行区(隧道、地面及高架),站厅、站台,设备机房,停
车库、列检库,信号楼、综合楼等办公场所的全场景5G覆盖;实测了5GNSA和SA
两种组网模式下网络指标;涵盖了城市轨道交通信号、车辆、通信、AFC、综合监控、
电扶梯六大专业;部署了全国首个承载智慧轨道交通的5G边缘云平台,验证了公网
5G软切片和硬切片技术对城市轨道交通业务的适应性。2021年4月,南京地铁、南京
联通等联合发布《轨道交通行业5G公专网白皮书》,为城市轨道交通5G公专网的建设
提供借鉴和参考。2021年,南京地铁在宁句线工程中开展了基于5G公专网通信、信
号、车辆、综合监控、AFC、电扶梯等业务的应用示范,已于2021年底开通运营,为
本标准的编制提供了工程验证条件。
在此基础上,南京地铁联合其它5家业主单位(深圳地铁、武汉地铁、苏州地铁、
太原地铁、北京京投)、4家设计院(通号院、铁四院、北城院、广东院)、北京交通
大学、中国信通院、铁塔公司、3大运营商(移动、电信、联通)、5G设备供货商(华
为、中兴通讯、中兴高达、新华三)、轨道交通行业企业(株洲所、比亚迪、远东通信)、
上海通号工程局等共同编制本标准来解决城市轨道交通行业5G公专网建设的标准化
问题。
本标准的编制单位覆盖了城市轨道交通建设运营单位、设计院、三家运营商、铁
塔公司、设备供应厂家、施工单位等,组成合理,具备编制文件的技术能力。
规范编制工作组按组织架构划分,每个组别配有组长、副组长及组员若干。规范
编制工作组组织架构图如下:
图1:规范编制工作组组织架构图
领导组:
组长:佘才高
副组长:李中浩、于百勇
组员:邢智明、黎国清、蔡玉萍、裴顺鑫、辛伟、刘岭、凌力、张杰、吴昊、
岳栋、朱东飞、陆文学、郭建伟、戴海兵、秦岩。
专家组:
组长:李中浩
副组长:辛伟
组员:邢智明、黎国清、马丽兰、陶孟华、吴昊、娄永梅、杨承东、邹传瑜、
张健、杜加懂。
工作组:
组长:裴顺鑫
副组长:王健、孙舒淼、汪理、周宇晖
组员:韩文娟、金天凤、张亦然、杨勇、李郁、陈林宝、陈宇、丰磊、王磊、
胡昌桂、张义鑫、赵红礼、吕桐、匡继承、杨烨、李舜康、刘海川、魏哲、殷源、陈
东伟、张德君、赵国强、齐飞。
工作组下设6个编制组,本文件由工程规范设计组负责进行编制。
2.2标准主要起草人及其所做的工作
工程规范设计组人员如下:
组长:陈宇;副组长:杨勇
编制组职责:接受工作组的监督和管理,组织专题讨论会,协同各参编单位共同
编制《城市轨道交通5G公专网工程规范第1部分:工程设计》,形成征求意见稿、
送审稿和报批稿。
主要编制单位职责如下表所示:
(1)南京地铁:确认设计要求符合轨道交通的实际情况,负责编写部分章节的标
准文件,组织本标准的项目内审核;
(2)通号院:牵头单位,对本标准的技术负总责;组织本标准内的各类专题会;
负责编写部分章节的标准文件等;
(3)铁四院:参与标准讨论,编写覆盖设计,确认总体要求、5G专用边缘计算
节点、无线接入网、接口、5G专用用户设备、网络切片、同步要求、安全要求、电源
要求、运行环境要求等章节相关内容;
(4)北城院:参与标准讨论,编写安全要求,确认总体要求、5G专用边缘计算
节点、无线接入网、接口、5G专用用户设备、网络切片、同步要求、安全要求、电源
要求、运行环境要求等章节相关内容;
(5)深圳地铁、武汉地铁、苏州地铁、太原地铁、北京京投:确认工程设计规范
相关内容符合轨道交通的实际情况;
(6)信通院:确认工程设计规范相关内容符合5GtoB工程设计相关的要求;
(7)株洲所:确认终端设备与车辆相关内容;
(8)铁塔公司:参与编制覆盖设计公网部分内容,确认工程设计规范相关内容符
合5GtoB覆盖相关要求;
(9)联通、电信、移动:参与标准讨论;确认无线接入网等章节相关内容;
(10)华为:参与标准讨论;参与编写核心网及5G专用边缘计算节点章节相关内
容;确认无线接入网及接口等章节相关内容;
(11)中兴通讯、中兴高达、新华三:参与标准讨论;参与编写无线接入网及接
口等章节相关内容;确认核心网及5G专用边缘计算节点章节相关内容;
(12)广东院:参与标准讨论;确认无线接入网章节相关内容;
(13)远东通信:确认终端设备与通信相关内容。
3起草阶段的主要工作内容
3.1起草阶段
本规范起草阶段的主要工作包括:项目启动、需求讨论、方案研究、规范编制、
内部评审、专家评审等多个环节。
2022年6月,由中国城市轨道交通协会组织,南京地铁牵头,顺利召开了5G公
