5G在城市轨道交通中的应用及发展

2020-07-16孙宇

中国新技术新产品 2020年9期

孙宇

（中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300120）

当前我国的科学技术水平有了很大进步，且随着经济水平的迅速发展，5G 通信技术广泛应用于社会的各个领域当中，其能够让人们足不出户就能掌握所有信息。将5G 通信技术应用在城市轨道交通中，同样能够发挥其显著优势，能为人们的出行提供很大便利。该文着重对5G 未来在城市轨道交通中的发展及应用进行研究。

1 5G通信技术概念及优势

1.1 5G通信技术概念

第五代移动通信技术简称为5G，其具有的优势能弥补4G技术的缺点，尤其体现在传输速率快、网络访问速度快等方面，另外，其还具有其他优势，如低延迟、容量大、较强的抗干扰性等[1]。当前5G 的应用范围越来越广，发挥的作用也越来越显著。

1.2 5G通信技术优势

相比于4G 技术，5G 技术的优势更多，主要体现在移动通信技术在未来将逐渐朝着高频段方向发展、足够量的可用宽带、天线与设备的小型化以及较高天线增益，是高频段毫米波移动通信的优势所在[2]。与此同时，5G 技术的D2D 通信功能得到增加，其能减轻基站的负担，减少通信延迟的现象。另外，对于距离比较近的用户来说，通过使用D2D 通信，能降低传输功率，且能达到节省能源的效果。该技术在安全性、可靠性方面具有显著优势，将其应用在城市轨道中具有重要价值。轨道交通应用场景如图1 所示。

2 城市轨道交通中通信技术的组成

电话系统、专用无线子系统、广播系统、乘客信息与通信电源等是组成城市轨道交通通信技术的主要部分。大多数人都比较了解电话系统，其是不采用各种通信电缆的一种通信方式，能够实现空间自由传播信息，在这个过程中主要是借助了电磁波信号，也就是所谓的专业用无线子系统。广播系统的作用主要体现在客运服务的提供、信息广播方面，其是通信过程中的专用系统。将其应用在轨道交通中，能使轨道交通服务质量、应急能力得到显著提高。乘客信息是指通过采用通信技术，在站厅、站台或列车客室中将相关的乘车信息提供给乘客。通信电源的作用主要是供电，供电的主体是相关通信设备。这些通信技术的应用，能够保证城市轨道交通的稳定、安全运行[3]。

3 5G在城市轨道交通中的应用

3.1 低延迟，可靠性高

从实际情况来看，4G 通信技术已经逐渐被5G 技术所替代。根据相关研究可知，1 785 Hz～1 805 Hz 是较为常见的通信频率，不同城市轨道区域一般会对这部分的频率设置不一样的应用限制，因此需要对不同通信传输速率进行合理规划，同时，城市轨道交通极易出现短时间内多辆列车依次通过的问题，为了使不同列车之间不会相互干扰，保证每趟列车的正常行驶，就应当优化信息通信的质量，以此来保障列车的运行安全，这样就不会出现通信延迟的现象。

3.2 视频监控数据存储技术

在应用5G 视频监控技术时，应该建立完善的视频图像信息库，这样做的目的是为了更好地存储收集到的数据信息。传统的视频数据库存在一些不足，其只能实现数据信息的存储，并提供点拨等服务，但是视频监控数据存储技术能弥补传统视频数据库的不足，其能够实现信息索引的自动生产，且通过关键字就能实现模糊查询。另外，该信息库连接公安5G，还能达到快速出警的效果[4]。例如，将视频图像信息库技术应用在交通枢纽中，能够全面普查人口信息，且在信息库中存储相应的信息技术，通过连接公安机关平台，能对一些重要的信息进行搜索。

4 5G通信技术在轨道交通中存在的问题

在城市轨道交通中应用5G 通信技术能取得良好的效果，其能够提高传送效率，节约资源，有助于促进轨道交通的发展，但是从实际情况来看，该技术的应用还存在一些问题，比如无法保障安全性，尤其是在网络安全领域，因此，在轨道交通中应用5G 通信技术还需要加强安全方面的重视程度，为促进该技术的可持续发展奠定基础。

由于5G 技术还处于发展阶段，其在轨道交通中的应用还处于初级阶段，在应用过程中极易出现一些问题，因此，我们需要对实际存在的问题进行分析，并提出有效的防范措施，与此同时，在应用该技术时应遵循相应的原则，即循序渐进，还要提升该技术的延展性，使其性能得以升级，以此来提高通信技术的安全水平，使通信资源的利用取得良好成果。

5 5G技术应用的注意事项及趋势

首先，在超高密度异购网络应用中，其能达到扩展通信范围的效果，且频谱效率得到显著提高，系统的通信容量得到有效扩展。根据不同业务的实际需求对现有的频谱资源进行科学配置，为实现资源节约的网络设计方案奠定基础。与此同时，为了满足系统频繁切换的需求，可以采用新的切换算法，以此来达到减少动态变化的目的，从而保证网络的稳定运行。在D2D 通信技术的应用过程中，应注重该技术科学合理的使用，这样才能更好的节约资源，且在降低延迟、控制传输成本方面取得理想效果。

其次，在城市轨道交通工程中应用5G 通信技术能够发挥重要作用，为了更好地促进城市轨道交通的发展，应当对5G 技术的应用现状进行全面了解，然后更好地发挥其作用，使该技术朝着良好的方向发展。智能控制、万物互联是当前该技术的应用趋势，将该技术与人工智能技术结合起来，无线远程指挥城市轨道交通设施，能够有效协调交通，实现安全管理，通过将5G 通信技术的优势最大程度地发挥出来，能使城市轨道交通工程的运行得到保障。

另外，优越网络连接的价值显著。5G 通信技术的应用不仅能使网络连接更加优越，而且在改善用户体验方面发挥着重要作用，其能够在第一时间将列车与互联网传感器的实时数据传输到控制中心，能提升安全防护措施。比如实时视频监控支持面部识别，在紧急情况下，管理人员能够快速协调车站工作人员快速做出响应，以此来保障车站人员的安全。由此可见，5G 技术在城市轨道交通中的应用将发挥更多的价值，优越的网络连接就是其最为突出的优势[5]。另外，轨道交通内需维护很多设施，将5G 网络接入回传给专业维护人员，能提高轨道交通系统的维护效率，强化系统的安全性，轨道交通维护业务应用如图2 所示。

最后，朝着智能方面发展，在城市轨道交通中应用5G 通信技术的优势十分突出，且该技术将朝着智能化方向发展，比如在深圳地铁运行公司竹子林车辆段召开了“智慧地铁5G 加速——地铁5G 车地通信全球首次应用”发布会，共同见证了5G“神速”的一幕，该技术在智慧地铁的各个领域得到广泛应用，为促进城市智慧交通的发展提供有利条件。根据实际调查可知，当前深圳地铁的每节车厢都有多个摄像头，且车载数量都要传到地面，其中占容量最大的是视频录像，应用5G 通信技术显著提高了传输速率。