“十一”期间，中央广播电视总台、中国国家铁路集团有限公司联合推出主题宣传活动《坐着高铁看中国》，从节日乘车出行切入，借铁路线串联起经济社会发展的地理线和动人暖心的故事线，全景式展示“十三五”规划成就和中国之美。
出行途中，对于更多普通乘客来说，在火车上连续几个小时不上网、不娱乐是不现实的，而5G技术赋能下的高铁能带来不同的乘车体验，利用5G大带宽、低时延、广连接的特性，旅客商务办公，体验云游戏、VR、AR乃至8K视频都在逐步成为现实。
5G让高铁旅途更“浪漫”
5G网络下，问路、送餐机器人可以更智能。
2018年6月，中俄两国领导人一同乘坐了京津高铁，普京当时体验了各种服务后表示，“坐火车有一种浪漫的感觉”。显然，中国的高铁技术已经走在了世界的前列。
今年8月，交通运输部公布了《推动交通运输领域新型基础设施建设指导意见》，明确了我国“海陆空天”全空间的规划。提出在智慧交通基础设施、信息基础设施建设和完善行业创新基础设施三大方向上的14项主要任务，涉及智慧公路、智慧铁路、智慧枢纽等14个方向的交通领域新基建主要任务。
在5G技术赋能下，铁路质量网的构造主要体现在两个方面，一是构建高速铁路新一代的关键信息基础设施；另一个是实现高铁新业态和应用创新。这其中包括了智能建造、智能运维、智能运输、智能服务和智能出行等。
如此一来，铁路将利用边缘计算、网络切片、虚拟化等关键技术，解决高铁对5G信号屏蔽问题，实现5G与WiFi系统用户之间高度的业务融合。届时，无论是在人群密集的火车站或复兴号穿越高山隧道等特殊场景下，人们都可以随时随地享受移动支付、4K高清视频通话、VR导航等业务，进一步提升旅客的出行体验。
现在的上海虹桥站、北京南站和北站等火车站都有了5G覆盖的体验区。京张高铁已在2019年12月正式开通，北京和河北的5G覆盖率分别达到89%和95%，用户体验的下载速率可以达到747Mbps。
目前，5G的eMBB（增强型移动宽带）功能可以全面提升乘客体验，提升运输生产效率，实现列车安全视频实时回传、车载数据传输卸载转存、枢纽安全监控。更可喜的是，mMTC（海量机器类通信）和uRLLC（超高可靠与低时延通信）能在接下来的几年内，分别在列车运行状态监测、车载控制网络和列车实时控制、车车通信方面发挥更大作用。
未来的车地通信可以让列车控制器根据实时信息确定最优驾驶策略；车车通信则可以通过协同控制，减小车车之间追踪间隔，提升线路运力；同一辆列车车厢之间的实时通信，也可以不再使用物理连接，而是用毫米波等无线通信方式实现连接，实现“软编组”，可以进一步提升列车运行效率。
目前，铁路部门正发展智能高速动车组，开展时速600公里级高速磁悬浮、时速400公里级高速轮轨客运列车研制和试验。同时，加快推进5G技术研究应用，加快建设5G覆盖工程，不断打造更加高效安全的驾驶系统和便捷舒适的乘车环境。
5G赋予高铁“超级大脑”
5G正以高速率、低时延、广连接的优势为高铁带来新变化。
从2019年开始，全国各地的高铁站就开始积极“拥抱”5G。诸如，2019年11月26日，鲁南（日兰）高铁开通，高铁全程开通基站479个，每500米一个基站，成为全程实现5G网络全覆盖的高铁线；2019年12月30日，京张高铁正式全线开通，同时京张高铁沿线成功开通了217个5G基站，让京张高铁成为5G高铁线路。
那么，5G网络能够给高铁带来哪些关键技术？
首先，5G具备高速率、低时延、海量连接的特性，因此高铁上通5G网络后，乘客可以享受到高速率网络自不必说。5G网络可以支持VR/AR、高清视频等特色业务。例如，鲁南（日兰）高铁，其峰值下载速率能达1Gbps，即便是在隧道内，也能确保乘客在时速350公里的高铁上畅享高速上网、高清视频点播。
其次，5G网络与WiFi技术融合，有望解决高铁上信号不稳定的痛点，助力信号时刻“在线”。坐过高铁的乘客都有体会，以往在高铁上用4G网的时候，最头疼的就是网络时常掉线，这是因为高铁行驶速度快，不同基站间信号切换不及时，导致掉线与网络延迟问题。而5G网络的低时延、高可靠特征或能解决网络掉线问题。
5G高铁目前是利用CPE（Customer Premise Equipment，5G用户接入网关）将5G信号转化成WiFi信号，这样用户不用换5G手机就能享受千兆级的网速，同时保证了信号的稳定。
目前，高铁WiFi与5G融合早已“提上日程”。高铁WiFi系统与5G融合方案在进行深入研究后，已经初步拟定了技术方案，利用边缘计算、网络切片、虚拟化等关键技术，实现5G与WiFi系统用户之间的融合，解决高铁对5G信号的屏蔽问题。
特别值得关注的是，中国高铁将拥有“超级大脑”。近期，中国国际铁路集团有限公司出台的《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出，至2035年，高铁将达成7万公里覆盖；在北斗卫星导航及5G技术的加持下，中国高铁将实现空天地一体化的“超级大脑”。
