EUHT-5G的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用分析

林立新

（福建新岸線騰通科技有限公司，福建 福州 350001）

0 引 言

我國(guó)已經(jīng)邁入了科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)步且經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新時(shí)代，如何在5G時(shí)代利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為我國(guó)的生產(chǎn)計(jì)劃提升活性、提高我國(guó)各領(lǐng)域的生產(chǎn)效率，是我國(guó)提升國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的決定性因素?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)對(duì)各領(lǐng)域都提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，而EUHT-5G技術(shù)可以全面滿足這些要求。EUHT-5G的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用可以有效提高各領(lǐng)域的生產(chǎn)安全性和網(wǎng)絡(luò)延遲性，能夠同時(shí)承載工業(yè)數(shù)據(jù)、視頻、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)，專網(wǎng)專用保護(hù)工業(yè)互聯(lián)的安全性，保障了智能生產(chǎn)、安全生產(chǎn)以及快速生產(chǎn)的各項(xiàng)需求。

1 EUHT-5G技術(shù)概述

EUHT-5G技術(shù)是在現(xiàn)代無(wú)線通信理論基礎(chǔ)上，由新岸線公司主導(dǎo)研發(fā)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)全新的無(wú)線通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，滿足國(guó)際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）提出的第五代移動(dòng)通信技術(shù)的全部技術(shù)要求[1]。

EUHT-5G技術(shù)是以基本的無(wú)線通信原理為基礎(chǔ)，可以執(zhí)行包含以下內(nèi)容的技術(shù)，如幀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)頻、預(yù)編碼、信道估計(jì)、信道預(yù)測(cè)、物理層、MAC層、協(xié)議層、同步、控制以及調(diào)度無(wú)線通信等，是世界上首次提出并實(shí)施了許多關(guān)鍵的無(wú)線通信核心技術(shù)。

在國(guó)家重大科研項(xiàng)目的支持下，EUHT-5G技術(shù)經(jīng)過(guò)十多年的研究和開發(fā)，已申請(qǐng)了200多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外核心技術(shù)專利，發(fā)布了兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和兩項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并完成了包括處理器、基帶以及射頻在內(nèi)的整個(gè)流程。全套EUHT系統(tǒng)核心芯片已開發(fā)并批量生產(chǎn)，大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如軌道交通、汽車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互連以及無(wú)線寬帶等。

2 EUHT-5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)

EUHT-5G技術(shù)具有覆蓋能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以為各領(lǐng)域的遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)提供高吞吐、高可靠以及低時(shí)延的通信解決方案，其主要特性如下。

2.1 無(wú)線信號(hào)冗余覆蓋

EUHT-5G系統(tǒng)的中央訪問設(shè)備的覆蓋均具有重疊區(qū)域。當(dāng)單個(gè)中央接入設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，相鄰的中央接入設(shè)備對(duì)因設(shè)備故障產(chǎn)生的信號(hào)漏洞區(qū)域進(jìn)行覆蓋，從而可以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，系統(tǒng)的可靠性也有所提高。

2.2 強(qiáng)抗干擾能力

EUHT-5G系統(tǒng)可以適用多種機(jī)制來(lái)對(duì)抗干擾。利用濾波器對(duì)工作頻段以外的干擾進(jìn)行過(guò)濾，由于EUHT-5G具有DFS動(dòng)態(tài)干擾頻率檢測(cè)功能，對(duì)于工作頻段內(nèi)的干擾可以根據(jù)實(shí)際信道情況在可用頻段的范圍內(nèi)自動(dòng)選擇輕微干擾的頻點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)的抗干擾性[2]。

在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)部署中，EUHT-5G支持動(dòng)態(tài)發(fā)送功率控制（Transmit Power Control，TPC），不僅可以實(shí)現(xiàn)基站間的抗干擾，而且可以實(shí)現(xiàn)功耗的減小。EUHT-5G可以將對(duì)各信道產(chǎn)生干擾的信息發(fā)送到鄰站，并通過(guò)動(dòng)態(tài)功率控制將受到干擾的基站用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到鄰站。另外，EUHT-5G為了使接收機(jī)的同步過(guò)程更加穩(wěn)定、高效，在幀頭處設(shè)計(jì)了特殊序列。在設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)下行幀進(jìn)行了抗干擾考慮，并采取相應(yīng)的抗干擾措施，可以使下行幀結(jié)構(gòu)自動(dòng)對(duì)齊，從而增加了信道控制的穩(wěn)定性。此外基站間的同步時(shí)間偏差相比于3GPP來(lái)說(shuō)要求更低[3]。

