2023铁路5G-R可视技术应用白皮书-宽带移动信息通信铁路行业重点实验室_41页_2mb

铁路5G-R可视技术应用白皮书总结

核心内容

本白皮书由宽带移动信息通信铁路行业重点实验室联合多家单位编写，旨在系统阐述铁路5G-R可视技术的应用理念、关键技术、应用体系及发展策略，推动5G-R在铁路领域的技术创新与行业应用。

主要观点

• 5G-R是铁路通信的重要演进方向：铁路通信从GSM-R向5G-R演进，5G-R具有更广泛的应用场景、更复杂的业务需求和更高的安全要求。
• “可视”是5G-R的重要基础：5G-R系统需实现“可视、可管、可控、可测、可靠、可信”目标，其中“可视”是实现其他目标的前提，不仅要“看得见”，还要“看得懂”和“更好看、交互更友好”。
• 可视化技术是实现5G-R应用的关键支撑：BIM、GIS、数据可视化、VR/AR/MR、数字孪生等技术被用于实现5G-R的多维度信息展示与分析。
• 可视化应用体系分四层：可视对象、可视技术、可视能力、可视应用，构建起5G-R全生命周期管理的可视化支撑框架。
• 5G-R可视化需求涵盖多个方面：包括网络建设、运维管理、业务应用和网络安全等，旨在提升铁路通信的效率、透明度和安全性。
• 可视化技术助力网络优化和安全管控：通过射线追踪、粒子系统、数据可视化等技术手段，实现网络覆盖、容量、服务质量、安全态势等的实时监测与分析。

关键信息

1. 网络建设可视需求

• 勘察设计：采用BIM+GIS技术进行三维展示，替代现场踏勘，提升效率。
• 施工培训：借助AR/VR/MR技术，实现高仿真培训和远程指导，提升施工质量。
• 设备开通：通过参数自配置、版本自动加载等手段，实现设备开通流程的图形化展示，便于核查和管理。

2. 网络运维可视需求

• 网络管理可视：支持物理与虚拟设备的图形化展示与操作，便于统一管理。
• 网络流量可视：利用数据可视化和DPI技术，实现流量分析与网络优化。
• 业务流程可视：通过可视化手段展示业务路径，便于故障分析与定位。
• 终端管控可视：基于GIS地图，实现终端位置、状态、安全策略的可视化监控。
• 统一运维可视：打破“信息孤岛”，构建可视化数据驾驶舱，提升全局运维能力。
• 网络性能与告警管理：实现网络性能指标的可视化监控，支持告警根因分析与干扰定位。
• 健康评估与风险预测：通过大数据与机器学习，实现设备健康状态评估与风险预测。

3. 业务应用可视需求

• 业务自助办理：提供网络能力查看、业务申请、状态订阅等可视化服务。
• 业务运行状态报告：支持多维度、多周期的业务运行统计与异常分析。
• 终端安全管控：对终端状态、异常操作进行可视化监控，提升终端安全防护能力。

4. 网络安全可视需求

• 内生安全可视：通过图形化展示网络架构、拓扑、安全设备等，提升安全防护与管理能力。
• 外部安全可视：监测网络边界安全、攻击行为、异常流量等，支持安全态势感知与响应。
• 安全环境模拟：构建5G-R网络靶场，支持攻防演练和安全能力评估。

可视应用体系

可视对象

• 设备设施：包括基站、网络设备、终端设备等。
• 逻辑资源：如网络拓扑、IP地址、网络切片等。
• 运维模式：包括运维流程、组织架构、权限管理等。
• 外部环境：如地形、电磁环境、基础设施等。
• 业务应用：包括调度通信、列控、养护维修等业务。

可视技术

• BIM与GIS：用于三维场景建模与空间信息展示。
• DPI与射线追踪：用于流量分析与无线信号传播模拟。
• 数据可视化：用于网络性能、服务质量、安全状态等的直观展示。
• VR/AR/MR：用于培训、远程作业指导、虚拟内容展示等。
• 数字孪生：用于全生命周期的仿真、诊断与控制。

可视能力

• 资源可视：包括网络资源、拓扑、终端等。
• 网络状态可视：包括网络性能、服务质量、告警等。
• 运维管理可视：包括运维流程、任务管理、作业监控等。
• 业务应用可视：包括业务开通、状态报告、终端安全等。
• 网络安全可视：包括安全态势感知、攻击模拟、安全防护等。

可视应用

• 网络建设：勘察设计、施工培训、设备开通。
• 网络运维：运行监控、性能评估、告警管理、健康评估。
• 业务应用：自助办理、状态报告、终端安全管控。
• 网络安全：态势感知、环境模拟、安全防护。

发展策略与建议

1. 深化研究：推动5G-R可视技术的深入研究，探索新需求与新场景，加强BIM+GIS和数字孪生等技术应用。
2. 标准引领：在5G-R标准制定中，从“可视”角度提出功能开放性、数据可视化和交互友好性等要求。
3. 数据融合：加强铁路通信数据治理与标准化，实现全生命周期数据融合与贯通。
4. 协同创新：鼓励产业链企业开发具有自主知识产权的可视化软件与平台，推动5G-R技术升级。

技术发展趋势

随着5G-R、大数据、人工智能等技术的融合，可视化功能将从基础图表向三维、虚拟现实、数字孪生等更高级形式演进，实现全方位的智能化可视功能，拓展更广泛的应用空间，提升铁路通信网络的综合管理能力与安全水平。