5G正在改變?nèi)藗兊蔫F路出行體驗(yàn)，預(yù)計(jì)到2030年代初，列車(chē)數(shù)據(jù)傳輸速率將躍升至每秒5千兆比特，遠(yuǎn)超當(dāng)前。但如何確保“信號(hào)滿(mǎn)格”，將是鐵路通信未來(lái)需要直面的挑戰(zhàn)。

01打造“千兆”鐵路

由德國(guó)鐵路、愛(ài)立信、運(yùn)營(yíng)商O(píng)2 Telefónica 和無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)桅桿運(yùn)營(yíng)商Vantage Towers合作開(kāi)展的一項(xiàng)打造列車(chē)千兆移動(dòng)與數(shù)據(jù)連接項(xiàng)目獲得了里程碑式成就。

雖然O2 Telefónica提供的3.6千兆赫頻率和“千兆創(chuàng)新軌道”項(xiàng)目使用的工業(yè)頻譜，可以實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。但由于無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)桅桿的覆蓋半徑約為一公里，其傳輸距離短于目前4G移動(dòng)通信所使用的較低頻率。

“千兆創(chuàng)新軌道（GINT）”項(xiàng)目于2023年5月啟動(dòng)，并獲得了德國(guó)聯(lián)邦數(shù)字化和交通部約640萬(wàn)歐元的資助

02安裝兩萬(wàn)根創(chuàng)新桅桿

因此，“千兆創(chuàng)新軌道”正在通過(guò)軌道沿線(xiàn)特殊的無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)桅桿測(cè)試5G移動(dòng)無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍。未來(lái)的5G鐵路無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，即未來(lái)“鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)（FRMCS）”也需要這樣的桅桿。

未來(lái)幾年，德國(guó)鐵路沿線(xiàn)將需要約兩萬(wàn)根用于“鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)”的新桅桿。這些桅桿將為鐵路乘客提供高性能移動(dòng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)與數(shù)據(jù)連接奠定基礎(chǔ)。

群策群力，項(xiàng)目中期成果顯著

Vantage Towers在該項(xiàng)目中開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)桅桿由標(biāo)準(zhǔn)化金屬結(jié)構(gòu)件制成，可以低成本批量生產(chǎn)并在地面上預(yù)先組裝；無(wú)需為每根桅桿設(shè)立施工現(xiàn)場(chǎng)。

標(biāo)準(zhǔn)化底座可補(bǔ)償斜坡傾斜度等；將底座固定在地面上以節(jié)省時(shí)間。

一個(gè)施工隊(duì)每天最多可安裝三個(gè)底座和三根桅桿。只需一臺(tái)軌道挖掘機(jī)，就能在準(zhǔn)備好的基架上架設(shè)包含天線(xiàn)的桅桿。也可以從陸地上或通過(guò)直升機(jī)架設(shè)。

礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商Regio Infra Nordost (RIN)、地方政府和出資方BMDV之間的密切合作和相互信任，梅克倫堡-西波美拉尼亞州約12公里長(zhǎng)的測(cè)試軌道從項(xiàng)目啟動(dòng)到投入使用，只用了不到八個(gè)月的時(shí)間。

鐵路沿線(xiàn)5G走廊既高效節(jié)資

新型桅桿固定在地面上，因此無(wú)需澆筑昂貴的地基，這樣可以節(jié)省混凝土并減少二氧化碳排放。

約15米高的沿軌移動(dòng)無(wú)線(xiàn)走廊桅桿與周?chē)坝^(guān)融為一體。在許多地方甚至不需要冗長(zhǎng)的審批程序

這些桅桿可同時(shí)用于移動(dòng)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)和未來(lái)的鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)，可在鐵路運(yùn)營(yíng)數(shù)字化與乘客高速數(shù)據(jù)連接之間實(shí)現(xiàn)巨大的協(xié)同作用。

初步實(shí)測(cè)與前期工作

靠近軌道的超現(xiàn)代化天線(xiàn)將無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)搅熊?chē)上和列車(chē)內(nèi)。

理論上的網(wǎng)絡(luò)配置已在實(shí)際測(cè)試環(huán)境中成功實(shí)現(xiàn)。軌道上的數(shù)據(jù)傳輸初步測(cè)量結(jié)果為進(jìn)一步的詳細(xì)測(cè)試提供了樂(lè)觀(guān)的依據(jù)。

035G試運(yùn)行測(cè)試

在接下來(lái)的數(shù)月中，該項(xiàng)目計(jì)劃使用德國(guó)鐵路的實(shí)驗(yàn)列車(chē)——先進(jìn)列車(chē)實(shí)驗(yàn)室（aTL）進(jìn)行時(shí)速高達(dá)140公里的試運(yùn)行，以便深入了解高速網(wǎng)絡(luò)在高速行駛過(guò)程中的運(yùn)行情況。

