“2009全球WiMAX高峰会议”于2009年10月22日-23日在北京举行。美国Clearwire、日本UQ、印度Tata、俄罗斯Yota、马来西亚P1等WiMAX运营商，以及英特尔、华为、中兴、摩托罗拉等WiMAX设备商将聚集一堂，分享WiMAX的全球部署案例和最新应用。C114中国通信网为本届会议的独家通信网站直播，将予全程报道，敬请关注。
北京交通大学刘强教授演讲
刘强：我今天给大家讲一下我们在铁路无线专网方面，利用WiMAX技术研究的一些进展。
我的报告主要分成如下几个方面，首先讲一下在铁路专用无线通信方面的一些发展历程。然后，来讲一下WiMAX技术在铁路专用无线通信市场的一些机会。第三点主要是介绍Intel和北京交通大学一个联合研究中心，我们关注的一些研究要点，还有我们已经完成的工作，以及我们认为在WiMAX在铁路无线专网方面的技术挑战。最后，我们会把我们一些联系方式留下来，希望对于这方面市场感兴趣的同仁可以跟我们联系。
首先，作为铁路无线通信来说，它是拥有很长的发展历程，从99年开始欧洲对于铁路无线通信做了一个调研，发现当时运营了35个不同的平台，都分别承载了不同的无线通信的业务。他们当时主要是模拟通信，需要非常高的维护的成本，以及比较低的兼容性。所以，他们当时就考虑我们是不是需要一个具有很高可靠性，具有比较高安全性，以及能够快速接入对于底层透明的无线通信专用系统。
北京交通大学刘强教授
经过几十年的发展，从最开始的模拟通信发展到了被广泛使用的窄带的数字无线通信。在近几年的宽带无线通信方面，WiMAX是作为一个技术非常先进的选择。那么，我们认为WiMAX在铁路的专网通信方面，是拥有一个很好的前景。
相对于现在广泛采用的窄带无线通信的对比，WiMAX for Railway的技术我们简称为WiMAX2，它拥有很多的优势，其次它可以有比较大的覆盖，对于铁路的网络环境是比较合适的。另外，它拥有服务质量的支持。下面我会说一下铁路的无线通信的业务，实际上它分了很多的层次，不同的业务对于不同的服务质量有着不同的要求，WiMAX可以很好地满足这一点。WiMAX网络的扁平构架使得网络比较简单，而且高效。
另外，它IP的构架，使得在上面开发业务的难度、开放性都会比较好。所以，我们认为WiMAX在铁路专业通信市场是有着比较光明的前景。
我们接下来会分析一下在铁路的移动通信上面，我们典型会有一些什么样的业务，它跟我们在公众的业务上面会有一些什么样的不同。实际上铁路的无线业务平台纷繁复杂有很多种，我们分成了几种，语音类、数据类、视频类。
首先，讲一下铁路的语音呼叫，它跟我们平常讲的GSM或者是我们3G的呼叫是有相同点，也有着很大的差异。从右下角可以看到，在列车调度电话的层次，分为了三个层次。最下面是铁路上面会有很多趟的列车，列车上面会有司机，包括助理司机或者是其他的乘务员。大家知道，车站是根据地域来分布的，在两个车站之间有一个区间，在这个区间里面可能会有一列或者是多列的列车，在每一个车站会有一个车站的值班员，他们也是列车调度电话的使用者。在一个或者是几个车站之上，会有一个调度所，调度所里面有一个调度员，调度员是观察在这一个区段内所有的车站以及司机的情况。
可以看到，根据这样的一个层次的结构的分布，我们可以发现在列车的调度电话里面，我们会存在从调度员到车站，到司机的这么一个电话的三角，我们在铁路通信里面叫做三角通信。
这是说我可能会有这样的一个通话的需求，就是当时列车的司机，我只需要按下一个键，因为不像普通的键盘是拨号码，一键呼叫当前所属车站的值班员或者是调度员，是这样一个特殊的需求。
还有，我可能车站的值班员，可能会需要一次呼叫我所管辖所有区域内的司机，这就涉及到了我们另外一种广播呼叫。
还有可能我们的车站值班员、调度员，可能想呼叫当前我所管辖的一个车，比如说169次车的司机，我只需要输入车次号或者是标识就可以呼叫他，这是铁路的语音呼叫和我们典型的公众呼叫很大的区别。总结起来有什么差异呢？首先是三角呼叫，我们需要很快地把我们所属的司机、车站、值班人规划到一个组内，实现一个组呼，或者是调度员呼叫所有的司机，可能是一个广播。另外，我还可以基于某一个功能，比如说某某次车的司机，这是基于角色的呼叫，最后一个是高优先级的通话车可以切掉低优先级的电话。这是当前铁路上面的语音业务和公众的语音业务的不同。
