5G通信技術在城市軌道交通中的應用芻議

張啟明 張璇予

【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? ? 系統

引言：

在過去的通信技術應用當中主要是以4G為主，而隨著5G技術的出現與普及，其在各個領域得到了廣泛應用，并且相比于4G技術來說，其優勢更加突出。對于城市軌道交通行業來說，它必須有效的借助相關通信技術進行有關信息服務，而5G通信網絡技術的應用使得該行業得到了更加穩定的發展，有效的進行相關服務工作。但是5G技術其中所存在的優勢還有很多，我們對其技術的應用還不夠深入，因此，如何才能夠有效的應用其相關技術確保城市軌道交通行業的進一步發展與建設成為目前發展中應當重視的問題之一。

一、5G通信技術基本概述

近年來，隨著科學技術水平的不斷發展，我國在具體建設通信技術方面也取得了一定的成果。目前，我國普遍使用的通信技術仍舊為4G技術，但是5G技術已經逐漸普及，并且在一部分地區得到了廣泛應用，并且由于5G網絡的優勢，其在發展過程當中也逐漸被商用，并有效推動了相關產業的建設與發展。5G技術實際上就是對4G技術的創新與變革，以4G技術為基礎進一步提高通信速度與效率等方面內容，從而出現了5G通信技術。對于5G技術來說其在具體應用的過程當中其技術要求相比于4G來說更好，能夠將各種技術進行整合與轉化。以其中的正交頻分復用技術為例，其在具體應用中能夠將通信信號進行不斷疊加，保障通信信號的正常傳輸工作，能夠有效實現多路傳輸，更好的滿足人們對網絡通信的要求。除此之外，通過借助該技術還能夠有效的開拓數據通信，建立通信網絡系統，使得通信容量不斷增多。當然，這種技術只是5G通信技術當中的冰山一角，其中的各項技術都能夠有效的發揮自身作用來推動我國各領域的工作建設，保障我國社會經濟穩定發展。通過對我國5G與4G通信技術的對比我們可以發現其在具體發展過程當中有效的改變了4G網絡性能不夠穩定，功能不齊全等方面的問題，在4G網絡的基礎上有效創意各種通信技術實現通信技術的創新與進一步發展。其中5G技術當中的 D2D 通信功能可以實現設備之間的通信，不需要借助其他中間媒介進行信息傳輸，可以直接實現信息傳輸工作，這種功能的實現在一定程度上減少了信息傳輸延時等方面的問題，并且這種通信技術相比于蜂窩通信技術來說其頻譜占用資源空間也相對減少，可以節約資源空間。除此之外，如果兩個距離相對較近的用戶借助D2D 通信功能能夠達到降低能源消耗的具體作用。同時，5G通信技術也趨向于穩定化方向發展。這些通信技術的發展與創新在具體應用到城市軌道交通技術當中時都能夠有效保障其更進一步發展。

二、城市軌道交通中的通信分析

通過對我國的城市軌道交通系統進行相關分析，我們可以發現目前的系統當中其通信技術仍舊存在不穩定，概括范圍不夠全面等問題。一般來說，目前的衛星通信只能在較小范圍的軌道交通中得到有關應用，對于一部分低高層建筑中的交通中難以發揮其重要作用，容易出現信息數據不穩定等現象。并且，在低高層的軌道交通系統當中，車輛行駛過程中可能會出現信息數據接受延時更甚者還會出現信息數據斷裂等狀況。

縱觀我國的通信技術發展歷程，我們可以發現無論是從wlan技術還是如今的4G通信技術和5G通信技術，隨著其通信技術水平的不斷提高，城市軌道交通建設工作成效也隨之提升。目前5G通信技術只是在少部分軌道交通系統當中得到了相關應用，其應用尚不普及，但是相信在未來的建設當中，5G技術將會被全面應用在相關領域當中并取得良好效果。

三、5G通信技術在城市軌道交通中的應用

通過上述分析，我們可以有效的了解到5G通信技術如果在城市軌道交通系統當中得到了廣泛應用，那么將會極大的推動我國交通行業的發展與進步。并且我們同時針對4G技術與其進行有效對比，發現5G通信技術當中的技術創新能夠更好的滿足信息數據的傳輸工作，同時還能夠從各方面推進城市軌道交通體系的進一步完善，那么以下通過介紹與分析5G通信技術在軌道交通當中的具體應用體現幫助我們進一步了解其發展方向。

