當前全球鐵路行業數字化轉型趨勢如何？這些趨勢又將如何影響行業發展？

全球鐵路行業正處於數字化轉型的關鍵時刻。尤其是出行即服務（MaaS）、綠色低碳、智能化等行業發展新趨勢，將帶動更多數字化轉型投資。

通過構建基於5G和物聯網(IoT)技術的網絡連接以及基於人工智能(AI)、大數據和雲的統一平台，鐵路行業可以提高運輸效率和安全性。然而，將這些新技術與服務場景集成是很重要的——甚至是必要的。

如何看待高速鐵路產業蓬勃發展需要更多先進的鐵路技術和創新?

對於未來的高鐵，或許我們首先想到的是更高的速度、更快的發車時間以及多地區、多地點建設高鐵基礎設施，讓我們可以輕松到達想去的地方。在這種情況下，我們需要改進調度系統，將軌道電路與無线通信結合起來。目前高鐵時速已達到350公裏/小時，下一步將進一步提高至400公裏/小時，甚至更高。部分地方發車時間縮短至3分鐘，從裏程來看，全球裏程已超過7萬公裏。

我們還可以根據上述行業趨勢進一步分析應用新技術的必要性。

綠色低碳

鐵路運輸主要採用電氣化牽引。所以，特別是與公路、航空運輸相比，其天生就具備必要的綠色產業特徵。而物聯網等新技術在行業中的應用，有助於降低車站、列車、機車的能耗，讓鐵路運輸更加綠色低碳。

智慧化

爲了讓鐵路運輸更加智慧，提高運輸效率、降低成本，我們需要收集更多的應用數據，建立統一的平台。因此，構建基於大數據和人工智能的統一平台成爲主要的技術選擇。雲技術用於使平台更加靈活、彈性和災難恢復能力。隨着越來越多的數據需要採集並發送到統一平台，智能網絡必然對網絡連接提出更高的要求，這將刺激5G、IP和OTN技術的發展。

移動即服務

MaaS 的本質要求與其他運輸模式集成。統一平台和基於5G的連接定位技術將使MaaS應用更加高效。

華爲如何構建面向未來的智慧鐵路網絡基礎的解決方案，以及如何保障鐵路服務的安全性、可靠性和穩定性？

火車比以往任何時候都運行得更快、更頻繁。各種現代鐵路服務需要更高的帶寬。同時，確保安全和順利調度需要低延遲和高可靠性。此外，傳統接口必須與新的基礎設施集成，同時物理隔離各種服務系統。 

華爲面向未來的智能鐵路解決方案專注於數字平台和網絡連接，並設計了一個專爲智能鐵路需求量身定制的全光網絡，它確保了鐵路服務的安全性、可靠性和穩定性。

圖片來源：華爲

華爲的單一網絡可以承載多種服務，例如PCM、SDH、OTN 和以太網，這些服務集中訪問MS-OTN平台。然後通過不同的交叉平面進行業務隔離，保證業務的安全。同時，華爲的MS-OTN通過擴展波長級硬管道支持大容量傳輸，提供穩定、低時延的傳輸。

鐵路的快速發展加速了线網向多线網的轉型，雲化智能服務和帶寬運營驅動骨幹網建設。骨幹網可以實現所有线路的互聯，骨幹OTN具有高帶寬、一跳連接的優勢。最後可以利用骨幹OTN資源實現帶寬運營。

未來鐵路移動通信系統（FRMCS）、IP和OTN網絡以及統一數字平台作爲信令、監控和數據採集（SCADA）等重要鐵路應用的承載網絡。這些應用進一步保障了鐵路運輸的安全性和高效性。

MS-OTN解決方案結合OSU（Optical Service Unit）如何降低鐵路行業二次網絡建設投資？

隨着高速鐵路建設的加快和數字化、智能化的發展，對帶寬、安全性、可靠性、時延等提出了更高的要求，而基於光業務單元(OSU)的MS-OTN解決方案是SDH的演進，繼承了SDH的特點，具有多業務接入、大帶寬、高安全性、高可靠性、端到端運維簡便等優點。最重要的是，它支持面向FRMCS 的下一代承載網絡，保證了鐵路的安全運營，減少了鐵路行業二次網建設的投資。

骨幹層

採用單波100G+，支持TB級擴展，容量可達8T+。在網絡拓撲和設備不變的情況下，可以通過持續擴容來滿足智能、雲業務發展或帶寬運營帶來的流量增長。避免重復建網，節省投資。

匯聚和綜合承載層

MS-OTN繼承了SDH的所有特性，同時具有MPLS-TP和OTN/OSU的能力。MS-OTN支持全球鐵路移動通信系統（GSM-R）和FRMCS的統一承載。當客戶從GSM-R向FRMCS演進時，只需在承載網中增加少量單板即可滿足業務需求。此外，OSU是新一代OTN小粒度時隙技術。具有粒度靈活、調度靈活、帶寬無損、硬隔離等特點。一張網絡支持當前和未來多種業務的融合接入，兼容未來業務發展。

