5G通信技术在城市轨道交通中的应用刍议

张启明 张璇予

【摘要】    近年来，随着我国科学技术水平的不断提高，我国的5G通信技术逐渐覆盖到各个范围当中。而城市轨道交通作为交通行业发展中的重要部分，必须有效的对其进行相关管理工作，有效的借助5G网络推动其发展进步。通过借助5G通信技术能够在城市轨道交通中加快推进其体系的不断完善与建设，同时还能够加快通信效率，保障其正常运行。但是目前5G技术的应用只是其中一小部分，其中的优点还有待我们深入挖掘与提高。在此前提下，本文对其进行相应的分析与探讨。

【关键词】    5G通信技术    城市轨道交通    系统

引言：

在过去的通信技术应用当中主要是以4G为主，而随着5G技术的出现与普及，其在各个领域得到了广泛应用，并且相比于4G技术来说，其优势更加突出。对于城市轨道交通行业来说，它必须有效的借助相关通信技术进行有关信息服务，而5G通信网络技术的应用使得该行业得到了更加稳定的发展，有效的进行相关服务工作。但是5G技术其中所存在的优势还有很多，我们对其技术的应用还不够深入，因此，如何才能够有效的应用其相关技术确保城市轨道交通行业的进一步发展与建设成为目前发展中应当重视的问题之一。

一、5G通信技术基本概述

近年来，随着科学技术水平的不断发展，我国在具体建设通信技术方面也取得了一定的成果。目前，我国普遍使用的通信技术仍旧为4G技术，但是5G技术已经逐渐普及，并且在一部分地区得到了广泛应用，并且由于5G网络的优势，其在发展过程当中也逐渐被商用，并有效推动了相关产业的建设与发展。5G技术实际上就是对4G技术的创新与变革，以4G技术为基础进一步提高通信速度与效率等方面内容，从而出现了5G通信技术。对于5G技术来说其在具体应用的过程当中其技术要求相比于4G来说更好，能够将各种技术进行整合与转化。以其中的正交频分复用技术为例，其在具体应用中能够将通信信号进行不断叠加，保障通信信号的正常传输工作，能够有效实现多路传输，更好的满足人们对网络通信的要求。除此之外，通过借助该技术还能够有效的开拓数据通信，建立通信网络系统，使得通信容量不断增多。当然，这种技术只是5G通信技术当中的冰山一角，其中的各项技术都能够有效的发挥自身作用来推动我国各领域的工作建设，保障我国社会经济稳定发展。通过对我国5G与4G通信技术的对比我们可以发现其在具体发展过程当中有效的改变了4G网络性能不够稳定，功能不齐全等方面的问题，在4G网络的基础上有效创意各种通信技术实现通信技术的创新与进一步发展。其中5G技术当中的 D2D 通信功能可以实现设备之间的通信，不需要借助其他中间媒介进行信息传输，可以直接实现信息传输工作，这种功能的实现在一定程度上减少了信息传输延时等方面的问题，并且这种通信技术相比于蜂窝通信技术来说其频谱占用资源空间也相对减少，可以节约资源空间。除此之外，如果两个距离相对较近的用户借助D2D 通信功能能够达到降低能源消耗的具体作用。同时，5G通信技术也趋向于稳定化方向发展。这些通信技术的发展与创新在具体应用到城市轨道交通技术当中时都能够有效保障其更进一步发展。

二、城市轨道交通中的通信分析

通过对我国的城市轨道交通系统进行相关分析，我们可以发现目前的系统当中其通信技术仍旧存在不稳定，概括范围不够全面等问题。一般来说，目前的卫星通信只能在较小范围的轨道交通中得到有关应用，对于一部分低高层建筑中的交通中难以发挥其重要作用，容易出现信息数据不稳定等现象。并且，在低高层的轨道交通系统当中，车辆行驶过程中可能会出现信息数据接受延时更甚者还会出现信息数据断裂等状况。

纵观我国的通信技术发展历程，我们可以发现无论是从wlan技术还是如今的4G通信技术和5G通信技术，随着其通信技术水平的不断提高，城市轨道交通建设工作成效也随之提升。目前5G通信技术只是在少部分轨道交通系统当中得到了相关应用，其应用尚不普及，但是相信在未来的建设当中，5G技术将会被全面应用在相關领域当中并取得良好效果。

三、5G通信技术在城市轨道交通中的应用

通过上述分析，我们可以有效的了解到5G通信技术如果在城市轨道交通系统当中得到了广泛应用，那么将会极大的推动我国交通行业的发展与进步。并且我们同时针对4G技术与其进行有效对比，发现5G通信技术当中的技术创新能够更好的满足信息数据的传输工作，同时还能够从各方面推进城市轨道交通体系的进一步完善，那么以下通过介绍与分析5G通信技术在轨道交通当中的具体应用体现帮助我们进一步了解其发展方向。

3.1 在高速通信中的应用

通过对我国目前的城市轨道交通系统进行相关分析我们可以发现，一般情况下其主要使用LTE-M 系统进行相关工作，而这一系统的应用需要受到频段限制，通常处于 1 785 ～ 1 805 MHz ，但是这一频段还非常容易受到其他地区的资源使用的限制，通常情况下只按照10  MHz的频率进行轨道交通运营工作。并且，为了保障信息系统的信息传播功能的实现，还会将宽带分为两种冗余方式进行有关工作。在此前提下，数据通信模式的数据吞吐量平均为上行通信3.3，下行通信吞吐量平均为8.4。虽然目前对于调度工作没有具体要求，但是按照常规操作来说，单路高清视频必须小于 4 Mbit/s（H.264）。在此基础上，我们可以发现10  MHz的宽带在分为A，B两种冗余方式之后根本难以有效满足相关工作需求。例如，在同一小区内，多辆车辆要进行多列图像传输和通信传输，一个网络系统不能接收多列车辆，工作扩展有限。因此，为了有效解决这一问题就需要5G通信的应用。