专网系列团体标准编制启动会。会上确定了项目管理计划,形成了领导组、专家组和
工作组(下设总体规范组、设备技术规范组、接口技术规范组、测试技术规范组、工
程规范设计组、工程规范施工验收组)的组织架构,并明确了工作分工和时间节点计
划,为有序推进编写任务奠定了基础。
2022年6月24日,工程规范设计组召开第一次工作会议。本次会议中各参编单
位对工程设计规范草案进行了讨论,总结了规范申报立项专家审查意见回复及修改情
况,并要求各参编单位就修改后的规范草案提出意见。
2022年10月14日,工程规范设计组参加了总体规范组组织召开的专题会,重点
讨论5G公网的相关技术指标。本次会议明确,在总体规范中需要对5G公网的技术指
标提出要求,以便促进运营商建设一张符合城市轨道交通行业要求的5G公专网。
2022年11月4日,工程规范设计组参加了由中国城市轨道交通协会标准化技术
委员会技术装备分技术委员会(SC04)组织召开总体规范初稿的专家评审会,专家组
同意通过初稿评审,修改完善后形成征求意见稿。
2022年11月28日,工程规范设计组召开第二次工作会议,将总体规范初稿完成
修订后形成的征求意见稿及参编单位内部审查意见共享给各参编单位。要求各参编单
位根据总体规范征求意见稿及总体规范初稿专家评审意见,修改工程设计规范中的相
应部分内容,同时根据内部审查意见修改各自负责的章节。
2022年12月12日,工程规范设计组召开第三次工作会议,讨论工程设计规范初
稿内部审查意见执行及修改情况。与会各参编单位就工程设计规范的初稿达成一致意
见,明确进一步修改后提交工程设计规范初稿。
2023年1月5日,编制组完成《城市轨道交通5G公专网工程规范第1部分:工
程设计》初稿的编制工作并提交。
2023年1月10日,由中国城市轨道交通协会标准化技术委员会技术装备分技术
委员会(SC04)组织召开了《城市轨道交通5G公专网设备技术规范》等5本规范初
稿的专家评审会,专家组同意通过初稿评审,修改完善后形成征求意见稿。
2023年1月28日至2023年2月8日,编制组在南京组织线下集中办公,针对两
次专家评审提出的意见进行了集中修改。
2023年2月15日,由中国城市轨道交通协会标准化技术委员会技术装备分技术
委员会(SC04)组织召开了全部7本规范的内部审查会,对两次专家评审会之后7本
规范的修改情况进行了内部审查,并形成会议纪要。
2023年3月1日,编制组将全部7本规范的征求意见稿提交给中国城市轨道交通
协会标准化技术委员会技术装备分技术委员会(SC04)。
4标准编制原则及与国家法律法规和强制性标准及有关标准的关系
4.1编制原则:
(1)遵循国家及城市轨道交通行业有关规范和标准;
(2)遵循3GPP相关的规范;
(3)借鉴城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)系列规范中的相关要求;
(4)综合考虑城市轨道交通行业现阶段各类智慧化、绿色化的需求,适度超前,
具有一定的可操作性;
(5)内容符合统一性、协调性、适用性、一致性、规范性规则要求;
(6)格式符合GB/T1.1-2020的要求。
4.2与国家法律法规和强制性标准及有关标准的关系
本规范是在国家法律、法规等上位法规体系下开展对技术管理工作的规定,是对
先行国家法律、法规新要求的贯彻落实。
(1)2020年3月24日,工信部颁布的《关于推动5G加快发展的通知》(工信部
通信2020[49]号)中提出全力推进5G网络建设、应用推广、技术发展和安全保障,
充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用,支撑经济高质量发展。本项目的编
制既满足乘客在城市轨道交通范围使用5G公网需求,实现3家运营商集约化布局,设
备融合共享,又推动5G公网在城轨行业的应用,赋能城轨智慧创新发展,是符合《关
于推动5G加快发展的通知》的要求的。
(2)2020年5月22日,5G作为新基建七大领域之首出现在政府工作报告里,提
到“加强新型基础设施建设,发展新一代信息网络,拓展5G应用”,5G肩负着推动经
济社会数字化转型重任。本项目的编制是贯彻落实国家“新基建”的重要指示精神,
细化规定5G公网在城市轨道交通行业的应用,符合国家对5G网络支撑经济社会数字
化、网络化、智能化转型的战略定位。
4.3本标准与上位标准或其它相关标准相比较,主要技术指标的不同点
在国际上,目前采用5G标准为R17版本,正在准备R18版本。所有版本的5G标
