运营商5G高铁场景低成本解决方法研讨

摘要：随着信息技术的快速发展，交通运输行业正向智能化、信息化方向转型。作为新一代通信技术，5G以其超高速率、超大连接数、低时延等特性，成为推动高铁交通运输领域的重要技术。高昂的建设与维护成本往往成为5G高铁信息网络建设的绊脚石。5G高铁场景低成本解决方法研讨的目的是在保证网络质量和服务连续性的前提下，通过技术创新或策略调整，降低5G网络基础设施建设与运维成本。

关键词：5G高铁场景低成本建设方案智能化

DiscussiononLow-CostSolutionsfor5GHigh-SpeedRailScenariosforOperators

HUZhaoboTIANWeishengZHANGHao

CETCPutianTechnologyCo.，Ltd.，Guangzhou，GuangdongProvince，510310China

Abstract：Withtherapiddevelopmentofinformationtechnology，thetransportationindustryistransformingtowardsintelligenceandinformatization.Asanewgenerationcommunicationtechnology，5Ghasbecomeanimportanttechnologyinpromotinghigh-speedrailtransportationduetoitsultra-highspeed，ultra-largenumberofconnections，andlowlatency.Thehighconstructionandmaintenancecostsoftenbecomeastumblingblocktotheconstructionof5Ghigh-speedrailinformationnetworks.Thepurposeofthisstudyistoexplorehowtoreducetheconstructionandoperationcostsof5Gnetworkinfrastructurethroughtechnologicalinnovationorstrategicadjustmentswhileensuringnetworkqualityandservicecontinuity.

KeyWords：5G;High-speedrailscenarios;Low-costconstructionplan;Intelligence

随着科技的飞速发展，5G技术与高速铁路的融合成为推动社会进步的关键力量。本报告深入剖析5G高铁部署的成本构成，从基站建设与维护、传输网络配置到运营维护的各项开支，全面揭示了成本压力所在。在此基础上，进一步探讨了一系列低成本解决方案，旨在通过站址共享、集成化电源管理、既有设施利旧改造、协同建设运维及绿色节能技术的应用，有效缓解成本难题，促进5G高铁的可持续发展。通过这些策略的综合运用，不仅能够显著降低成本负担，还能够在保障网络质量与服务连续性的前提下，加速5G技术在高铁领域的广泛应用，为乘客带来更优质的通信体验。这不仅是技术与基础设施的革新，更是对未来智慧交通体系构建的积极探索与实践。

15G技术与高铁发展的交汇背景与目的

传统的通信系统在高速列车运行时可能会受到多种因素的干扰，如信号衰减、建筑物遮挡等，从而导致通信不稳定或中断。而5G技术采用了更高频段的信号传输，具有更好的抗干扰和抗衰减能力，可以有效地克服这些问题，提高通信的稳定性和可靠性[1]。5G网络的实时监控远程操控预防性维护等功能，能使铁路系统的运行效率和安全性得到很大的提高。

目前，高速铁路通信系统存在稳定性差、承载能力不足、易受周边环境影响的问题。这些问题直接影响高速铁路的运行安全和乘客的出行体验[2]，但高昂的建设与维护成本，往往阻碍了5G高铁覆盖的建设进展。本文的目的是在保证网络质量和服务连续性的前提下，通过技术创新或策略调整，降低5G网络基础设施建设与运维成本。

2当前5G高铁场景部署的主要成本构成分析

2.1网络基础设施投资成本分析

2.1.1基站建设与维护成本

（1）基站数量与密度。因高铁列车的快速移动和沿线地形地貌的复杂化，为确保信号覆盖的连续和稳定，沿铁路线密集部署基站是必要的。相较于一般城区或乡村场景，铁路沿线基站的间距可能会明显缩短，从而增加基站数量。由此带来的直接结果就是建设费用的提高。

（2）设备类型与配置。高铁场景下可能需要更多的特殊基站设备来优化高速移动环境下的通信，这些设备有增强型微基站、分布式天线系统、轨旁直放站等，通常具有更高的技术复杂度和成本。

