5G通信技術在城市軌道交通中的應用

劉兵

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(yè)發(fā)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(wǎng)絡推動其發(fā)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(yōu)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：城市軌道交通;5G通信技術;應用

引言

在人類社會生產(chǎn)力水平的不斷發(fā)展和提升下，交通運輸行業(yè)得到了迅速發(fā)展，實現(xiàn)了從單點轉化為規(guī)?；?、機構化的運行，不僅提升了運輸效率，而且保證了運輸?shù)陌踩?。城市軌道交通是當前發(fā)展的主流交通方式，有著安全系數(shù)高、速度快、可靠性強、運輸量大的優(yōu)勢，迅速發(fā)展的5G通信技術，為城市軌道交通的發(fā)展解決了各類技術難題。

15G技術優(yōu)勢與發(fā)展

5G是對第五代移動通信技術（Fifthgenerationmobilecommunicationtechnology）的簡稱，是基于4G延伸的移動通信技術。作為新一代移動通信技術，5G通信實現(xiàn)了眾多先進技術的整合應用，超密集異構網(wǎng)絡、大規(guī)模天線陣列（massiveMIMO）、端對端通信（D2D）、切片、邊緣計算（MEC）等技術的發(fā)展和普及，將向超高速、高可靠、低時延、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)絡時代邁進。

在先進技術結合應用下，5G網(wǎng)絡在以下場景中具備較高應用價值與應用前景：（1）超高速場景，如滿足高速列車控制系統(tǒng)通信需求，實現(xiàn)狀態(tài)信息高效傳輸，提升高速列車運行穩(wěn)定性與安全性;（2）高可靠、低時延場景，覆蓋范圍不斷拓展，實現(xiàn)網(wǎng)絡內部實時通信，提升通信可靠性;（3）大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務場景，滿足大規(guī)模通信設備連接需求，使眾多人參與到通信事件中，進行同步交流，構建“萬物物聯(lián)”網(wǎng)絡體系。對4G通信技術與5G通信技術對比分析，可以發(fā)現(xiàn)5G通信技術傳輸速率更高，信息傳輸速率可達到10Gbps是4G（100Mbps）的百倍，信息容量更大，可靠性更強，資源利用率更高，能夠滿足城市軌道交通的通信需求。

2城市軌道交通中傳統(tǒng)通信技術存在的問題

在城市軌道交通中，傳統(tǒng)通信技術的應用存在一些不足之處，傳統(tǒng)的無線通信技術主要為WLAN、LTE，在設備選型時，需要對各項業(yè)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(yè)務要求，是軌道交通行業(yè)發(fā)展的熱點。WLAN可以應用在移動辦公、智能運營維護、服務型業(yè)務、寬帶視頻等領域，在軌道交通中的應用也已經(jīng)成熟，但是，頻段之間容易發(fā)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(tǒng)的通信技術存在諸多問題，影響了軌道交通業(yè)務的發(fā)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(fā)展。在這一歷史背景下，需要讓城市軌道交通朝著穩(wěn)定傳輸、更高移動性、多樣化應用方向發(fā)展，以更好地滿足人們的智能化體驗，而傳統(tǒng)的技術很難達到這一要求。5G通信技術已經(jīng)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(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)，讓用戶通信不再單一局限在某個區(qū)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(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。

3城市軌道交通中5G通信技術的具體應用

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(tǒng)進行相關分析我們可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下其主要使用LTE-M系統(tǒng)進行相關工作，而這一系統(tǒng)的應用需要受到頻段限制，通常處于1785～1805MHz，但是這一頻段還非常容易受到其他地區(qū)的資源使用的限制，通常情況下只按照10MHz的頻率進行軌道交通運營工作。并且，為了保障信息系統(tǒng)的信息傳播功能的實現(xiàn)，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(shù)據(jù)通信模式的數(shù)據(jù)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(guī)操作來說，單路高清視頻必須小于4Mbit/s（H.264）。在此基礎上，我們可以發(fā)現(xiàn)10MHz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(qū)內，多輛車輛要進行多列圖像傳輸和通信傳輸，一個網(wǎng)絡系統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(wǎng)絡統(tǒng)一傳送多個數(shù)據(jù)，而且還可以添加多個HD錄像帶，簡單化新的線路網(wǎng)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無線數(shù)據(jù)傳輸

現(xiàn)階段城市軌道交通LTE-M系統(tǒng)應用的頻率范圍為1785～1805MHz，但受限于各地區(qū)頻率資源的應用，一般只允許其中的10MHz網(wǎng)絡用于城市軌道交通。充分考慮數(shù)據(jù)信號系統(tǒng)的可靠要求，將10MHz的網(wǎng)絡帶寬劃分為A、B雙網(wǎng)（5CHZ）進行通信。根據(jù)該標準，測量單一網(wǎng)絡應用和單一泄漏電纜條件下的數(shù)據(jù)信息傳輸。

一方面，5G利用多種技術提高頻段的效率，在原有網(wǎng)絡帶寬下提供更高的通信速度。另一方面，使用更高的頻段可以減少頻段資源焦慮的現(xiàn)狀，完成極快、極短的Route通信。全面多樣的技術改進，5G互聯(lián)網(wǎng)與4G互聯(lián)網(wǎng)相比，頻段效率提升了5-10倍。根據(jù)當前檢測速度，當前上下行平均通信速度可以提高到18.5～37Mbit/s，通信速度可以增加到42～84Mbit/s。這樣，不僅單個網(wǎng)絡能夠全面安裝當前所有的業(yè)務流程，還可以提升多路超清視頻，滿足海量業(yè)務流程的需求，不僅簡化了業(yè)務流程的復雜性。新的線路網(wǎng)絡設計方案，也降低了維護難度系數(shù)提高。隨著5G網(wǎng)絡綜合承載能力的提高，軌旁設備的工程建設和安裝逐漸減少，有利于滿足建設周期短、相對有限的長線項目的改造需求。

3.3物聯(lián)通信提升體驗

乘客智能出行是發(fā)展趨勢，5G技術發(fā)展和應用將拉近乘客距離，乘客可實現(xiàn)軌道交通網(wǎng)絡購票，實時查尋列車到、發(fā)站信息、車站擁擠情況，定位商業(yè)網(wǎng)點等，為乘客出行提供參考，提高地鐵服務水平和舒適度。地鐵運營也可通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實時發(fā)布和接收地鐵、公交信息等，實現(xiàn)站內分區(qū)疏散、站外潛在乘客引導換乘，提升乘客感受。此外5G高速網(wǎng)絡可使更多的視頻影像、廣告等實時精準下發(fā)，視頻播放更加清晰，以實現(xiàn)地鐵商業(yè)精準營銷，提升客戶觀感體驗，提升溢價能力。

4結束語

總而言之，通過上述分析我們可以發(fā)現(xiàn)在城市軌道系統(tǒng)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(tǒng)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(yōu)勢，并且在5G技術的作用下能夠促進其系統(tǒng)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(fā)掘下，其在軌道交通中的應用會被逐漸普及。

參考文獻：

[1]張哲.城市軌道交通中5G通信技術的應用探討[J].建材與裝飾，2020（15）：263-266.