另外，数据业务也是非常主要的流程，在我们的片子里面列举了一些典型的列车业务，包括了机车同步业务、列尾的信息业务、追踪业务、调度业务、移动闭塞业务和CTC的传递。
首先，第一个是机车同步业务。这个业务说起来挺简单，为什么会出现机车同步呢？在我们当前的印象中，列车有火车头，会有中间的车厢，随着列车对速度的提高，或者是对货运载重量提升的需求，可能会出现分布式动力的情况，就是在一趟列车之内，可能会存在几趟有动力的车，他们之间如果要开动或者是停止，需要有这么一个协作，需要由车头的司机我要启动，我上坡要加大马力，我需要启动后面的三个车头，包括我自己的车头，我就得把这个信息传递给他。如果是到下坡的话需要刹车，我也得通过信令来传递给后面的三个动力车头。这种涉及到机车同步操控，这样的话利用无线的技术来传递我们同步的操控命令。可能有的朋友会说，我为什么不用电缆把我的车头或者是车尾的方式直接连起来呢？这就存在一个列车可能到一个站之间要重新编组，重新编组之后，车头包括车厢是被打乱的，所以采用电缆的方式，并不是一个很好的选择。也有人会问，可能我并不需要这么一个从车到地面无线网络再回到后面车的结构，我直接用这种点到点的无线通信，是不是也能解决这个问题呢？实际上，在你的车头或者是车尾两个是可能的。
随着我们现在货运量的提升，从我们的车头到车尾可能有3公里左右的长度。从车头到车尾的通信，有的时候不一定能够满足我们的需求，还有就是有可能这个车在复杂的地形情况下，这个车头已经进了隧道，而尾部还在隧道之外，或者是这个车头在隧道外，中间两段在隧道内，车尾在隧道外，这不一定可以从事点到点的方式连接。这可以利用WiMAX的技术来传递通信信令，会是一个很好的解决方法。
这样的业务实际上业务量很小，一个信令一般来讲在30个字节左右，其实是非常小的信令，但是对于业务的可靠性、实时性的要求是非常高的。作为信令的成功传递，我们应该达到5个9的要求。因为大家可以想像，如果我的车头说需要刹车，而我的车尾没有收到消息，车尾持续往前推动，车头刹车会出现什么情况？中间的车是会被顶起来，这样会脱轨，这样就会造成非常严重的事故。虽然信令非常小，虽然业务很简单，但是它对于这个业务的要求，是远远地高于我们通常的民用的无线网络的需求。
另外还有列尾信息的业务。这个图片里面显示了一个列尾的装置，在列车的尾部有这么一个小的装置，会采集列尾一系列的信息，定期传递给信息中心，来实心一些列车信息的控制。
第三类是列车的视频业务，视频业务来说，我们把它构思了几种典型的业务，包括了安全监控业务、站场的监视业务和紧急的救援业务。
右上角这张图，实际上是由车到地的视频监控，可以通过在车内加装摄象头，把我们车内实时的情况，包括了司机的操作或者是关键部件是否正常工作，通过视频监控传回我们地满的指控中心。
第二类是我左下角这张图里面，这是在地面的摄象头，显示了一列车的运行情况，这个信息可以实时传递给我当前开车的司机，他能够了解到前方的铁轨的情况。在一些地形比较复杂，或者是山体滑坡，或者是有人卧轨等等，通过地面的信息反馈给我们的司机，司机可以避免很多的安全事故。
包括右下角是一个车内乘客视频的监控，也可以为我们的安全提供非常好的监控手段。可能还差一张紧急的情况，比如说我当前列车出现了故障，列车不得不停下来，列车出现了一些问题，我们现场的工作人员可以通过列车的无线网络回传到指控中心，请相关的专家来分析可能会出现什么问题，这也是铁路视频业务典型的应用。
正是因为看好宽带无线通信，尤其是WiMAX技术在铁路专网通信市场很好的应用前景，北京交通大学在铁路的行业内拥有很多年的技术积累，我们和Intel公司成立了一个联合的研究中心，专门致力于将宽带无线通信技术致力于应用铁路专网的通信，来进行相应的研究和解决技术的难点。
这个研究中心现在主要的研究点，一个是WiMAX for Railway，还有一个是当前比较热的云计算。我们致力于把最新的IT技术推广到铁路的行业之中，我们在很多的方面都会有研究点，包括像我们在云计算方面会研究关于数据的动态扩容等等一系列的关键点。在铁路方面，致力于构建铁路车地间的无线通信的通路。
在联合研究中心，Intel的角色主要是解决一些关键的技术方面的难点或者是市场方面的拓展等等。交通大学这一边，我们主要是利用我们在铁路行业的技术积累，结合当前的宽带无线通信，来探讨中间的一些技术难点，来提出相关的行业技术解决方案。
