作者:郑金武 程唯珈 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/3 20:59:27
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京张高铁:“凿壁偷光”实现5G全覆盖

 

京张高铁作为北京2022年冬奥会的重要交通干线,自诞生之初,5G就是这辆智能化动车组的亮眼“招牌”。

然而,想在京张高铁上实现5G全覆盖并非易事。用中国联通北京市分公司网络优化中心技术人员曾伟的话说,这是一项“凿壁偷光”的工程。

然而,“科技冬奥”的技术专家们,不仅在京张高铁上构建了高速稳定的5G专网环境,而且还实现了赛事的高清转播。

让5G信号覆盖高铁

随着轰隆的汽笛声,搭载5G超高清演播室的G8801次京张高铁冬奥列车从清河站极速驶出。仅用55分钟,便一站直达终点站太子城。

在飞驰的G8801次7号车厢上,曾伟曾经一次次在往返测试中进行数据的积累与分析。快速变化的电子屏幕上,仪表的指针在零与峰值间不断徘徊,沿线覆盖、信号质量、时延抖动等一系列指标清晰可见。

“团队的工作成果能在冬奥赛事中得到应用,再多的辛苦和劳累都是值得的。”回首这段艰辛的建设历程,曾伟十分感慨。

自2019年国家发放5G商用牌照后,中国联通快速部署数十万基站,建立了全面覆盖的5G网络,实现了对行业用户的赋能。

“在智能铁路技术体系中,5G是最重要的信息交换枢纽和基础支撑条件。”中国联通北京市分公司网络优化中心总经理蔡凯介绍,依托5G技术,可助力城市轨道交通实现室内导航、换乘指引、车厢分流以及客流分析预测等效果,在“新基建”的风口上大有所为。

“京张高铁北京段沿途经过四段声屏障,总长度达到2.5公里,墙壁厚度都在30公分左右,对信号的屏蔽型很强。” 蔡凯表示,由于高铁采用了先进复合材料碳纤维车身,5G信号在穿透车厢的过程中,衰减度达到30dB以上。

为最大限度提高信号强度,一方面,相关单位积极部署车顶天线,引入5G信号;另一方面,中国联通召集专家团队进行技术攻关,圆满完成了5G SA独立组网的搭建工作。

“京张高铁是全球首个全线部署5G SA网络的高铁线路。”曾伟介绍,SA网络是承载各类“黑科技”的底座,充分满足5G高清回传、超低时延、网络切片等各类SA特色应用需求。

至此,在京张高铁上开展4K超高清直播成为可能。

开启5G超高清赛事直播

在这辆时速350公里的高速列车上,与之同步“奔驰”的,还有中国联通与中央广播电视总台合作打造的高铁5G超高清演播室。

中国联通北京市分公司网络优化中心技术人员王佐介绍,演播室采用全IP技术构建,可以实现嘉宾访谈、全车厢移动直播报道。同时,还能为大屏小屏提供虚拟制作、多方连线等服务。

在他看来,构建高速稳定的5G专网环境是实现赛事高清转播的关键。

“我们在京张高铁沿线基站开通了两个100M带宽的5G载波,将其中一个100M带宽载波提供给公众旅客,另一个100M带宽载波作为本次冬奥直播的频率专网。”王佐表示,运行在该频率专网上的5G信号可避免受到其他周边基站的干扰,实现长时间的稳定传输。

那么,央视媒体又是如何完成视频的直播呢?这一切都离不开中国联通打造的专用信号卡——冬奥节目直播专网卡。

“就像给手机插入SIM卡一样,我们也为连接转播设备的车载终端配备了专用信号卡。”王佐手持着一枚指甲盖大小的芯片展示说,为最大限度保证视频上传质量,当冬奥节目直播专网卡注册到频率专网并进行数据收发业务时,网络将优先调度频率资源,提供最高的传输速率和更低的时延。

“就好比在拥挤的高速公路上开辟了一条专用的奥运绿色通道。”王佐说。

在此过程中,每当架设在高铁上的移动演播设备开始作业,拍摄的视频都将通过车载终端以5G信号的方式发送给沿途基站。接收信号后,基站将进一步进行信号处理并通过网络转发到央视总台,完成视频的实时传输。

“高铁、5G和超高清视频编解码技术,三大中国‘名片’合为一体,在全世界尚属首例。”谈及中国联通为京张高铁打造的5G超高清演播室,蔡凯自豪地说。

实现更多冬奥应用

据了解,自1月6日京张高铁冬奥列车暨5G超高清演播室在清河站上线至今,视频直播的测试工作非常稳定,未曾出现卡顿和花屏现象。

与此同时,依托中国联通5G网络的支撑,更多智慧应用也将在这辆冬奥列车上得到体现。

相关负责人透露,京张高铁不仅将实现车站自动发车、区间自动运行、车站精准自动对标停车、自动开门防护等服务,包括调度和运维等也将实现全面智能化。

“京张高铁全线采用电子客票,通过‘刷身份证+人脸识别’就能实名核验乘车,旅客可实现一证通行、一秒刷脸进站。”蔡凯对此充分赞许。

冬奥会开幕在即,蔡凯已按捺不住高昂的斗志,从人员的指挥调度到产品的测试体验,一刻也没有休息。

“5G不仅仅代表更高速率、更大带宽、更强能力的接口技术,还是面向业务应用和用户体验的智能网络。”蔡凯表示,下一步,团队将加快对现有应用的升级换代,不断为科技冬奥注入新动能。

 

 
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