2.3 數(shù)據(jù)安全

EUHT-5G設(shè)備的內(nèi)在安全性和信道加密技術(shù)可確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｄ壳皝?lái)說(shuō)，新岸線的信道加密解密技術(shù)的安全性比較高，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)也無(wú)法攻破。由于新岸線掌握著整套基礎(chǔ)技術(shù)，因此在內(nèi)部安全性和通道加密方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

數(shù)據(jù)安全性還包括軟件容錯(cuò)能力、數(shù)據(jù)機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性以及數(shù)據(jù)備份。在軟件容錯(cuò)方面提供了數(shù)據(jù)有效性檢查功能，以確保通過(guò)人機(jī)界面或通過(guò)通信接口輸入的內(nèi)容符合系統(tǒng)設(shè)置要求。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，它應(yīng)該能夠繼續(xù)提供某些功能，以確?？梢圆扇”匾拇胧?。在數(shù)據(jù)完整性方面，使用校驗(yàn)碼或加密和解密來(lái)確保重要數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的完整性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)管理

EUHT-5G的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)為整個(gè)EUHT-5G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)管、設(shè)備管理、設(shè)備配置管理、系統(tǒng)升級(jí)以及故障反饋等提供技術(shù)支持，還提供了系統(tǒng)、規(guī)范的流程及通知提醒等服務(wù)，從而提高運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的工作效率和服務(wù)質(zhì)量，保障EUHT-5G系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

3 EUHT-5G的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

3.1 軌道交通產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

EUHT-5G技術(shù)早在2017年就已成功應(yīng)用于京津城際鐵路，成為世界上第一條實(shí)現(xiàn)高可靠性寬帶無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的高鐵示范線，實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)控，旅客聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和其他寬帶數(shù)據(jù)服務(wù)，已穩(wěn)定運(yùn)行3年以上。

廣州地鐵14號(hào)線的知識(shí)城支線于2017年應(yīng)用EUHT系統(tǒng)，14號(hào)線的一期工程于2018年應(yīng)用EUHT系統(tǒng)，21號(hào)線于2019年應(yīng)用EUHT系統(tǒng)。2018年12月，EUHT系統(tǒng)中標(biāo)了廣州地鐵10號(hào)線、12號(hào)線、14號(hào)線、2號(hào)線、18號(hào)線以及22號(hào)線。目前，18號(hào)線和22號(hào)線的建設(shè)已經(jīng)開始。2018年9月，EUHT系統(tǒng)中標(biāo)了正在建設(shè)中的天津地鐵濱海軌道交通Z4線一期工程。

3.2 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

2019年8月，北京市中關(guān)村環(huán)保園成為了EUHT-5G自動(dòng)駕駛車聯(lián)網(wǎng)示范園。新岸線設(shè)計(jì)了EUHT-5G車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并投入使用。實(shí)現(xiàn)了任何場(chǎng)景下的無(wú)人駕駛汽車與其他汽車之間、無(wú)人駕駛汽車與道路之間以及無(wú)人駕駛汽車與網(wǎng)絡(luò)之間的有效結(jié)合。建立了無(wú)人駕駛汽車與附近智能交通設(shè)施、控制中心之間進(jìn)行通信的橋梁。實(shí)現(xiàn)了車輛專用網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)之間的通信以及公共網(wǎng)絡(luò)與專用網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合[5]。