准均偏向无线技术本身,没有涉及适配行业客户诉求的创新技术和行业应用方面的内
容,无法进行参考。
在国内,多个行业根据各自的行业特点颁布了5G的行业标准,指导其进行5G网
络建设。其它行业的业务需求与城市轨道交通行业有较大的不同,且均倾向于建设5G
专网,此类标准亦无法进行参考。
本规范参考了GB50157-2013《地铁设计规范》。为使地铁工程安全可靠、功能合
理、经济适用、节能环保、技术先进,该标准主要规定了地铁工程的设计标准,包括
运营组织、车辆、限界、线路、轨道、路基、车站建筑、高架结构、地下结构、工程
防水、通风、空调与供暖、给水与排水、供电、通信、信号、自动售检票、火灾自动
报警、综合监控、环境与设备监控、乘客信息、门禁、运营控制中心、站内客运设备、
站台门、车辆基地、防灾与环境保护等。本规范是在通信系统无线通信子系统基础上
针对5G应用的补充和提升,为其它应用系统提供无线数据业务通道,城市轨道交通范
围内的部分沿用该标准的相关要求。
本规范参考了中国城市轨道交通协会发布的城市轨道交通车地综合通信系统
(LTE-M)系列规范,该标准详细规定了城市轨道交通行业车地综合通信系统(LTE-M)
建设和运营各阶段的要求。本规范参考城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)系列
规范的专网建设的相关要求,沿用了工程设计相关部分要求。
本规范参考了中国铁塔江苏省分公司主编、江苏省通信学会发布的《城市轨道交
通5G公网移动通信系统建设标准》团体标准,该标准详细规定了江苏省范围内城市轨
道交通行业5G公网的建设标准。本项目编制的规范沿用该团体标准5G公网建设的一
些要求,详细规定5G公专网的建设要求。
本规范参考了工业和信息化部发布的《数字蜂窝移动通信网5G无线网工程技术规
范》,该标准规定了数字蜂窝移动通信网5G无线网工程建设中涉及到的相关规划、设
计、施工、验收、运行维护及优化等技术要求。本规范沿用了该规范的基本设计流程
及要求。
本规范参考了中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通云平台网络架构技术
规范》、《城市轨道交通云平台网络安全技术规范》、《城市轨道交通信息化工程设计规
范》。本规范参考并沿用了云平台相关技术要求部分内容。
5标准主要技术内容的论据或依据
《城市轨道交通5G公专网工程规范第1部分:工程设计》主要包括城市轨道交
通5G公专网工程设计的总体要求、5GC、5G专用边缘计算节点、无线接入网、接口、
5G专用用户设备、网络切片设计、同步要求、网络安全、电源要求及运行环境要求等
内容。主要技术内容确定的依据如表1所示。
表1主要技术内容确定依据
主要技术内容确定依据和理由
5.55G公专网网络及覆盖设计原则上由运营商依据深圳、广州、武汉等城市5G公网在城市轨
实施,城市轨道交通业务系统设计由城市轨道
道交通垂直应用的建设情况,结合宁句城际作
交通行业用户实施,5G专用边缘计算节点由双
主要技术内容确定依据和理由
方协同完成。为全国首个运营线路5G公专网应用示范工程
的实践经验,确定以建设主体为核心的设计建
设分界原则。
依据边缘计算节点运作时的基本规则:
大网正常时:
大网SMF可基于园区DNN、园区切片选择园区
UPF。
大网断连(N2/N4接口故障)时:
1.应急AMF可根据园区切片和DNN选择应急SMF
和应急UDM,应急SMF选择UPF进行会话管理。
7.2.25G专用边缘计算节点下沉应急控制面及用2.N3接口可用时,弱移动性连接态用户的数传
户面网元应在5GC与其通信中断时,支持城市轨业务能够继续运行。
道交通业务系统的正常运行,并在其恢复与5GC3.园区gNB可选择应急AMF接入业务,应急AMF
通信时自动回迁。引导用户注册或重新注册。
大网恢复时:
1.注册到应急AMF的用户,迁回至大网。新开
机用户选择大网AMF接入。
按照上述规则,本条规范保证5G专用边缘计算
节点下沉应急控制面及用户面网元在通信中断及
恢复过程中的正常运行,确保5G专用边缘计算节
点兼容性。
7.2.45G专用边缘计算节点下沉应急控制面及用依据TCAMET11007的规定,5G公专网用户面网
户面网元的计算及存储资源可采用云平台部署,元(UPF)采用完全隔离方式部署时,可设置在安
并设置于安全生产网业务分区。全生产网接入区域。因此,执行该规范要求。
