“东南亚地区第一条高铁——雅万高铁正式启用！”“很平稳，很舒适！”

“这条具有里程碑意义的高铁名叫‘Whoosh’，用印尼语讲是省时、高效、先进的意思。”

……

10月2日上午，北京交通大学电子信息工程学院院长、教授艾渤的手机屏幕上，一条条振奋人心的好消息不断传来。而在遥远的印度尼西亚首都雅加达哈利姆高铁站内，掌声和欢呼声此起彼伏。

历时8年建设，这条连接印尼首都雅加达和旅游名城万隆的雅万高铁终于正式启用。作为东南亚地区的第一条高速铁路，雅万高铁全长142.3公里，最高运行时速350公里，将来往两地的通行时间从3个多小时缩短至40多分钟，对当地民众的出行乃至经济发展都具有举足轻重的意义。

这也是中国和印尼共建“一带一路”的旗舰项目，是中国高铁首次全系统、全要素、全产业链在海外落地。

而在中国高铁成功驶向海外的背后，艾渤团队创新研发的移动通信网络技术功不可没。

艾渤

团队学生参与野外测试调研

在印度尼西亚普哇加达拍摄的一列行驶中的雅万高铁高速动车组（无人机照片）。 新华社 发

让世界感受“中国速度”

在位于北京交通大学思源楼9层的先进轨道交通自主运行全国重点实验室里，数台电子设备隆隆作响，正在一刻不停地收发信号、传输数据。穿过这些“大块头”，记者在实验室的角落见到了艾渤，他正俯身蹲在一台标有“宽带无线网络仿真系统终端-2”的机器前，检测设备运行情况。

“我们在这台机器上配备了最新的移动通信网络技术，可以实时模拟高铁核心网、基站的运行，用来发射和接收信号。”艾渤一边扭动插头，将机器上错综复杂的线路一根根捋顺，一边观察旁边屏幕上的数据变化，“成千上万的信号从这里被发射出去，再通过线路传输回来，如果中间出现任何故障，就要对通信网络内的线路进行检测，排查问题。”

信号的一发一收，看似简单，却对高铁的安全运行起到了至关重要的作用。

“高铁运行，不光有大家所能看到的铁轨和列车，高铁沿线还有一张精密的通信网络，缺了它，列车就无法行驶。”艾渤这么说并非夸张，他在电脑上找出一张信号传输的数据图，上面一根根曲折起伏的线条有点像心电图，“高铁在高速运行时，受到地形地貌等环境因素的干扰，信号中断的情况时有发生。你看，中间的空白处就代表信号断线了，如果1秒钟后信号还是没过来，系统会自动重传；重传几次后如果依旧失败，系统就会默认信号传输出现问题，作出‘降级降速’的决定。如果这一问题持续出现，列车就会不再受司机的人为控制，逐渐停下来。”

艾渤从高铁的运行原理讲起，向记者一一科普——列车运行除了需要司机掌舵，还必须有一套控制系统，相当于列车的大脑和中枢神经。而“大脑”发出的信号和指令如何被传输和接收呢？这就需要通信系统，在信号的发出方和接收方之间建立一座“桥梁”。

每条高铁线路都需要这样一个专用的通信网络，来传输列车的运行控制、行车许可、速度及位置等安全信息。“我们就是做这个专用通信网络的。”艾渤说。

自2017年9月起，北京交大联合中兴通讯、中国铁路设计集团有限公司以及印尼万隆理工学院等国内外企业及院校，共同开展了名为“面向印尼高速铁路的移动通信网络理论技术研究与示范应用”的国际科技创新合作项目，艾渤担任项目负责人。

雅万高铁建成前，连接两个城市的是一条修建于100多年前的老旧铁路，时速仅50多公里。艾渤回忆，“前期调研中，我们曾和当地人聊天，在他们的印象里，乘车途中充斥着‘吱呀吱呀’的异响，这说明此前的铁路还比较落后。”

从雅加达到万隆，雅万高铁需要穿过被印尼人称为“众神居所”的独特区域。这里是环太平洋火山地震带的活跃中心，在以多火山著称的印尼，这个区域的火山分布比其他地区更为密集。

“中国是一个地质地貌多样的国家，被誉为‘地质博物馆’。但所有这些我们见过的地质里，唯独没有火山灰堆积地质。”艾渤皱着眉头说。雅万高铁沿线复杂的地貌环境，成了摆在团队面前的一座大山。

“移动通信中最关键的是信息的可靠传输与接收，不同的地形地貌、气候等地理环境因素影响着‘信道’，会对电磁波传输的路径造成较大影响。”他说，最要紧的，是先搞清楚雅万高铁沿线的电波传播和信道特征，建立起适合当地地理和环境特征的信道模型，才能有效评估相关传输技术。

几年来，艾渤带领团队师生多次奔赴当地，在铁路沿线扛着无线信道模拟器和射线追踪工具箱等设备，不断发射、追踪电磁波射线，重构高铁沿线环境，只为建立一个适合当地的信道模型。