另外，我们在人才培养方面、在铁路专业最新的IT技术的人才培养方面，有相关的人才培养和试验班的建立。
我们认为WiMAX2有哪些需要研究的点呢？首先是高可靠性、低延时性，要得到相当的保证。刚才我已经给大家解释过，我铁路的通信业务不同于我们的公众业务，出现了丢包、误码，一般来讲客户可以忍受问题不大。但是如果行业出现了数据包丢了，或者是延时很大，会造成很大的安全事故。所以，在高可靠性和低延时的保证方面，是作为我们首要的研究点。
包括了如下的几个点，包括了快速的切换技术，大家知道WiMAX的技术在切换中间还会有一些连接的中断。包括了IP层的交换技术，还有快速移动下的高数据通信，还有对于不同业务的QoS的控制，这都是我们的研究点。目的是为了保证所有的铁路业务，都能够顺利地、可靠地到达目的地。
第二点，在铁路的环境下面我们怎么样建网？通常的搭建网络，可能很多方面是在城区或者是乡村，或者是室内的环境。但是铁路是在山区环境、隧道环境下，对于信号的传递可能有所不同。我们怎么样根据地形的要求和根据这些特点，来设定我们对于网络的研究方案，这是我们的研究点。
另外一点，铁路通常来说，我们会利用它的大覆盖的能力，实现一个站覆盖半径为3公里、5公里。在铁路通信方面，在车上的通信终端，就不能采用我们通常的USB的插卡方式，或者是用PC插槽，那个都不行，我们必须研究高可靠性的、支持大的通信距离的铁路的专用设备。还有铁路有振动或者是比较寒冷、比较炎热的工作环境，这也是我们探讨的铁路专用通信设备，是我们的研究要点。
还有我们的研究要点，是我们铁路专用的业务的开发，像我刚才所说的机车同步业务，还有专用的视频监控。刚才我讲的视频监控，比如说从司机监控前端的车站的情况，随着列车的运行，系统需要动态地把司机前方的画面是要更换的。你驶过去之后，这个系统要动态地切，切到他最新的情况，这个视频平台跟我们通常的视频平台有所不同。
还有我们刚才讲的列车的调度电话，如果我们在WiMAX上面来做，我们需要基于VoIP，我们怎么样实现它的组呼？怎么样实现它的一段区域内的广播？或者是怎么样实现根据一段区域内用户角色来确定我们的呼叫。这一些都是有别于我们通常民用网络的应用的平台，也是我们的一些研究点。
最后，我们还会研究WiMAX2的运维支撑系统，怎么样在统一的网络管理的构架下，让WiMAX2的网络和各项业务顺利进行，也是我们的研究点。
我们有一些研究进展，当前在实验室的环境，利用仿真的手段，构建铁路无线通信仿真的场景，从而得到各种各样的我通信效果，包括了丢包率、延时等等，包括理想的铁路和实际现场的铁路，我们都会对它进行研究。
其次，我们会在这个平台上面，把我们想要关注的业务进行系统还原的模拟，典型的是视频监控，比如说在网络参数的架构下，会有什么效果，比如说有丢包、乱序，什么样的方式才是我们WiMAX2的方式，这是我们的研究点。
走出实验室，我们计划在实地的环境下建立一个试验网。它的长度大概是20公里左右，然后是典型的平坦的平原，车速当前我们要求在80到100公里左右，典型我们试验的业务，就是刚才我所说的视频、语音和关键数据的传递。
我们对于网络期望的需求，包括了网络性能的参数，80到100公里的移动速度，10兆赫兹每扇区，连接是要大于等于99%，连接切换的丢失不能超过99.01%，以及切换是200毫秒。
我们和中兴、华为、西电、艾维通信等都有很好的研究，来进行我们WiMAX2的研究，这是我们和产业界的互动。
我们知道在台湾的工业技术研究院，是有着很好的在台湾高铁的研究项目，他们计划在高铁环境下是搭设WiMAX网络，我们在09年的4月底、5月初，我们开出了一个考察团到台湾跟大家的工业技术研究院的咨询所、晶片所，以及VMAX公司和台湾高铁等都做了访问，我们接下来会吸取他们在铁路方面的经验。
在现场方面我们调研了很多现场的铁路，然后在这里设计跟现场铁路包括WiMAX基站的搭建、覆盖、安装的方式，跟产业界都有着很好的沟通。
最后，我们希望如果朋友们有兴趣在构建WiMAX网络，然后在WiMAX2标准的研究，或者是在技术研究、平台的开发方面有相关的兴趣的朋友，都可以跟我们取得联系。
我的报告到此结束，谢谢大家！