5G通信技术有多种技术，可以提高频率效率，比起现有的宽带，可以提高通信速度。5G通信技术又包含了更为高级的频段，可以消除以往频率资源的稀薄，实现高速和短距离通信。利用各种技术，频率效率可以比4G通信提高5至10倍。因此，5G通信技术不仅可以通过单一网络统一传送多个数据，而且还可以添加多个HD录像带，简单化新的线路网络设计方式，保障以后的维护工作顺利进行。5G通信的普及，既能减少城市铁路周边的工程量，又能保证空间改造和施工。

3.2 端到端通信

目前，在CBTC控制列车的系统中，为了防止列车运行的老化及停止，在列车运行线路上，一般来说，会将宽带分为A和B两种冗余方式进行通信工作，并且这两种通信网络之间相互独立，相互进行通信。但是，正因为如此，线路网络在具体建设过程当中会增加通信设备使用，增加工程费，延长工期，不利于今后运行和维修，同时在一定程度上还增加了今后维修的工作量，不利于对旧线路的改造。在5G通信中，没有经过基站，而是引进了装备之间进行数据通信的D2D（纵向间）通信技术。D2D通信是另一种重复通信方式，当铁路方面网络出现故障时，列车和列车可以直接通信，并相互报告各位置和运行情况，以安全为前提，保持安全运行，不会出现由于网络故障影响列车之间的正常运行，与此同时，还保障了信息的正常传输。D2D通信技术能够进一步缩短列车和列车之间的通信等待时间，缩短列车运行间隔，提高运行效率和通信可信度。与此同时，D2D通讯技术还可以有效的组织网络系统，使得终端仍旧可以接入设备作为与其他设备通信的中间媒介，避免出现列车在低高建筑周围行驶过程当中出现网络断连等现象，使整个网络变得更加强大而提供网络中继为其他装置提供通讯连接。这项技术能够进一步提高通信网络的稳定性。

总之，从某种程度上来看，D2D通信技术提供了通信列车终端和终端的新手段。以前，由于在前车和后部的车身控制器之间设置管控线进行通信，对旧车进行改造比较困难。D2D技术可以不通过车内网络，直接通过车辆断裂的控制装置和无线进行通信，而且可以不铺设车辆断裂贯通线进行通信，因此在缩短施工、改造时间的同时，可以方便车辆后的整修。D2D通信技术提供了更加灵活的通信手段便于各项工作的具体开展。

3.3 海量用户超密集组网

随着5G网络的通信带的不断扩大，5G网络可以传送更多的流量，同时很多无线装置可以通过网络进行通信。如果将现有车辆和地面用有线连接起来的集团网络设备的一部分变更为无线网络方式，将大幅减少电线分散部署设备，具有灵活性，设备的安装或维护也将变得更加容易。为提高系统的安全性和可信度，适当增加无线传感器设备和防盗设备，通过无线网络实时采集车载设备和线路旁的设备状态在线大数据分析，及時发现设备故障和潜在问题，及时获得反馈，控制中心及相关人员也能够及时准确的获取第一信息，确保列车安全，保障其安全运营。此类服务面临着许多终端存取的问题，5G技术在支持大容量终端接近的同时，提供了符合装置特性的带宽、优先顺序、安全的认证方法，为5G的扩散提供了技术基础。

3.4 在大规模天线列阵中的应用

利用天线的空间分离特性，保证同一频率资源，为不同用户提供服务，既提高光谱效率，又保证数据信息传送的可靠性。5G通信技术的应用，解决了未来城市铁路大规模的设备准入问题，并利用光敏增强了列车的干涉阻力。与此同时，波束赋 形能够在波束的具体传播过程当中明确列车位置，跟踪列车运行轨迹，最大限度地保证列车安全运行。

3.5 在绿色通信中的应用

近年来，随着我国科技水平的不断提高，我国在实际进行通信技术发展过程当中不可避免的浪费了一定的资源。为了有效保障我国的可持续发展，必须有效的改变这一现状。而城市轨道交通在具体发展过程当中作为我国的主要产业，在具体发展中也应当注重对生态环境的保护，减少不必要的资源浪费，有效的借助5G网络对网络系统进行不断优化，借助相关通信功能实现降低能源消耗的具体作用。这样一来，在其系统的不断优化下，城市轨道交通能够得到良好的发展，同时也能够避免资源浪费。

四、结束语

总而言之，通过上述分析我们可以发现在城市轨道系统当中5G技术逐渐得到了应用。目前，我国在城市交通轨道系统当中所应用的普遍为4G技术，而5G技术相比于4G技术来说，其中存在着一定优势，并且在5G技术的作用下能够促进其系统的不断完善，保障交通运行安全。在5G通信技术的作用被不断发掘下，其在轨道交通中的应用会被逐渐普及。

参  考  文  献

[1]张雷.LTE 技术在城市轨道交通车地通信中的应用[J].建材与装饰，2019（17）：283-284.

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