漫长的火山喷发历史塑造了复杂莫测的岩层走向，也让实地调研工作变成了“拆盲盒”。艾渤曾听施工人员讲，就在他们结束某次现场勘探的几天后，铁路的二号隧道突发涌泥，泥流击穿隧道壁喷涌而出，一泻百米，“现场实验显示，岩层开挖暴露后，不到30分钟就像‘渣渣’一样掉下来。”他说，惊险的情况时有发生，但勘探工作却不能停，“因为搞科研如果没有实践数据作支撑，只能算是纸上谈兵。”

信道模型建立后，还要回到实验室通过软件对各种传输技术进行评估和验证。为此，团队创建了一个半实物仿真验证平台——可模拟500公里时速、上千副天线的高速列车运行环境，移动通信网络技术要先在验证平台上过关，才可能被应用于高铁。

在共建“一带一路”倡议提出十周年之际，这座承载着中印尼两国友谊的标志性工程正式开通运营，也让世界看到了中国高铁的“加速度”。“雅万高铁的开通是一个良好的开端，期待中国更多的先进技术能走出去。”艾渤对此充满信心。

“常常看见凌晨四点的北京”

谈及与通信领域的结缘，艾渤笑着打了个比方——“这是一部坏小孩逆袭记”。父亲是西北大学物理系研究生，母亲毕业于北京协和医学院，出身于书香门第的艾渤三岁便会读英文书信，小小年纪就被父母寄予了厚望。

可青春期的孩子难免叛逆，中学时期的他因贪玩，成绩一落千丈，在高考中勉强被一所武警部队院校录取，学习通信专业。然而，正是这段军旅生涯，彻底改变了艾渤的人生，为他烙上永不褪色的军人特质。

刚进入部队的艾渤，就因和班长斗气，差点被劝退。“愣头青，看什么都不服。你瞅瞅，这个就是当时留下的。”艾渤向记者亮了亮手指上一处已经愈合的伤疤。回忆起年少轻狂的自己，他脸上浮现出一抹难为情的笑容。

然而，也正是因为这种“不服气”的劲头，让艾渤在军体拳、射击、攀岩等各种体能训练中崭露头角，逐渐从大家眼里的“坏孩子”转变为“排头兵”。武警部队院校，全军事化管理，普通学生眼里的“魔鬼”军训变成了日常——“光是练队列就能练一年，一次正步走训练，手放在胸前一端就是十几分钟，偷懒的话罚的时间更长。”

1999年，在军队磨砺了近10年的艾渤考上了西安电子科技大学研究生，专业方向为信息通信。2007年，博士后出站的艾渤来到北京交通大学，进入无线通信专家、轨道交通控制与安全国家重点实验室通信方向首席教授钟章队的科研团队。

“每天早晨六点，就像听到军号吹响一样，他会按时起床工作。”在钟老师眼里，这位年轻人刚进入团队，就表现得与众不同——“进入状态特别容易，做事不用动员。”

从部队里带出来的不服输的习惯，也被艾渤“移植”到了科研工作中。

列车高速移动会引起信道的非平稳性，这是国内外专家都急于解决的难题。谁先攻克这一难题，就会为本国的轨道交通事业发展赢得先机。

为了寻找答案，艾渤带着6名博士研究生于2010年夏天出发，走访全国3家铁道勘察设计院，跨越9座城市，调研范围覆盖5条高速铁路、行程超过5000千米。长途跋涉，只为拿到高架桥、隧道、路堑、横跨桥等高速铁路复杂场景下的第一手研究数据。

从北京北站出发，沿途经过北京地区的清河站、沙河站、昌平站、八达岭长城站等，进入河北省怀来、宣化等地，最终到达张家口站，在京张高铁沿线的一个个途经点上，艾渤团队留下了密密麻麻的足迹。在这里，他们开展了大量细致的无线信道建模工作——通过实地测量，为每个点位建立模型，预测信号电波传播特征，从而设计出适合各个点位的通信系统，攻破“信道的非平稳性”难题。

艾渤从电脑中找出两张当时的工作照：一张是在北京北站，团队将两台电脑和近10台不同功能的信号传输设备搬进站台，电脑屏幕上，一串串数据代表了信道测量正在进行；另一张照片上，戴着白色安全帽的团队成员站在铁轨上，眼神齐刷刷地聚焦在测量信号的手持设备上。

两张照片的共同点在于：背景一片漆黑。“测量工作几乎都在零点之后进行，”艾渤解释，实地测量对周围环境要求极高，需要信道在一段时间内保持相对静止，才能获得准确的数据。“要把外界干扰降到最低，比如，车站内不能有旅客移动，就连测量人员移动所产生的‘风吹草动’，都要尽量避免。”