据介绍，未来中国高铁的“超级大脑”指的是由北斗卫星导航技术、5G通信技术构成的空天地一体化的列控系统。“超级大脑”通过北斗定位替代传统的轨道电路，利用5G技术实现列车与列车之间的直接通信，实现定位更准、安全保障更强；列车的追踪间隔也可由目前的最短3分钟缩短至2分钟，线路运输能力将提高至30%以上；新列控系统能实现电能的内部循环利用，在理论上可达人均百公里能耗降低30%左右，以京沪高铁为例，在新型列控系统下，动车组往返运行一次可节电9000千瓦时。
在5G、北斗技术的加持下，“超级大脑”将助推智能高铁建成，进而增强中国高铁在国际市场上的竞争力。
5G﹢高铁还存在哪些难点？
当高铁遇到5G，二者从物理和虚拟两个层面刷新着人们对速度的认识，但5G和高铁的联姻，远比我们想象中更加困难，高铁站使用场景中人流量大，高铁列车车厢密闭性高、车厢中的情况较为复杂等，这些因素都给5G﹢高铁带来了一定的挑战。
第一个难点是隧道5G覆盖。据专家介绍，传统2G/3G/4G网络通常采用BBU﹢RRU﹢漏缆的覆盖方式，即在隧道场景中每隔500米设置一个RRU设备，基站信号通过漏缆辐射，穿透车窗、车体到达车厢内用户。与5G室内分布系统遇到的高频挑战相似，5G网络要想实现隧道覆盖，使用传统漏缆技术会在高频段传输中产生很大损耗，即便是规格更高、线径更粗的3.5GHz专用漏缆，信号每百米的传播损耗仍高达16dB以上。另外，铁路隧道空间狭小，不具备安装大型天线的条件。
第二个难点是频段和带宽问题。据了解，目前国铁集团的频率资源相对匮乏，使用6G以下频段是公认可行的方案。但专家表示，该频段时常存在拥挤问题，享有的带宽也不会太大，且与公网有同频干扰问题，这将限制5G大带宽、高速率的特性，无法满足铁路枢纽地区、编组场站、乘客娱乐等面向多用户的使用场景需求。
因此针对这种情况，基站侧配置大规模天线阵列、终端侧配备多天线是一个相对好的解决办法。采取向国内基础电信运营商租借频段的方式，或者采用网络切片的方式把铁路非安全业务，例如将需要大带宽的高清视频监控业务由运营商网络承载，则可以对车站、铁路沿线的频段资源实施有效利用。
第三个难点则是与现有高铁通信网络的兼容问题。高铁本身造价不菲，如果现阶段采用5G独立组网的方式，那么网络架构、基站、核心网等都得重新建设，建设成本将大幅上升。专家认为，5G﹢高铁需要采取分步骤、循序渐进的方式：先采用非独立组网，并与现有铁路通信网络兼容，在一些典型应用场景和业务方面，如高铁车站、铁路枢纽、编组场站、铁路物联网的海量接入方面使用5G，然后逐步铺开，最后实现高铁的5G通信网络全覆盖。
高铁“拥抱”5G 驶向万物互联新时代
网络购票、移动支付、刷脸进站、自助订餐、“高铁极速达”……日新月异的中国高铁让人民群众有了更多的获得感和幸福感。而5G网络在高铁上的成功实践，给予了旅客更高品质的出行体验，新时代下，时刻关注旅客所需，持续推出更具科技性、更加人性化的各类5G网络铁路服务产品，将是满足人民对美好旅途生活向往的目标所在。
近日，交通运输部公布的新基建蓝图为5G在高铁的发展奠定了坚实的政策基础，智能高铁、智能重载是铁路发展的未来。依托智能京张、智能京雄等重点工程，铁路正在构建集智能建造、智能装备、智能运营、智能服务于一体的智能高铁技术体系。
据悉，由科技部组织的5G科技冬奥重大专项仍在进行当中，有望在2022年北京冬奥会召开时，全面部署5G网络的京张高铁和站台，能够为运动员、观众、媒体等带来更便捷更极致的服务和体验，包括列车多媒体奥运信息服务系统、智能车站服务、VR/AR伴随式旅游体验、一体化诊疗信息系统等，将实现社区医院和中心医院实时双向交互与全景直播等功能。
而在智能高铁To B业务上5G更多地担当了幕后主力，高铁中的车载服务以及沿线超高清视频监控传输、全自动驾驶等领域，才是真正体现5G实力的地方。
可以预见的未来，在4000米以上的高海拔地区，易发生泥石流等环境极其恶劣的区域，就可以使用由人进行远程操控的无人作业车进行工作，通过各类监控传感数据，利用大数据挖掘和分析的方法以及云计算与边缘计算，实现对列车运营态势的实时判断、对突发事件的诊断和预测，实现实时调度。在5G的加持下，列车之间的直接通信，可以进一步减小追踪间隔，提升线路运力。
让我们想象一下，未来一列高铁可以24小时运行，不需要专门留时间维修，巡检可以随时进行；车地通信、车车通信、车厢间通信资源更优调配，实现自动驾驶……在5G的助力下，未来的智慧铁路一定是更加安全、高效、精准、灵活又可自适应的。而随着5G室内数字系统应用场景多样化，未来的5G车站及高铁上除了可以满足大量人群场景下的高速上网、随时随地移动支付的需求外，还可以支持4K高清视频通话、超高清多路视频回传等业务，为旅客带来更美好的出行体验。
首个5G高铁超视距预警千里眼，在高铁沿线开展视频上车业务，将视距外的路况高清视频通过5G网络实时回传到动车组司机室的监控预视屏上，为司机提供“千里眼”。
地铁隧道5G覆盖解决方案，为5G﹢高铁提供了参考案例。
