5G通信技術在城市軌道交通中的應用

王廣輝

摘 要：近年來，隨著我國科學技術水平的不斷提高，我國的5G通信技術逐漸覆蓋到各個范圍當中。而城市軌道交通作為交通行業發展中的重要部分，必須有效的對其進行相關管理工作，有效的借助5G網絡推動其發展進步。通過借助5G通信技術能夠在城市軌道交通中加快推進其體系的不斷完善與建設，同時還能夠加快通信效率，保障其正常運行。但是目前5G技術的應用只是其中一小部分，其中的優點還有待我們深入挖掘與提高。在此前提下， 本文對其進行相應的分析與探討。

關鍵詞：5G通信技術;城市軌道交通;運用

引言

軌道交通作為城市動脈和大眾化的交通工具，是國家關鍵基礎設施和重要基礎產業，對我國經濟社會發展、民生改善和城市安全起著不可替代的作用?！吨袊鞘熊壍澜煌ㄖ腔鄢擒壈l展綱要》指出，要利用云計算、大數據、5G等技術，構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的新一代中國式智慧型城市軌道交通。隨著對移動通信需求的持續增長，5G頻譜利用和能源效率將大大提高，在傳輸延遲、可靠性、安全性和覆蓋范圍方面實現更大的性能改進，并在城市軌道交通車地通信、運行監測、網絡覆蓋、大數據分析等復雜場景數字化應用將不斷深入，成為實現城市軌道交通智能化的重要支撐。

1 5G 技術簡述

1.1 5G詳細介紹

隨著移動通信技術要求的不斷提高，新一代移動通信技術體系—— 5G將在未來兩年內逐漸商用。屆時，按照以往發展的規律，5G將在幾個層面的特性上取得進步，特別是頻段利用率和能耗水平將大幅提升，促使傳輸速度和資源利用率出現一個數量級的提升。此外，5G在傳輸時延、穩定性、安全系數、覆蓋能力等方面都會有很大的提升。5G移動通信技術體系的主要用途也將進一步擴大，將增強端到端（D2D，Device-to-Device） 通信的作用，同時提高對大量數據以及機器對機器（M2M，Machine-to- Machine）通信的支持能力，進而推動未來物聯網總體目標的完成。5G不僅讓用戶體驗更好，而且可以滿足大量領域和不同用途的特殊要求。

1.2 技術優勢

根據目前的研究成果，5G將通過多種新技術、新方法來改善互聯網的特性，擴大互聯網的作用，如高頻數據通信、大規模陣列天線、新型接入技術、新型多載波通信技術、雙工、D2D通信、聚合互聯網、新型互聯網架構等技術特征。根據這個技術性，完成從4G互聯網到5G互聯網的飛躍。5G 還增強了D2D通信的作用。它是一種設備到設備的直接通信技術，可以緩解通信基站的壓力，減少通信延遲。與蜂窩通信相比，D2D通信僅占用一半的頻段資源。此外，對于距離較近的用戶，使用D2D通信可以降低傳輸輸出功率，節約能源消耗。此外，5G在安全系數和穩定性方面也明確提出了更高的規定。5G的關鍵特性提升有利于提升城市軌道交通通信系統的特性。

2 城市軌道交通中傳統通信技術存在的問題

在城市軌道交通中，傳統通信技術的應用存在一些不足之處，傳統的無線通信技術主要為WLAN、LTE，在設備選型時，需要對各項業務進行評估后再選擇。其中，LTE能夠滿足智能運營維護、寬帶視頻、多媒體集群等業務要求，是軌道交通行業發展的熱點。WLAN可以應用在移動辦公、智能運營維護、服務型業務、寬帶視頻等領域，在軌道交通中的應用也已經成熟，但是，頻段之間容易發生信號干擾，安全性還有待提升。在很長一段時期中，我國城市軌道交通是多種技術并存，傳統的通信技術存在諸多問題，影響了軌道交通業務的發展，其建設和維護成本相對較高，缺乏良好的抗干擾能力，傳輸速率也具有局限性，無法支持高速運行和智能化發展。在這一歷史背景下，需要讓城市軌道交通朝著穩定傳輸、更高移動性、多樣化應用方向發展，以更好地滿足人們的智能化體驗，而傳統的技術很難達到這一要求。