此外，項(xiàng)目還將研究手機(jī)透明面板的效果：在先進(jìn)列車(chē)實(shí)驗(yàn)室（aTL）的部分車(chē)廂中，透明面板已采用了創(chuàng)新的激光工藝進(jìn)行處理，使手機(jī)信號(hào)能夠更好地通過(guò)。

此外，項(xiàng)目還對(duì)多輸入多輸出（MIMO）天線(xiàn)技術(shù)和波束賦形進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試中，移動(dòng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)被引導(dǎo)至行駛中的列車(chē)上，并隨列車(chē)一路前行。該方法可以?xún)?yōu)化無(wú)線(xiàn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)傳輸系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。為了展示如何減少無(wú)線(xiàn)小區(qū)之間的切換，從而實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的連接（尤其是在高速行駛時(shí)），項(xiàng)目將多個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)連接成一個(gè)小區(qū)（即“復(fù)合式無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品”）進(jìn)行測(cè)試。

隨著5G技術(shù)發(fā)展，旅客對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的需求將顯著增長(zhǎng)，列車(chē)運(yùn)營(yíng)將更加數(shù)字化

攜手啟動(dòng)千兆創(chuàng)新軌道項(xiàng)目

推動(dòng)鐵路通信升級(jí)與數(shù)字化出行

BMDV議會(huì)國(guó)務(wù)秘書(shū) Daniela Kluckert表示：“前人栽樹(shù)后人乘涼，是政府肩負(fù)的一項(xiàng)重要使命。當(dāng)前，我們尤其不能放松移動(dòng)通信的發(fā)展，畢竟在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，旅客對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的需求將顯著增長(zhǎng)。更重要的是，未來(lái)的列車(chē)運(yùn)營(yíng)將更加數(shù)字化，數(shù)據(jù)密度也會(huì)更高。而從該項(xiàng)目中獲得的洞察將幫助我們精準(zhǔn)把握發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)與下一代移動(dòng)通信的無(wú)縫銜接。毫無(wú)疑問(wèn)，我們必須付出巨大的努力才能消除人們多年來(lái)因大量信號(hào)盲區(qū)而帶來(lái)的失望與不滿(mǎn)，這種情況絕對(duì)不能再發(fā)生。”

德國(guó)鐵路負(fù)責(zé)數(shù)字化和技術(shù)的董事會(huì)成員Daniela Gerd tom Markotten表示：“我們的乘客已將一流的移動(dòng)通信和數(shù)據(jù)連接視為理所當(dāng)然。因此，我們正在與‘千兆創(chuàng)新軌道’項(xiàng)目的合作伙伴為鐵路運(yùn)營(yíng)的進(jìn)一步數(shù)字化和出色的乘客連接體驗(yàn)奠定重要基礎(chǔ)。畢竟，為了讓乘客能夠在旅途中順利工作或?yàn)g覽流媒體，所需的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，數(shù)據(jù)傳輸速度也必須跟上。而我們正在通過(guò)這種方式來(lái)鞏固鐵路作為未來(lái)環(huán)保出行方式的地位。”

O2 Telefónica法律和企業(yè)事務(wù)負(fù)責(zé)人Valentina Daiber表示：“‘千兆創(chuàng)新軌道’項(xiàng)目是O2 Telefónica聯(lián)合推動(dòng)國(guó)家數(shù)字化進(jìn)程的成功范例之一。為了能在鐵路旅行中提供高速5G網(wǎng)絡(luò)，鐵路和移動(dòng)通信公司及政府必須密切合作。迄今為止的合作表明，如果所有相關(guān)方都能專(zhuān)注于為德國(guó)人民和經(jīng)濟(jì)建設(shè)現(xiàn)代化高性能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施這一共同目標(biāo)，那么我們就能取得巨大的成就。”

愛(ài)立信德國(guó)有限公司執(zhí)行董事Daniel Leimbach表示：“我們創(chuàng)新的5G天線(xiàn)覆蓋方案，可以在鐵路沿線(xiàn)提供定制化的移動(dòng)通信。這次，我們沒(méi)有像往常一樣覆蓋移動(dòng)電話(huà)桅桿周?chē)鷧^(qū)域，而是以長(zhǎng)走廊的形式在整個(gè)鐵路沿線(xiàn)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)門(mén)的信號(hào)發(fā)射和接收。我們通過(guò)多天線(xiàn)技術(shù)（MIMO）和波束賦形技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。”

Vantage Towers AG對(duì)外事務(wù)總監(jiān)Ralf Capito表示：“千兆創(chuàng)新軌道（GINT）是一個(gè)面向未來(lái)的跨行業(yè)項(xiàng)目，且淋漓盡致地體現(xiàn)了‘德國(guó)制造’的真正創(chuàng)新。通過(guò)共用軌道附近的桅桿，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和鐵路在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方面實(shí)現(xiàn)了寶貴的協(xié)同增效作用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這也讓鐵路旅行變得更具吸引力。‘千兆創(chuàng)新軌道’項(xiàng)目可以成為一個(gè)范式項(xiàng)目在全歐洲推廣。”