参考运营商基站共建共享时,共享方部署反拉
终端或者转发北向数据的方式,实现网络管理
功能的成功应用案例,5G公专网的网络管理设
7.3.3网络管理设备的计算及存储资源可采用云
备可采用类似的手段接入综合网管系统。由于
平台部署,并设置于外部服务网业务分区。
所有的北向数据均来自运营商的网络,为保证
轨交云平台安全,规定网络管理设备部署在外
部服务网业务分区。
8.1无线接入网的设计应基于对城市轨道交通业依据YD/T5264的规定,无线网覆盖设计包含确
务场景的调研、应用需求及分布的分析,建立符
定目标、确定业务模型、无线网络仿真等内容。
合城市轨道交通特点的业务模型,结合网络资源、
无线接入网的基本设计流程及要求与公网一致。
业务质量和SLA要求,确定5G公专网网络模型。
8.4应基于覆盖和业务的容量需求,进行基站的
小区规划与设计,确定合理的小区数。
主要技术内容确定依据和理由
5G公专网的服务范围与LTE-M系统的服务范围
基本一致,因此依据T/CAMET04009.1,无线通
8.2.2场强覆盖要求
信系统的覆盖范围、链路预算、地下线路的覆盖
设计的要求与LTE-M一致。
依据YD/T2740.1的要求,室内分布系统组建所
8.3.13室内区域覆盖设计
用的设备、器件和线缆应符合系统技术要求,
b)1)传统室内分布系统采用POI合路运营商多
对于统一组网的各个器件应满足各制式通信系
系统无线信号,分布系统中的无源器件均应为宽
统指标的要求。因此要求室内分布系统的无源
频带器件,频率范围满足接入系统要求。
器件均应为宽频带器件。
8.3.13室内区域覆盖设计依据YD/T4009的要求,数字化室内分布系统的
b)2)数字化室内分布系统由基带单元、远端汇组成与公网数字化室分的组成一致。
聚单元和无线射频单元组成;无线射频单元宜兼经调研,深圳地铁的5G垂直应用试验,已提出基
顾上下行容量、位置定位服务等进行设计,并支于5G网络的定位要求,因此对数字化室分设计提
持分布式MassiveMIMO方式。出兼顾位置定位服务设计。
13.2.1网络管理设备应支持NTP时间同步机5G公专网的网络管理数据均来自运营商的网
制,并与运营商标准NTP时间同步服务器间保络,因此规定网络管理设备的时间同步与运营
持时间同步。商的时间同步服务器保持一致。
14.55G-ECN部署在城市轨道交通云平台上时,TCAMET11007对应用系统部署在云平台上的安全
其安全措施应由5G-ECN自身安全机制和云平台
措施和安全分工进行了规定,5G-ECN在城市轨道
安全机制协同保障,云平台应能根据5G-ECN需求
交通云平台上部署的相关要求,与TCAMET11007
统一提供安全计算环境、安全区域边界、安全通
信网络及数据交换安全、入侵防范、虚拟层和平的规定保持一致。
台层安全等,5G-ECN应保障自身计算环境安全。
6主要试验(验证)的分析、综述报告,技术经济论证,预期的经济效果
6.1主要试验(验证)的分析
(1)马群试验验证
2019年12月,南京地铁、西门子、中国联通三方经过深入交流与积极协商,在
南京地铁2号线马群车辆基地进行5G承载地铁业务试验验证工作,联合推进5G网络
环境的建设及功能验证,拓展行业应用研究。
1)项目概况
项目完成基于NSA&SA两种模式下的5G地铁专网建设,系统通过在信号楼、综合
楼、列检库建设5G宏站,在室内建设数字化室分设备,在试车线1.2km模拟隧道场景
的3.5GHz漏缆覆盖完成整个试验基地的5G网络建设,同时,在试车线设备室布放了
5GMEC设备对接各业务测试平台,实现轨道交通数据业务SA本地实时处理。
2)应用情况
马群试验项目主要研究了5G在轨道交通环境下的新应用,具体包括5G边缘计算
(MEC)、网络切片等新技术的SA独立组网和应用研究;5G承载轨道交通内生产运营
类业务的可行性、适应性、可靠性,推进面向5G+轨道交通试点落地。主要应用情况
如下:
信号专业:利用5G网络承载信号系统CBTC列控业务以及TBDS系统(列车大
数据分析系统)列车信号运维数据。
通信专业:摄像机自带5G模块,利用5G网络承载4K高清视频、应急无线通
信音视频实时回传。
车辆专业:利用5G网络承载列车车辆TCBS大数据回传,实现列车数据的智
能分析。
综合监控专业:综合监控采用云平台,车站本地配置BASPLC、传感器、可视
对讲等设备,利用5G网络实现对BAS、PSCADA设备的监视功能、门禁系统的
远程可视对讲功能。