2019年10月，世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)上進(jìn)行了EUHT-5G車輛之間的通信與自動(dòng)駕駛編隊(duì)演示。將基于EUHT-5G技術(shù)的車輛之間通信設(shè)備添加到由4輛汽車組成的列隊(duì)行駛車隊(duì)的通信模塊中，實(shí)現(xiàn)了后車在跟隨前車進(jìn)行啟動(dòng)、調(diào)頭以及剎車等功能?；贓UHT-5G技術(shù)的車輛間通信設(shè)備與車輛上的攝像頭相連，可以實(shí)時(shí)將車內(nèi)外的視頻數(shù)據(jù)傳輸給傳指揮中心，不僅提高了指揮中心調(diào)度車輛的便捷性，同時(shí)保障了車隊(duì)的安全。

截止至2020年初，EUHT-5G技術(shù)已經(jīng)在廣深高速、長(zhǎng)安汽車智能汽車測(cè)試場(chǎng)以及齊魯智能高速無(wú)人駕駛示范場(chǎng)等得到廣泛應(yīng)用，建立了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)示范點(diǎn)，其應(yīng)用性能也受到了一致好評(píng)。

3.3 工業(yè)互聯(lián)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

2019年10月，EUHT-5G技術(shù)被應(yīng)用于某知名手機(jī)屏幕玻璃制造廠，車間32條產(chǎn)線共1 058臺(tái)精雕機(jī)床，利用EUHT-5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和智能制造。隨后，該企業(yè)繼續(xù)擴(kuò)大EUHT-5G技術(shù)應(yīng)用的規(guī)模，逐漸在其所有的車間內(nèi)應(yīng)用EUHT-5G技術(shù)，已應(yīng)用該技術(shù)的機(jī)床設(shè)備累計(jì)超過(guò)10 000臺(tái)。

2020年8月至9月，EUHT-5G系統(tǒng)在福建馬坑鐵礦內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，以實(shí)際操作驗(yàn)證了EUHT-5G在隧道內(nèi)的實(shí)際傳輸效果，并實(shí)現(xiàn)了將8信道1080P高清視頻在電機(jī)車上的傳輸[6]。在鐵礦井環(huán)境下，EUHT-5G可以為電機(jī)車提供帶寬大、穩(wěn)定性高且延遲低的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)還具有可隨時(shí)切換的效果，完全滿足礦井智能化施工的各項(xiàng)要求。目前，EUHT-5G系統(tǒng)已中標(biāo)多地的礦井無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目，足以說(shuō)明EUHT-5G在工業(yè)互聯(lián)中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價(jià)值[7]。

2020年12月，EUHT-5G系統(tǒng)在福建廈門港海天碼頭首次進(jìn)行應(yīng)用，其為橋吊多用戶的高清視頻回傳及智能裝卸服務(wù)提供了穩(wěn)定、安全的無(wú)線通信服務(wù)，受到了用戶的高度贊揚(yáng)，打下了在港口貿(mào)易領(lǐng)域應(yīng)用的穩(wěn)固基礎(chǔ)[8]。

3.4 無(wú)線寬帶產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

廣東省人民政府、江西省人民政府、福建省人民政府、中國(guó)電信集團(tuán)公司以及廣東新岸線公司在財(cái)政部的支持下，于2015年12月將EUHT-5G應(yīng)用到偏遠(yuǎn)山區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，為偏遠(yuǎn)山區(qū)提供了低網(wǎng)絡(luò)延遲和高性價(jià)比的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，徹底解決了該地區(qū)的偏遠(yuǎn)地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)使用問題[9]。

截止至2018年末，廣東省已經(jīng)建立了超過(guò)3 000個(gè)應(yīng)用EUHT-5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)試點(diǎn)村，如今這些試點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)依然在穩(wěn)定的運(yùn)行中。截止至2019年末，江西省也已經(jīng)建立了超過(guò)1 000個(gè)應(yīng)用EUHT-5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)試點(diǎn)村，其運(yùn)行穩(wěn)定程度與福建省試點(diǎn)村同樣可靠。