3.1 在高速通信中的應用

通過對我國目前的城市軌道交通系統進行相關分析我們可以發現，一般情況下其主要使用LTE-M 系統進行相關工作，而這一系統的應用需要受到頻段限制，通常處于 1 785 ～ 1 805 MHz ，但是這一頻段還非常容易受到其他地區的資源使用的限制，通常情況下只按照10? MHz的頻率進行軌道交通運營工作。并且，為了保障信息系統的信息傳播功能的實現，還會將寬帶分為兩種冗余方式進行有關工作。在此前提下，數據通信模式的數據吞吐量平均為上行通信3.3，下行通信吞吐量平均為8.4。雖然目前對于調度工作沒有具體要求，但是按照常規操作來說，單路高清視頻必須小于 4 Mbit/s（H.264）。在此基礎上，我們可以發現10? MHz的寬帶在分為A，B兩種冗余方式之后根本難以有效滿足相關工作需求。例如，在同一小區內，多輛車輛要進行多列圖像傳輸和通信傳輸，一個網絡系統不能接收多列車輛，工作擴展有限。因此，為了有效解決這一問題就需要5G通信的應用。

5G通信技術有多種技術，可以提高頻率效率，比起現有的寬帶，可以提高通信速度。5G通信技術又包含了更為高級的頻段，可以消除以往頻率資源的稀薄，實現高速和短距離通信。利用各種技術，頻率效率可以比4G通信提高5至10倍。因此，5G通信技術不僅可以通過單一網絡統一傳送多個數據，而且還可以添加多個HD錄像帶，簡單化新的線路網絡設計方式，保障以后的維護工作順利進行。5G通信的普及，既能減少城市鐵路周邊的工程量，又能保證空間改造和施工。

3.2 端到端通信

目前，在CBTC控制列車的系統中，為了防止列車運行的老化及停止，在列車運行線路上，一般來說，會將寬帶分為A和B兩種冗余方式進行通信工作，并且這兩種通信網絡之間相互獨立，相互進行通信。但是，正因為如此，線路網絡在具體建設過程當中會增加通信設備使用，增加工程費，延長工期，不利于今后運行和維修，同時在一定程度上還增加了今后維修的工作量，不利于對舊線路的改造。在5G通信中，沒有經過基站，而是引進了裝備之間進行數據通信的D2D（縱向間）通信技術。D2D通信是另一種重復通信方式，當鐵路方面網絡出現故障時，列車和列車可以直接通信，并相互報告各位置和運行情況，以安全為前提，保持安全運行，不會出現由于網絡故障影響列車之間的正常運行，與此同時，還保障了信息的正常傳輸。D2D通信技術能夠進一步縮短列車和列車之間的通信等待時間，縮短列車運行間隔，提高運行效率和通信可信度。與此同時，D2D通訊技術還可以有效的組織網絡系統，使得終端仍舊可以接入設備作為與其他設備通信的中間媒介，避免出現列車在低高建筑周圍行駛過程當中出現網絡斷連等現象，使整個網絡變得更加強大而提供網絡中繼為其他裝置提供通訊連接。這項技術能夠進一步提高通信網絡的穩定性。

總之，從某種程度上來看，D2D通信技術提供了通信列車終端和終端的新手段。以前，由于在前車和后部的車身控制器之間設置管控線進行通信，對舊車進行改造比較困難。D2D技術可以不通過車內網絡，直接通過車輛斷裂的控制裝置和無線進行通信，而且可以不鋪設車輛斷裂貫通線進行通信，因此在縮短施工、改造時間的同時，可以方便車輛后的整修。D2D通信技術提供了更加靈活的通信手段便于各項工作的具體開展。

3.3 海量用戶超密集組網

隨著5G網絡的通信帶的不斷擴大，5G網絡可以傳送更多的流量，同時很多無線裝置可以通過網絡進行通信。如果將現有車輛和地面用有線連接起來的集團網絡設備的一部分變更為無線網絡方式，將大幅減少電線分散部署設備，具有靈活性，設備的安裝或維護也將變得更加容易。為提高系統的安全性和可信度，適當增加無線傳感器設備和防盜設備，通過無線網絡實時采集車載設備和線路旁的設備狀態在線大數據分析，及時發現設備故障和潛在問題，及時獲得反饋，控制中心及相關人員也能夠及時準確的獲取第一信息，確保列車安全，保障其安全運營。此類服務面臨著許多終端存取的問題，5G技術在支持大容量終端接近的同時，提供了符合裝置特性的帶寬、優先順序、安全的認證方法，為5G的擴散提供了技術基礎。

3.4 在大規模天線列陣中的應用

利用天線的空間分離特性，保證同一頻率資源，為不同用戶提供服務，既提高光譜效率，又保證數據信息傳送的可靠性。5G通信技術的應用，解決了未來城市鐵路大規模的設備準入問題，并利用光敏增強了列車的干涉阻力。與此同時，波束賦 形能夠在波束的具體傳播過程當中明確列車位置，跟蹤列車運行軌跡，最大限度地保證列車安全運行。

3.5 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。

四、結束語

總而言之，通過上述分析我們可以發現在城市軌道系統當中5G技術逐漸得到了應用。目前，我國在城市交通軌道系統當中所應用的普遍為4G技術，而5G技術相比于4G技術來說，其中存在著一定優勢，并且在5G技術的作用下能夠促進其系統的不斷完善，保障交通運行安全。在5G通信技術的作用被不斷發掘下，其在軌道交通中的應用會被逐漸普及。

參? 考? 文? 獻

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