AFC专业:自动售检票终端设备闸机、自动售票机和半自动售票机等设备利用
5G网络连接进行监控和控制。
电扶梯专业:将2套BH7000组成2台双驱扶梯,模拟现场采集数据,利用5G
网络实现电扶梯设备的智能运维。
3)测试总结
软切片测试
软切片验证测试共有六大系统共十几个厂家参与,优先级共划分4个等级。测试
场景分为车载静态或动态测试、轨旁设备或机房内测试,如下表所示,车载场景当前
所有业务并发状态下上行占用速率<57Mbps,5G小区上行总带宽能力达200Mbps。
表2:业务分类表
厂家类别厂家名称业务类型拟定QCI测试场景
列控和紧急文本(低时
信号西门子3静态+动车测试
延)
列车运行控制信息(主/
信号西门子6静态+动车测试
备)
列车控制业务数据TCMS,
车辆株洲时代7静态+动车测试
车门、空调、制动
列车控制业务数据(主/
车辆阿尔斯通7静态+动车测试
备)
轨旁配电房独立测试,联通
综合监控南瑞智慧车站综合管理系统7
加载
交易数据处理、终端设备
监控、系统运营管理(三综合北楼3楼独立测试,联
自动售检票熊猫7
种业务接在1张卡下,交通加载
易数据处理要求级别最
厂家类别厂家名称业务类型拟定QCI测试场景
高)
CCTV视频4厂家视频监控,业务场景描述7轨旁独立测试,联通加载
大数据西门子列车大数据平台7静态+动车测试
设备房内独立测试,联通加
电扶梯设备博华电扶梯运营管理(主/备)8
载
经过测试试验,优先级在速率保障方面效果非常明显,能保障优先级用户在重载
条件下正常开展业务,达到预期目标,普通用户接入不会影响优先级用户的资源占用。
优先级3在时延方面可提供相对较好的保障,可为列控等时延敏感型业务提供可
靠保障。
地铁业务上行带宽占用需求大,下行业务量小;而普通大网用户集中使用下行流
量。当优先级用户抢占小区上行带宽的情况下,普通用户下载类业务基本不受影响,
但会影响普通用户的大数据上传能力(如大文件上载、4K高清视频直播等特殊人群的
需求)。
基于RB资源预留的硬切片测试
基于RB资源预留的硬切片测试是在5G专网上给地铁专网用户开辟一个专网切片,
地铁所有业务走专用通道接入网络,经MEC转发至各业务子系统。
通过在硬切片环境下对静态业务及动车业务的测试,得出结论:公网负荷高低不
影响专网服务性能,硬切片隔离能力达到预期效果。专网切片空闲状态下低时延业务
可以获得优良的低时延特性,在重载下低时延能力有所下降,但相比软切片测试的时
延要低。
根据马群试验基地试验测试情况,得出两点结论:一是在5G公网基础上,仅需增
加边缘计算设备,采用切片技术即可构建5G公专网,承载城市轨道交通业务;二是
5G公专网具备承载轨道交通各专用业务的能力,效果良好。
(2)宁句线工程应用
2021年12月28日,首次搭载5G公专网智能应用的南京至句容城际轨道交通工
程顺利开通,这是全国首个都市圈轨道交通5G公专网应用架构(如下图),首次在运
营线路上对5G公专网进行应用示范,也是对国家发改委和协会都市圈智慧市域快轨示
范工程成果的深入应用。
图2:5G公专网应用架构
宁句城际5G公专网示范应用范围包括两个车站及所有区间。正线区间统一采用
1-1/4泄漏同轴电缆进行覆盖,地面区域和区间过渡段设置5GRRU设备进行,车站采
用室分无线设备进行覆盖。
区间段5G覆盖质量指标及时延指标如下表所示。
表3:区间5G覆盖质量指标表
RSRP(dBm)SINR(dB)
测试区间
平均SS-RSRP≥-90dBm平均SS-SINR≥5dB
马群->白水桥-78.4696.1%15.7699.62%
白水桥->马群-73.4294%18.4799.73%
表4:区间5G覆盖时延指标表
时延(连续发包)
测试区间帧长(byte)丢包率
平均最大最小
649.961760%
马群->白水桥2569.931760%
128012.192180%
649.831760%
白水桥->马群25610.021960%
128012.42280%
车站内站台站厅5G覆盖质量指标及时延指标如下表所示。
表5:车站5G覆盖质量指标及时延指标表
时延(连续发包)
测试点平均RSRP平均SINR平均下行平均上行
平均最大最小
白水桥
-78.11dBm21.07dB756M/bps228M/bps16.91ms23ms14ms
站厅
白水桥
-76.83dBm19.13dB756M/bps228M/bps17ms25ms14ms
站台
5G公专网承载六大系统业务,包括信号系统、车辆系统、电扶梯系统、AFC系统、