因此，团队成员昼伏夜出，常在深夜一两点到达现场，赶在早晨第一班客运列车运行之前，紧锣密鼓地开展布线、测试等工作。“赶上冬天，也要冒着刺骨的寒风工作。”当初的情景，艾渤至今难忘。

“以前总在网上看到鸡汤文章里写道：你见过凌晨四点的北京吗？我的答案是：我不仅见过，还时常在寒风中见过，一待就是很长时间。”艾渤笑着说。

一句轻描淡写的玩笑话，饱含着科研工作者的酸甜苦辣，而一次次付出，也为艾渤团队在研究道路上筑起了一块块“基石”。

基于在京张高铁等多条高速铁路沿线实地测量的大量数据，团队创新性提出了高速移动复杂场景无线信道测量准则与方法，以及符合信道非平稳特征的方向性信道建模方法等，无线信道建模成果也被运用到我国多条高铁线的实际建设中，为通信网络的优化提供指导。

做世界铁路通信的“领跑者”

当前，我国已建成世界上最现代化的铁路网和最发达的高铁网。由“跟跑”到“并跑”再到“领跑”，近年来，“中国智慧”不断推动全球轨道交通大发展。

“大数据和人工智能是交通迭代升级的关键。”在艾渤看来，信息时代，计算与交通融合趋势凸显，发展前沿交叉学科势在必行。“我们的科研也必须跟紧时代的脚步，造最聪明的车，建最全能的车站，搭最智慧的路。”

艾渤介绍，其实高铁沿线的通信网一共有两张——专用移动通信网和公众移动通信网，“顾名思义，一个是给高铁接收专用信号的，在雅万高铁的建设中，我们主要做的就是这类网络技术；另一个是给乘客用的，涉及轨道交通出行的各个方面。”

比如，京张高铁要穿过漫长的山洞隧道，列车内通信信号依旧传输平稳，乘客上网畅通无阻，一部高清电影能在2秒内下载完；轻点手机屏幕，一键便能生成涵盖线路组合、餐饮预订、住宿安排等全流程的出行决策；在北京南站，乘客可实现无感出行，一张脸刷遍通关、支付等交通服务各环节……艾渤说，这些已经走进现实的智慧交通5G应用场景，背后都缺不了移动通信技术的支持。

“很多人认为5G的特点就是比4G网速快，这种理解过于单一。”艾渤解释，5G和4G相比，最大的特征在于前者可针对特定场景和需求，与不同的场景和业务融合，发挥更多优势。

早在2014年举行的一场研讨会上，艾渤就创新性地提出了将5G技术应用于轨道交通领域的想法。2015年，钟章队就带领团队开始了轨道交通5G技术的研究，专注“5G+车站”“5G+列车”等场景的应用。

5G有多厉害呢？当年，团队带头人钟教授将其概括为“大带宽、海量连接、高数据传输速率以及超可靠低时延”。他预测，这样的技术特征将在交通、医疗、农业、能源、金融等许多领域发挥巨大作用。

于是，团队瞅准5G发展时机，首次提出了5G-R（5G for Railway）的概念——简单来说，就是应用于铁路运输行业的5G技术，打造能达到适合列车高速移动状态及复杂场景、保障可信性、持续在线可靠传输等严苛性能指标的移动通信技术。其核心技术包括：5G-R业务模型和网络架构、毫米波大规模天线阵列信道测量与建模方法、移动性网络技术、机器与机器通信、铁路沿线及车载边缘计算……在这些听着特别拗口、深奥的专有名词背后，是一段段以10多个小时车程为单位的漫长旅程。

实地场强测量，是团队在京沪高铁、郑西高铁等铁路线启用前需要完成的一项任务，“简单来讲，就是对高铁全程的信号强弱做测试，以优化网络通信技术，加强信号强度。”艾渤回忆，从起点到终点，测试列车会一直往返运行，最高时速基本保持在350公里左右。测试团队一般早晨6点从始发站上车，等到再回到起点下车时通常已经到晚上七八点钟。“有些时候，我们发现信号在路途中出现了问题，会立刻下车，坐最近的一班车回去，一天来回四五趟也是常事。”

一次次往返奔赴，换来的是累累硕果：京沪河北段5G专网率先开通，让更多的乘客在享受高铁便利的同时，也能得到更好的网络体验，助力京津冀交通一体化；作为世界上首次在大面积湿陷性黄土地区修建的高速铁路，郑西高铁通信工程采用了光传输、电话交换及接入、数据网、铁路无线专用移动通信等先进系统，为高铁各类应用业务提供了综合的通信和传输平台……

经过十余年的不懈努力，我国高速铁路通信理论研究已“领跑”国际。当下，关于第6代移动通信系统（6G）的研究如火如荼，艾渤团队抓住这个机遇，正在致力于将6G技术运用到交通通信领域，力争让中国高铁在技术、安全、速度等方面更具优势。

科研无止境。艾渤说，在轨道交通通信领域，他和伙伴们还有很长的路要走，还会有更多的“惊喜”呈现给大家。