2.1.2传输网络与回传链路成本

（1）前传网络。5G基站的大带宽需求使得前传网络（连接基站与汇聚节点）的建设成本显著增加。可能需要部署光纤直连、无源光网络（PassiveOpticalNetwork，PON）、微波回传等技术，以及相应的光模块、光纤、接头、熔接等材料费用。

（2）回传网络。高铁沿线的回传网络需要具备高带宽、低时延特性，可能需要新建或升级骨干传输网络，包括铺设光纤、租用传输线路、部署传输设备及相关软件授权费用。

2.1.3电力供应与能耗成本

（1）电源配套设施建设。高铁沿线基站可能需要独立的电力供应系统，包括发电机、储能装置、太阳能光伏系统等，以及电力线缆、变压器、开关柜等配套设施的建设和维护成本。

（2）能耗与运维成本。5G基站功耗较高，尤其是在高铁场景下，可能需要持续高功率运行以维持稳定覆盖。电费支出、设备散热、能源管理系统等能耗相关成本不容忽视。

2.2运营成本分析

2.2.1网络性能监测与优化成本

（1）监测设备与软件。购置和维护用6cf6afd3c115d3bb6ac2eab17217ab2a410a084154a56300761cffeeaaec8e18于实时监测网络KPI、用户体验质量、网络覆盖、容量、干扰等的硬件设备和软件平台。

（2）数据采集与分析。进行大规模数据采集、清洗、分析以识别网络瓶颈、预测网络需求、制定优化策略。

（3）网络优化行动。实施具体的网络优化措施，如参数调整、小区合并/分裂、功率控制、频率重配、天线倾角调整等，涉及现场工程师的人工成本、设备租赁或购置成本、可能的交通与住宿费用。

2.2.2故障排查与修复成本

（1）故障检测。采用故障管理系统、告警平台进行故障自动检测与定位，以及人工巡检、用户投诉处理等成本。

（2）故障诊断与修复。派遣技术人员进行现场故障排查、设备维修或更换、软件升级等工作的人工成本，以及可能的备件采购与运输成本。

（3）故障预防与维护。定期进行设备维护、软件更新、防尘防水处理、防雷接地检查等预防性维护工作，以及制定应急预案、进行应急演练的成本。

2.2.3网络升级与扩展成本

（1）技术升级。进行5G技术演进、新功能引入所需的软硬件升级、系统集成、测试验证等成本。

（2）网络扩容。根据业务增长和用户需求，增加基站数量、提升基站容量、扩展传输网络带宽等成本。

2.2.4运维管理与支撑成本

（1）运维团队。运维人员的薪酬福利、培训与发展、人力资源管理等成本。

（2）运维流程与系统。构建和维护运维管理体系、IT支撑系统的开发、运维、升级成本。

（3）外包与合作成本。如果部分运维工作外包给第三方服务商，须考虑合同费用、合作管理、服务质量监控等成本。

2.2.5能耗与碳排放成本

（1）能源消耗。基站设备、传输设备、数据中心等的电力消耗，以及由此产生的电费支出。

（2）碳排放成本。在碳定价政策背景下，可能需要支付的碳排放费用或购买碳信用的成本，以及为降低碳排放进行节能减排改造、采用清洁能源等的额外投资。

2.35G高铁场景低成本解决方案探讨

2.3.1高铁线路覆盖与容量需求特征

高铁5G覆盖需考虑车体穿透损耗和传播损耗大的特点，车体穿损：3.5G比2.6G车体穿损多3dB，比2.1G多5dB，自由空间传播损耗：3.5G相比2.6G大2.5dB，相比2.1G大4.5dB。同时，考虑掠射角对5G覆盖的影响，掠射角过小会导致能量指数级衰减。