综合监控系统及通信系统,首批接入的5G终端数量近50台,每月产生流量11TB,业
务上线效果如下表。
表6:各专业5G业务上线效果表
序业务对接终端流量
业务类型5G效果
列大类方式数量(GB/月)
车载信号终端快速接入5G网络,
1车辆监测/运GRE隧道4连接稳定,未见掉线情38
维数据况,系统各项显示正常
东郊小镇长时间保持5G稳定连接,
轨道
2轨旁道岔GRE隧道2未见掉线情况,数据传输2.6
XCM
控制带宽稳定可靠
视频监控静态路CCTV画面清晰度高、流
3CCTV10650
业务由畅,无卡顿
静态路票务查询和处理功能运
4AFC票务系统20.7
由行正常
电扶梯运
电扶梯静态路扶梯监测数据传输运行
5营管理20530
设备由正常
(主/备)
区间综合监控静态路隧道内数采终端传输运
615
I/0系统由行正常
根据宁句线5G公专网应用情况,得出两点结论:一是5G公专网关键指标达到预
期效果;二是5G公专网车地回传时延和带宽达到预期效果;三是利用5G公网切片技
术,可优先保障城市轨道交通业务。
宁句线工程5G公专网应用取得了相关的测试报告,并于2022年11月4日通过了
南京地铁组织的专家审查。
图3:测试报告及专家组意见
6.2综述报告
南京地铁通过5G公专网工程应用,对5G公专网的关键技术进行理论分析、业务
指标量化、现场试验与测试、网络优化以及工程实际验证等全过程完整的研究,研究
方法及技术路线正确,方案可行,提供的资料翔实完善、数据可靠。
1、5G核心网的部分功能下沉到城市轨道交通行业应用,满足了城市轨道交通专
网业务的功能需求和安全性、时效性,实现了城市轨道交通行业5G公专合一制式首次
全场景、典型业务的成功应用,具有很强的创新性和示范性。
2、在实测5GNSA和SA两种组网模式下,对于各种切片方案进行充分论证测试后,
提出了适合城市轨道交通业务特点的资源隔离解决方案。
3、行业内首次实现全线路车载数据通过5G公专网大带宽实时上传,实现了5G
公专网和城轨云平台架构的融合,高效提升了城轨智慧化和安全运行水平。
4、行业内首次提出了5G+城市轨道交通跨行业的合作模式,有效利用了运营商的
网络资源,促进了两个行业的协同发展。
通过宁句线5G公专网的工程实践,推动了城市轨道交通行业无线通信方案向5G
技术的演进和应用示范,取得了5G技术在城市轨道交通行业工程应用的实质性进展,
为城市轨道交通5G公专网标准的编制打下了坚实的基础。
6.3技术经济论证
伴随着《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》的发布,城市轨道交通行业各类
智慧应用进入快速发展阶段,对于无线网络的需求也越来越高。传统的TETRA、WIFI、
LTE-M系统等已经无法满足智慧城轨发展的需要,严重限制了各种智慧应用的落地实
施。还需要选择其他制式(如EUHT、5.8GHzWiFi等)予以补充。
5G技术具有大带宽、低时延、广连接的特性,可以为城市轨道交通提供所需的无
线通信带宽。5G公专网建设模式引入城市轨道交通行业之后,可以成为LTE-M系统的
有效补充,助力绿色智慧城轨高质量发展。
5G公专网建设模式下,城市轨道交通建设方可以减少EUHT、5.8GHzWiFi等制式
的建设费用和运维费用,只需要承担城市轨道交通业务所产生的流量费用即可。经济
性大大优于单独建设EUHT、5.8GHzWiFi等制式。
6.4预期的经济效果
5G公专网基于5G公网切片技术,将5G核心网的部分功能下沉至轨道交通线路,
应用于车载运维、车站智慧应用、轨行区设备监测等业务,是全国率先建成的具有轨
道交通行业特色的5G公网+边缘计算MEC+专网应用的5G公专网架构。在不降低5G公
网用户服务水平的前提下,充分利用了5G公网的富余带宽及强大性能,满足地铁专用
业务对无线通道高带宽及低时延的要求,解决了目前行业内无线带宽不足的问题。
5G公专网应用还促进了行业合作,共建一张公专网,使得两方均受益。轨道交通
行业无需单独组建承载大带宽业务的无线网络,利用5G公网实现各类业务功能应用,
节省投资,并以向运营商采购服务的方式解决了5G公网资费、运维以及固定资产归属
问题,开创出一种跨行业的商业模式,取得了良好的社会效益和经济效益。同时,轨
道交通行业使用5G公网,提高了5G资源的利用率,也对5G提出了更高的要求,使得
移动通信运营商面临更大的挑战。但这种商业模式也改变了移动通信运营商的服务思
