5G通信在城市軌道交通的應(yīng)用

朱 廣，柏 佳，唐佳績(jī)

（成都理工大學(xué)，成都 610000）

目前，5G通信在我們生活中應(yīng)用得愈發(fā)廣泛，人們習(xí)慣于利用手機(jī)和電腦與外界交換信息，足不出門(mén)便可盡知天下事。如今，5G技術(shù)更是應(yīng)用到了城市軌道智慧交通中。從各個(gè)角度來(lái)看，5G技術(shù)是各方面都得到了顯著提高的通信技術(shù)。與此同時(shí)，新興的城市軌道交通也逐漸趨于安全、可靠、方便。這里面，城市軌道交通通信系統(tǒng)是核心所在，是其大腦，其中包含車(chē)輛運(yùn)行控制信息的傳輸、設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息等所有重要數(shù)據(jù)。這便需要移動(dòng)通信技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用可以深入達(dá)到新的水準(zhǔn)。

1 5G通信關(guān)鍵技術(shù)

一般，5G通信技術(shù)多適用于以下幾種環(huán)境：第一，超高速的場(chǎng)景，比如火車(chē)在告訴行駛狀態(tài)下需要將本身的實(shí)施情況傳送到控制中心，用來(lái)確保其正常工作；第二，可以在大規(guī)模人群環(huán)境下應(yīng)用，比如在人口相對(duì)較多的地鐵當(dāng)中，數(shù)萬(wàn)人一起參與活動(dòng)的環(huán)境，并且可以與外界溝通正常；第三，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、甚至罕有人跡的地區(qū)也能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。這就是所謂的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)時(shí)提供高效可靠的連接，甚至能夠在信號(hào)覆蓋的邊緣地區(qū)連接到網(wǎng)絡(luò)，無(wú)處不在的對(duì)象通信可以達(dá)到對(duì)象之間的通信，也就是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。

5G通信可以在以上場(chǎng)景中得以應(yīng)用重點(diǎn)是依靠以下四項(xiàng)重要技術(shù)，分別是：密集異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的部署、D2D通信、大規(guī)模MIMO以及綠色通信。

2 城市軌道交通中的通信

因?yàn)樵阼F路系統(tǒng)中采用衛(wèi)星來(lái)通信的辦法無(wú)法徹底適用于許多地下或高層建筑之間的城市軌道交通系統(tǒng)，由于車(chē)輛在地下以及大型建筑周?chē)\(yùn)行的時(shí)候所接收的消息并不是一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)，因此有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)收消息不及時(shí)，甚至出現(xiàn)消息斷連接受的情況。迄今為止，從WLAN技術(shù)到3G通信，再到4G通信，這無(wú)一不說(shuō)明我國(guó)的城市軌道交通中應(yīng)用的無(wú)線通信技術(shù)正隨著我國(guó)無(wú)限通信技術(shù)的迅猛發(fā)展而不斷更新。目前，我國(guó)應(yīng)用于正在建設(shè)的城市軌道交通線路的通信技術(shù)大多為4G技術(shù)。然而，我們有理由相信，經(jīng)過(guò)不懈的努力，在未來(lái)的市場(chǎng)上，無(wú)線5G通信技術(shù)將會(huì)應(yīng)用在城市軌道交通上。

我們把承載城市軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)等信息的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為城市城市軌道交通通信系統(tǒng)。根據(jù)不同的分類(lèi)方式，我們可以利用不同的分類(lèi)方式將城市軌道交通分類(lèi)：不同的傳輸介質(zhì)可以將其分為無(wú)線通信和有線通信。不同的傳輸內(nèi)容可以將其分為控制信號(hào)通信，數(shù)據(jù)通信，語(yǔ)音通信，傳輸調(diào)度通信，調(diào)度、圖像通信等。

3 如何將5G應(yīng)用于在城軌通信

3.1 如何應(yīng)用5G

我們可以通過(guò)5G通信技術(shù)的小蜂窩技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)提高地面通信和列車(chē)之間的信息傳輸帶寬的目的，從而降低車(chē)輛傳輸網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間延遲，實(shí)現(xiàn)每個(gè)小蜂窩的覆蓋區(qū)域窄化，在車(chē)輛經(jīng)過(guò)的軌道上大量分布地布置小蜂窩。用來(lái)提升接入傳輸效率與網(wǎng)絡(luò)容量，以達(dá)到迅速發(fā)展的效果、城市軌道交通通信發(fā)展的需要。

針對(duì)下一代想要實(shí)現(xiàn)的列車(chē)與列車(chē)之間的通信，為了滿足多數(shù)據(jù)時(shí)效性強(qiáng)、安全指數(shù)高的標(biāo)準(zhǔn)，5G通信技術(shù)中使用的5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還可以給車(chē)輛給予連續(xù)的、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)而經(jīng)由D2D通信在終端之間直接傳輸數(shù)據(jù)，便可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與車(chē)輛之間信息交互的能力。此外，我們可以通過(guò)5G通信實(shí)現(xiàn)更快的傳輸速度和更高的帶寬，從而在確保傳輸延遲非常低的情況下，共同實(shí)現(xiàn)不一樣可靠級(jí)別的信息傳輸。

3.2 應(yīng)用5G存在的問(wèn)題

（1）目前，5G通信技術(shù)特有的5G超密集網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與多網(wǎng)絡(luò)處于共存的狀態(tài)，與此同時(shí)5G通信的使用應(yīng)當(dāng)具有足夠用于5G通信的專(zhuān)用頻譜。然而，現(xiàn)如今大家還是處在頻譜資源稀缺的時(shí)期，有效的分配利用只可以對(duì)少量的頻譜實(shí)現(xiàn)。

（2）5G通信的主要通信方式是從設(shè)備到設(shè)備，主要對(duì)降低干擾程度，有效節(jié)約資源、增加傳輸速度、減少運(yùn)營(yíng)成本等角度有巨大的貢獻(xiàn)。然而，如何在從設(shè)備到設(shè)備的通信方式下實(shí)現(xiàn)和蜂窩通信共享資源，應(yīng)當(dāng)通過(guò)正交或是復(fù)交的方法實(shí)現(xiàn)，以及如何增強(qiáng)D2D通信的可靠性與安全性等，這都是令人深思的問(wèn)題。

（3）同時(shí)，如何確保5G通信技術(shù)利用的大規(guī)模MIMO在有限的信道中，傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)相互之間不會(huì)產(chǎn)生干擾也是目前亟待解決的問(wèn)題之一。

（4）在我們視線更加迅捷可靠的通信的同時(shí)，從綠色通道的角度出發(fā)，如何實(shí)現(xiàn)資源的低消耗也值得思考。

（5）解決兼容問(wèn)題迫在眉睫。如何對(duì)目前的4G通信進(jìn)行更新，讓其與5G通信兼容，并具有更低的通信模式。當(dāng)5G通信突然出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以轉(zhuǎn)移到另一種模式，使轉(zhuǎn)換時(shí)間最小化，避免列車(chē)緊急制動(dòng)，優(yōu)先處理列車(chē)運(yùn)行等高優(yōu)先級(jí)事件。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了5G通信的關(guān)鍵技術(shù)和在城市軌道交通中應(yīng)用的需求，細(xì)致的闡述了5G通信應(yīng)用在城市軌道交通中的一些地方。目前，5G通信飛速發(fā)展，主要展現(xiàn)出其高速率、高安全性、高可靠性的特點(diǎn)。對(duì)于我們打造更加快捷高效、方便舒適的城市軌道交通出行環(huán)境，5G通信必不可少。