華爲的全光網絡架構與傳統鐵路網絡有何不同，在支持智慧鐵路運營和提升整體服務質量方面有哪些關鍵優勢？

傳統鐵路網中，骨幹層採用10G DWDM技術，匯聚融合承載層採用SDH標准，區間站交換機多層組網架構。

但華爲全光網絡架構將骨幹層升級爲100G+DWDM技術，匯聚融合承載層採用MS-OTN，段站採用FTTM全光工業PON二層架構方案。

此外，在提升智慧運營和整體服務質量方面還具有以下優勢：

• 超高帶寬：單波速率從10Gbit/s到800Gbit/s，單纖容量達到96Tbit/s，高於行業標准42%。超高帶寬骨幹網不僅支撐智慧鐵路運營帶來的通信流量快速增長，還提供充足的帶寬運營，是新的業務增長點
• 靈活入雲：採用OSU技術，實現端到控中心一跳直達業務，具有極低時延優勢，支持多元化的智能鐵路業務應用
• 安全可靠：基於SDH、ODUk、DWDM硬管道技術，MS-OTN平台和全光工業PON支持波長隔離和時隙隔離，實現端到端隔離，承載ETCS、CTC、視頻等鐵路業務。 E2E方式，保障鐵路安全運營
• 平滑演進：MS-OTN平台支持SDH平面的GSM-R業務和MPLS-TP平面的FRMCS業務，保證業務平滑演進，保護客戶投資
• 簡化運維：與傳統網絡相比，全光網絡具有很大的技術優勢，同時保持了MSTP相同的運維習慣。此外，全光網絡支持骨幹層和承載層統一的設備平台，大大降低OPEX。基於iMaster NCE的新一代智能運維方法，實現網絡資源可視化、鏈路狀態可視化、故障智能預測，進一步簡化網絡運維。支持單纖雙向IEEE 1588V2技術，降低建設成本。

鐵路運營商在實施華爲全光網絡解決方案等先進技術時面臨哪些關鍵挑战？如何克服這些挑战？

華爲全光綜合承載網由三層組成：骨幹傳輸層、匯聚綜合承載層和段/站FTTM段/站接入層。實施挑战因所涉及的層而異。

骨幹層

如果客戶在沒有骨幹網的情況下建設OTN DWDM網絡，客戶將面臨波長規劃和光層鏈路調測的挑战。華爲OTN設備支持光層自動調測、光鏈路質量可視化和故障預測。大大降低光層鏈路調測難度，爲客戶在網絡規劃階段提供技術支持。

匯聚和綜合承載層

目前現網採用的是SDH網絡。當網絡演進到MS-OTN綜合承載網時，網管體系不變，保留SDH運維和網絡部署習慣。對於客戶來說轉換成本極低。

站間/站接入層

從使用交換機到使用光纖到機器（FTTM）全光工業PON解決方案，傳統的多層有源架構被更簡單、更綠色的無源兩層架構所取代。全光工業PON解決方案也面臨無源光功率分流部署的挑战，但華爲提供了自動化工具來應對挑战。通過該方案，運營商間年出貨量已突破1億，行業生態系統非常成熟。

與行業利益相關者的合作在加速此類技術的部署和採用方面發揮着多大的作用？這樣做可以帶來哪些好處？

華爲與全球多家設計院、咨詢公司和合作夥伴在全光綜合承載網方面進行了合作。設計院和咨詢公司爲客戶提供解決方案規劃和咨詢建議，合作夥伴爲客戶提供部署和運營服務。我們將加快華爲具有競爭力的全光綜合承載網解決方案在業界的推廣和應用，縮短SDH解決方案向全光綜合承載網的過渡周期，享受先進技術的紅利。

您認爲人工智能、機器學習和大數據等先進技術將如何爲鐵路行業的未來做出貢獻？

人工智能、機器學習、大數據等先進技術的部署都是基於海量數據。通過數據，可以根據業務場景定義或學習算法，以降低人工成本並提高生產力。

這些數據不僅來自車輛、機車和車站，還來自軌道旁的基礎設施，例如橋梁和隧道。與傳統的鐵路生產和管理方式相比，需要一個接入更靈活、帶寬更大、更安全、擴容更方便的網絡來傳輸和承載數據。基於IP over DWDM的架構是更好的選擇，其中光網絡是基礎。

展望未來，您希望看到全球鐵路行業有哪些潛在的發展和進步？

在鐵路客戶的實際數字化轉型中，我們可以看到歐盟和中國都在使用IP over DWDM網絡架構來建設ICT基礎設施。華爲全光網絡保障鐵路基礎設施安全可靠，支撐行業數字化轉型。

本文來源：https://www.intelligenttransport.com/transport-articles/147411/high-speed-rail-optical-network-technology/