路,拓宽了移动通信运营商的服务渠道,产生了更多的商业机会。
7采用国际标准的程度及水平的简要说明
在国际上,3GPP目前采用的5G标准为R17版本,正在准备R18版本。该标准已
经针对5G技术做了详细的规定。本系列团体标准在无线技术方面引用了3GPP的相关
标准。
8重大分歧意见的处理经过和依据
无
9贯彻标准的要求和措施建议(包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容)
5G公专网系列规范颁布实施后,规范起草单位将会同中国城市轨道交通协会一同
对本系列规范进行宣贯。
为响应国家加快5G网络建设及行业应用的指导意见,各地业主单位已经对5G公
专网进行了积极有益的探索和应用。各业主单位在新建城市轨道交通工程中,应充分
结合工程实际情况及具体业务需求,从功能性、可靠性、安全性与经济性等多方面综
合考虑,选择合适的车地无线通信制式。
建议在今后实施的城市轨道交通工程中,采用5G公专网系列规范作为车地无线方
案选择阶段以及与运营商沟通协商阶段的依据,并在确定5G公专网作为车地无线建设
方案后,遵循本系列规范开展设计、招标、施工、验收全阶段的工作。
10其他应予说明的事项,如涉及专利的处理等
无。
团体标准
城市轨道交通5G公专网工程规范
第1部分:工程设计
(征求意见稿)
编制说明
2023-2-28
城市轨道交通5G公专网工程规范第1部分:工程设计
(征求意见稿)编制说明
1任务来源、协作单位
1.1任务来源
现阶段,城市轨道交通行业在全国各地的5G应用已经相当广泛,但是各地的5G
应用种类和组网方案不尽相同,缺乏统一的标准来约束。南京地铁作为首家在实体工
程中落地的轨道交通业主单位,积累了大量实践经验,在评估全国方案之后,探索出
基于5G公网切片技术,形成具有城市轨道交通行业特色的5G公网+边缘计算MEC+专
网应用的5G公专网架构,并且已在工程中进行了验证,取得了良好的社会效益和经济
效益。
为了解决城市轨道交通行业5G公专网建设的标准化问题,南京地铁集团有限公司
结合工程实践,向中国城市轨道交通协会提交了城市轨道交通5G公专网系列团体标准
提案。
2022年5月24日,中国城市轨道交通协会下达2022年第三批团体标准修订计划
的通知(中城轨〔2022〕37号),城市轨道交通5G公专网系列团体标准正式立项,共
分为5个标准7个部分。本标准为城市轨道交通5G公专网系列团体标准的第6本,计
划编号为2022053—T—04。
本标准由中国城市轨道交通协会技术装备分技术委员会(SC04)管理,计划完成
时间为2023年11月。
1.2协作单位
牵头单位:南京地铁集团有限公司(以下简称南京地铁)
参编单位:北京全路通信信号研究设计院集团有限公司(以下简称通号院)、中铁
第四勘察设计院集团有限公司(以下简称铁四院)、北京城建发展集团有限公司(以下
简称北城院)、南京地铁建设有限责任公司(以下简称南京地铁)、深圳市地铁集团有
限公司(以下简称深圳地铁)、武汉地铁集团有限公司(以下简称武汉地铁)、苏州市
轨道交通集团有限公司(以下简称苏州地铁)、太原市轨道交通发展有限公司(以下简
称太原地铁)、北京京投投资有限公司(以下简称北京京投)、中国信息通信研究院(以
下简称信通院)、中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称株洲所)、中国铁塔江
苏省分公司(以下简称铁塔公司)、中国联合网络通信有限公司南京市分公司(以下简
称联通)、中国电信股份有限公司南京分公司(以下简称电信)、中国移动通信集团江
苏有限公司南京分公司(以下简称移动)、华为技术有限公司(以下简称华为)、中兴
通讯股份有限公司(以下简称中兴通讯)、北京中兴高达通信技术有限公司(以下简称
中兴高达)、广东省电信规划设计院有限公司(以下简称广东院)、中国铁路通信信号
上海工程局集团有限公司(以下简称上海通号工程局)、河北远东通信系统工程有限公
司(以下简称远东通信)、新华三技术有限公司(以下简称新华三)。
2编制工作组简况
2.1编制工作组及其成员情况
2019年12月在南京,牵头编制单位南京地铁集团有限公司开展了基于公网5G切
片的应用试验,在地铁2号线马群车辆段建设了全国首个5G+MEC试验网,利用中国联
通3.5GHz频谱,开展了全场景、多阶段、全业务、边缘云测试和应用部署。5G+MEC