通信技術已經成為解決城市軌道交通問題的實用技術，能夠縮短信息傳輸時間，確保信息傳遞的可靠性、及時性，還可以創建物聯網，讓用戶通信不再單一局限在某個區域，能夠有效提高運營效率，其中的D2D通信功能可以減輕基站負擔，有助于城市軌道交通系統的穩定、安全運行。

3 5G通信技術在軌道交通的具體應用

3.1 列車的安全高效運行

目前我國的軌道交通智能化方面逐步由傳統的控制管理向智能工程型轉化，并通過采用智能算法與云數據技術來加強對于列車以及運行的管理控制。對于智能列車來說，可以通過車載的終端來實現自動駕駛或者是輔助駕駛功能，對于練車群的管理來說，需要通過智能中心管理來完成相應的行車計劃，加強對于整個階段的運行管理。另外，對于列車運行過程中的視頻語音通信來說，需要滿足列車運行同控制間的語音調度、廣播通信等對通信系統網絡的低時延、低帶寬要求的需求。另外可視化行車環境技術對于網絡帶寬的要求非常高，只有這樣才能夠滿足可視化控制列車軌道運行的要求。超高清可視化視頻業務，這項技術對于網絡帶寬的要求同樣非常高，需要延遲較低，而且能夠滿足列車視頻監控圖像的傳輸，以及控制中心流媒體下行播放功能。通過應用5G技術能夠有效的提升列車運行中的數據通信效率，減小列車之間的通信延遲，從而可以有效縮短列車之間的運行間隔，提升運行效率。另一方面通過應用武器技術的先進信息傳輸技術能夠實現更快更大的數據信息傳輸，同時保障網絡連接的安全性能， 使得列車之間的信息交互更加準確快速，管理控制中心能夠及時地獲取列車位置，從而為列車的安全運行提供更加堅實的技術保障。

3.2 在綠色通信中的應用

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，我國在實際進行通信技術發展過程當中不可避免的浪費了一定的資源。為了有效保障我國的可持續發展，必須有效的改變這一現狀。而城市軌道交通在具體發展過程當中作為我國的主要產業，在具體發展中也應當注重對生態環境的保護，減少不必要的資源浪費，有效的借助5G網絡對網絡系統進行不斷優化，借助相關通信功能實現降低能源消耗的具體作用。這樣一來，在其系統的不斷優化下，城市軌道交通能夠得到良好的發展，同時也能夠避免資源浪費。

3.3 5G技術在智能出行中的應用

在人工智能和大數據迅速發展的時代背景下，智能出行成為一個重要的發展趨勢，得到了人們的關注和認可。利用5G通信技術，能夠滿足實時車輛搜尋的要求，并且還可以查詢到附近的商業網點設施和車站人流量， 做到旅客出行的全覆蓋，滿足了各個環節智能化工作的要求。通過5G通信技術的應用，能夠采用人臉識別、二維碼識別的方式自動驗票，針對不同的行程做出票務結算，并且利用大數據來感知旅客要求，提供智能化交互體驗，做到了精準一對一服務，大幅提升了人們出行的舒適度，也進一步優化了通行效率。

結束語

5G通信技術在城市軌道交通中的應用，是推動城市軌道交通以更加自動化技術、智能化系統、標準化、專業化、標準化、綠色發展的核心技術，可以合理提高城市軌道交通通信的協調能力、時效性和完整性。對此，在實施創新驅動發展戰略中，結合5G通信技術的認知能力，對其在城市軌道交通中應用的可行性分析，以及不斷的產品開發和實踐，推動其在交通通信領域的應用具有一定的必要性和重要性。

參考文獻：

[1] 毛磊，翟浩杰，尹尚國.5G在軌道交通行業的應用探討[J].移動通信，2020.

[2] 黃霽.5G無線通信技術在城市軌道交通中的應用探討[J].都市快軌交通， 2019，032（005）：33-37.

[3] 張澤馳.城市軌道交通中5G通信技術的運用探討[J].通訊世界，2019，（6）：22- 23.

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