高铁5G网络视频、Web、即时通讯的流量占比在85%左右，时长占80%左右，这三类业务感知基本可以代表整体下行感知。

2.3.2站址选择与共建共享机制

在站址选择上充分利用高铁沿线已有的通信基站、电力塔、公路设施等，通过改造或共建共享的方式部署5G基站，以减少新建站址的征地、建设成本。5G高铁常规场景可以使用“3.5GHzRRU（8TR）+高增益天线或3.5GHzAAU（16/32/64TR）”设备进行部署[3]。根据高铁列车运行速度、车厢间干扰等因素，结合5G小区覆盖半径，科学规划基站间隔，避免过度密集布设导致的资源浪费。优先选择地势平坦、地质稳定、电力供应充足、交通便利、环境影响较小的地点作为站址，降低建设与维护成本。利用隧道、桥梁资源：在高铁隧道内、桥梁两侧等特殊场景，可考虑利用专用通信槽道、桥墩等现有设施安装小型化、轻型化的5G设备，节省空间和成本。共建共享方案倡导多家运营商共同投资、建设和运维同一站址的5G设施，共享频谱资源和基础设施，降低单个运营商的投资压力和运营成本。

2.3.3集成化电源与配套设施

将高能效比的电源模块与太阳能/风能等可再生能源以及电池储能等备用电源相结合，形成一体化智能化的电源管理系统，确保基站稳定供电降低能耗成本等方面都有很大的提高和优化作用。最大限度地利用已有的高铁沿线的公共资源，在减少新建配套系统投资的情况下，实现资源共享，使总体费用有较大幅度的降低。

2.3.4利旧与改造既有铁路通信设施

在满足安全、技术标准的前提下，尽可能利用现有的铁路通信铁塔、支柱、隧道壁挂点等设施，安装5G基站设备，避免重复建设，节省土建、征地等费用。对接既有铁路电力系统，为5G基站供电，减少单独敷设电力线路的成本。

2.3.5协同建设与运维

确保与现有设施无缝对接，避免重复投资和冲突，与铁路部门密切配合，共同做好5G网规划、站址选择、设备选型等各项工作。参与5G网络的建设和日常运行维护，利用铁路部门的工程施工队伍和维护力量，降低外委费用，提高反应速度。

2.3.6能源管理与绿色节能技术

在高铁沿线适宜的位置（如车站屋顶、站台空地、护坡、隔音墙等）安装太阳能光伏板，将太阳能直接转化为电能，供5G基站、传输设备等使用。光伏系统可以与市电或电池储能系统结合，实现离网或并网运行，确保供电稳定。在风资源丰富的高铁沿线，如山口、开阔地带等，安装小型风力发电机，为5G设备供电。风力发电系统可以与太阳能、市电等形成多能互补，提高供电稳定性。构建铁路沿线的能源互联网平台，实现可再生能源、市电、储能等多种能源的互联互通、智能调度，优化整体能源利用效率，降低能源成本[4-5]。

3结语

通过针对5G网络基础设施投资成本分析及运营成本分析，根据高铁线路覆盖与容量需求特征、站址选择与共建共享机制、集成化电源与配套设施、利旧与改造既有铁路通信设施、协同建设与运维、无线技术与网络架构创新、能源管理与绿色节能技术等方式的研究。进一步拓展5G高铁场景低成本建设的新方向，以实现“碳中和”“碳达峰”等理念的实施。

参考文献

[1]孙活，刘石俊，李程帜，等.5G技术在高速铁路通信中的应用[J].通信与信息技术，2024（3）：107-110.

[2]李家才.铁路通信信息系统的几个环境问题[J].铁道通信信号，2008（7）：58-59.

[3]杨艳.5G高铁覆盖及部署能力研究[J].电信技术，2019（10）：28-31.

[4]游明博.高铁场景智能超表面辅助通信网络设计[D].北京：北京交通大学，2023.

[5]焦燕鸿，王韬，李富强，等.5G高铁无线网建设关键技术与解决方案[J].电信科学，2020，36（8）：151-159.