试验网实现了城市轨道交通轨行区(隧道、地面及高架),站厅、站台,设备机房,停
车库、列检库,信号楼、综合楼等办公场所的全场景5G覆盖;实测了5GNSA和SA
两种组网模式下网络指标;涵盖了城市轨道交通信号、车辆、通信、AFC、综合监控、
电扶梯六大专业;部署了全国首个承载智慧轨道交通的5G边缘云平台,验证了公网
5G软切片和硬切片技术对城市轨道交通业务的适应性。2021年4月,南京地铁、南京
联通等联合发布《轨道交通行业5G公专网白皮书》,为城市轨道交通5G公专网的建设
提供借鉴和参考。2021年,南京地铁在宁句线工程中开展了基于5G公专网通信、信
号、车辆、综合监控、AFC、电扶梯等业务的应用示范,已于2021年底开通运营,为
本标准的编制提供了工程验证条件。
在此基础上,南京地铁联合其它5家业主单位(深圳地铁、武汉地铁、苏州地铁、
太原地铁、北京京投)、4家设计院(通号院、铁四院、北城院、广东院)、北京交通
大学、中国信通院、铁塔公司、3大运营商(移动、电信、联通)、5G设备供货商(华
为、中兴通讯、中兴高达、新华三)、轨道交通行业企业(株洲所、比亚迪、远东通信)、
上海通号工程局等共同编制本标准来解决城市轨道交通行业5G公专网建设的标准化
问题。
本标准的编制单位覆盖了城市轨道交通建设运营单位、设计院、三家运营商、铁
塔公司、设备供应厂家、施工单位等,组成合理,具备编制文件的技术能力。
规范编制工作组按组织架构划分,每个组别配有组长、副组长及组员若干。规范
编制工作组组织架构图如下:
图1:规范编制工作组组织架构图
领导组:
组长:佘才高
副组长:李中浩、于百勇
组员:邢智明、黎国清、蔡玉萍、裴顺鑫、辛伟、刘岭、凌力、张杰、吴昊、
岳栋、朱东飞、陆文学、郭建伟、戴海兵、秦岩。
专家组:
组长:李中浩
副组长:辛伟
组员:邢智明、黎国清、马丽兰、陶孟华、吴昊、娄永梅、杨承东、邹传瑜、
张健、杜加懂。
工作组:
组长:裴顺鑫
副组长:王健、孙舒淼、汪理、周宇晖
组员:韩文娟、金天凤、张亦然、杨勇、李郁、陈林宝、陈宇、丰磊、王磊、
胡昌桂、张义鑫、赵红礼、吕桐、匡继承、杨烨、李舜康、刘海川、魏哲、殷源、陈
东伟、张德君、赵国强、齐飞。
工作组下设6个编制组,本文件由工程规范设计组负责进行编制。
2.2标准主要起草人及其所做的工作
工程规范设计组人员如下:
组长:陈宇;副组长:杨勇
编制组职责:接受工作组的监督和管理,组织专题讨论会,协同各参编单位共同
编制《城市轨道交通5G公专网工程规范第1部分:工程设计》,形成征求意见稿、
送审稿和报批稿。
主要编制单位职责如下表所示:
(1)南京地铁:确认设计要求符合轨道交通的实际情况,负责编写部分章节的标
准文件,组织本标准的项目内审核;
(2)通号院:牵头单位,对本标准的技术负总责;组织本标准内的各类专题会;
负责编写部分章节的标准文件等;
(3)铁四院:参与标准讨论,编写覆盖设计,确认总体要求、5G专用边缘计算
节点、无线接入网、接口、5G专用用户设备、网络切片、同步要求、安全要求、电源
要求、运行环境要求等章节相关内容;
(4)北城院:参与标准讨论,编写安全要求,确认总体要求、5G专用边缘计算
节点、无线接入网、接口、5G专用用户设备、网络切片、同步要求、安全要求、电源
要求、运行环境要求等章节相关内容;
(5)深圳地铁、武汉地铁、苏州地铁、太原地铁、北京京投:确认工程设计规范
相关内容符合轨道交通的实际情况;
(6)信通院:确认工程设计规范相关内容符合5GtoB工程设计相关的要求;
(7)株洲所:确认终端设备与车辆相关内容;
(8)铁塔公司:参与编制覆盖设计公网部分内容,确认工程设计规范相关内容符
合5GtoB覆盖相关要求;
(9)联通、电信、移动:参与标准讨论;确认无线接入网等章节相关内容;
(10)华为:参与标准讨论;参与编写核心网及5G专用边缘计算节点章节相关内
容;确认无线接入网及接口等章节相关内容;
(11)中兴通讯、中兴高达、新华三:参与标准讨论;参与编写无线接入网及接
口等章节相关内容;确认核心网及5G专用边缘计算节点章节相关内容;
(12)广东院:参与标准讨论;确认无线接入网章节相关内容;
(13)远东通信:确认终端设备与通信相关内容。
3起草阶段的主要工作内容
3.1起草阶段
本规范起草阶段的主要工作包括:项目启动、需求讨论、方案研究、规范编制、
内部评审、专家评审等多个环
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