4 EUHT-5G在首都機(jī)場(chǎng)線的應(yīng)用實(shí)例

城市軌道交通的無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸向來(lái)都是其無(wú)線頻率資源，從傳統(tǒng)的2.4 GHz開放頻段的WLAN技術(shù)到幾年前開始使用的1.8 GHz授權(quán)頻段的LTE-M技術(shù)，二者都無(wú)法與城市軌道交通的發(fā)展腳步所匹配。“北京地鐵首都機(jī)場(chǎng)線EUHT綜合承載研發(fā)試驗(yàn)線項(xiàng)目”中創(chuàng)新性地應(yīng)用了EUHT-5G技術(shù)，并設(shè)計(jì)出地鐵1.8 GHz+5.8 GHz雙頻率組合網(wǎng)絡(luò)方案，實(shí)現(xiàn)了列控CBTC、PIS旅客信息系統(tǒng)、VMS視頻監(jiān)控系統(tǒng)、中心列車廣播、乘客緊急對(duì)講以及航班信息列車實(shí)時(shí)發(fā)布等多種業(yè)務(wù)的綜合承載，在軌道交通領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信頻率授權(quán)頻段和開放頻段綜合運(yùn)用。

此次北京地鐵首都機(jī)場(chǎng)線采用1 785～1 795 MHz地鐵專用授權(quán)頻段頻率組建A網(wǎng)（紅網(wǎng)），工作頻寬為10 MHz，主要承載列控CBTC等安全相關(guān)高可靠業(yè)務(wù)。采用5 725～5 850 MHz開放頻段組建B網(wǎng)（藍(lán)網(wǎng)），工作頻寬為80 MHz，承載VMS車廂視頻監(jiān)控和PIS旅客信息服務(wù)等非安全相關(guān)大帶寬業(yè)務(wù)，同時(shí)備份承載列控CBTC業(yè)務(wù)[10]。頻率分布如圖1所示

為解決地鐵1.8 GHz頻率使用不能進(jìn)入機(jī)場(chǎng)地區(qū)的問題，京投新岸線公司創(chuàng)新提出了A網(wǎng)（紅網(wǎng)）1.8 GHz+5.8 GHz分區(qū)域混合組網(wǎng)，即機(jī)場(chǎng)外區(qū)域使用1 785～1 795 MHz專用頻率，進(jìn)入機(jī)場(chǎng)區(qū)域后使用5 830～5 850 MHz開放頻率，運(yùn)行列車在過(guò)渡區(qū)間切換時(shí)間小于100 ms，滿足列控CBTC業(yè)務(wù)承載需求，有效解決了城市軌道交通1.8 GHz頻率在機(jī)場(chǎng)等區(qū)域使用受限問題。

2020年4月，北京地鐵首都機(jī)場(chǎng)線進(jìn)行了EUHT系統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)和車載網(wǎng)絡(luò)的全面測(cè)試、包括CBTS、PIS、VMS、PA等業(yè)務(wù)系統(tǒng)在內(nèi)的綜合承載測(cè)試以及EUHT系統(tǒng)的無(wú)線性能測(cè)試，包括傳輸延遲、最大丟包率、雙頻率的切換性能等。最后進(jìn)行了兩輛列車的混跑測(cè)試與多輛列車的混跑測(cè)試，驗(yàn)證應(yīng)用了EUHT-5G系統(tǒng)后的列車間追蹤安全及速度、方向及制動(dòng)控制性能。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

北京地鐵首都機(jī)場(chǎng)線依靠EUHT-5G技術(shù)的應(yīng)用，不僅達(dá)到“1.8 GHz+5.8 GHz”雙頻率組合網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，解決了困擾已久的頻率資款限制，而且使天線的設(shè)計(jì)更加合理，天線安裝時(shí)也不會(huì)造成電纜和波導(dǎo)管的裸露，極大程度上降低了施工難度。與傳統(tǒng)的LTE-M技術(shù)相比，EUHT-5G技術(shù)具有高性能和低成本的優(yōu)勢(shì)，在軌道交通中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用無(wú)疑是未來(lái)軌道交通無(wú)線通信技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié) 論

截止到目前為止，EUHT-5G技術(shù)在各領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用收獲的效果及受到的評(píng)價(jià)都比較良好，技術(shù)研究人員應(yīng)加大對(duì)其應(yīng)用范圍和技術(shù)完善的工作力度，以此實(shí)現(xiàn)EUHT-5G技術(shù)在更多領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)的國(guó)體提升，助力我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。