5G技術(shù)在軌道交通內(nèi)的應(yīng)用研究

盧錦君

摘 ? 要：隨著我國(guó)城市軌道建設(shè)的不斷完善，城市軌道內(nèi)部的信息通信技術(shù)也愈發(fā)受到人們的關(guān)注。近年來(lái)，隨著4G技術(shù)的發(fā)展，5G技術(shù)也逐漸出現(xiàn)在了人們的視野范圍之中，如何更好地將5G技術(shù)應(yīng)用在日常的軌道交通內(nèi)，在根本上優(yōu)化原有的通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)問(wèn)題，加深5G信息網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，為城市軌道交通的管理作出幫助的同時(shí)促進(jìn)其發(fā)展，是值得思考的問(wèn)題。由此，文章通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段5G通信技術(shù)的概念進(jìn)行研究，探究其實(shí)際應(yīng)用的可行性，同時(shí)，為后續(xù)5G技術(shù)在實(shí)際城市軌道中的應(yīng)用打下夯實(shí)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);軌道交通;應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于移動(dòng)客戶端的使用也愈發(fā)熟練和普及，同時(shí)，隨著城市軌道交通的發(fā)展，人們或多或少都遇到過(guò)在軌道中丟失信號(hào)的問(wèn)題[1]。由此，加強(qiáng)原有的城市軌道交通信息通信系統(tǒng)的建設(shè)就成了現(xiàn)階段人們關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)，隨著4G信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國(guó)城市軌道建設(shè)中的逐漸應(yīng)用，科學(xué)技術(shù)的革新在基于4G信息通信的基礎(chǔ)上為我國(guó)帶來(lái)了更加具備承載能力和信息傳播速率的5G通信技術(shù)，在這一背景下，如何結(jié)合城市軌道交通內(nèi)的實(shí)際情況，合理地開(kāi)展影響5G技術(shù)的應(yīng)用，就成了現(xiàn)階段人們迫切需要解決的問(wèn)題之一[2]。

1 ? ?5G技術(shù)的概念及其優(yōu)勢(shì)

1.1 ?5G技術(shù)的概念

我們常說(shuō)的5G技術(shù)，大都是第5代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是在基于第4代移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上所進(jìn)行革新和延伸的新型移動(dòng)通信技術(shù)[3]。就目前的研究來(lái)看，相對(duì)于傳統(tǒng)的4G技術(shù)來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)大都針對(duì)現(xiàn)階段的新型技術(shù)進(jìn)行了更加細(xì)致的整合，從而實(shí)現(xiàn)了能夠滿足用戶更多需求的效果。例如，就目前來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)已經(jīng)通過(guò)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中加入可以拓展的參數(shù)配置，從而有效地提升信息溝通容量的效果，滿足了能夠保障大規(guī)模數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連續(xù)的需求，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)大量資源的高效運(yùn)算[4]。就目前來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)是現(xiàn)階段最為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之一，不僅能夠在傳統(tǒng)層面上優(yōu)化實(shí)際通信技術(shù)行業(yè)的產(chǎn)能配比，還能夠有效地貼合現(xiàn)如今我國(guó)社會(huì)建設(shè)對(duì)于信息通信行業(yè)的客觀需求。

1.2 ?5G技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

縱觀現(xiàn)階段的5G技術(shù)，本文認(rèn)為其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)大都集中表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）5G技術(shù)具備較高的場(chǎng)景運(yùn)行能力，能夠滿足城市軌道建設(shè)環(huán)節(jié)高速行駛的列車對(duì)于車輛控制系統(tǒng)的需求，在實(shí)現(xiàn)能夠針對(duì)列車運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行高效傳遞的同時(shí)，能夠有效保障實(shí)際列車運(yùn)行的相對(duì)穩(wěn)定。（2）5G技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)其局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)溝通，從而在確保可靠性能級(jí)的同時(shí)降低場(chǎng)景的延遲，優(yōu)化實(shí)際的通信效果。（3）5G技術(shù)能夠滿足較大規(guī)模的通信設(shè)備同時(shí)進(jìn)網(wǎng)的需求，能夠擴(kuò)大通信所涉及的范圍，幫助多人同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流，為我國(guó)未來(lái)構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)”夯實(shí)基礎(chǔ)。（4）5G技術(shù)能夠在保證信息傳輸準(zhǔn)確性的同時(shí)，為通信網(wǎng)絡(luò)的使用者提供更加自由、開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景構(gòu)建，從而確保后續(xù)網(wǎng)絡(luò)安全，同時(shí)增加其應(yīng)用過(guò)程中的高度互動(dòng)。相對(duì)于傳統(tǒng)的4G通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)不僅具備了更高的傳輸速率，還能為使用者們提供更大容量的信息資源，增加了網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

2 ? ?5G技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用研究

就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)城市軌道交通的建設(shè)愈發(fā)完善，傳統(tǒng)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)無(wú)法在根本上滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的即時(shí)通信需求[5]，由此，5G技術(shù)正逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的4G通信技術(shù)被應(yīng)用在實(shí)際的城市軌道交通環(huán)節(jié)，其應(yīng)用的覆蓋技術(shù)思路如圖1所示。

根據(jù)以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，這一階段比較常見(jiàn)的通信頻率大都應(yīng)用在1 785～1 805 Hz之間，不同城市軌道區(qū)域通常會(huì)對(duì)這一部分頻率設(shè)置不一樣的應(yīng)用限制，但是需要注意的是，一般情況下用于軌道通信的網(wǎng)絡(luò)帶寬大都不會(huì)超過(guò)10 M，由此，如果想要保障通信的順利進(jìn)行，就需要應(yīng)用半雙工的方式進(jìn)行相應(yīng)通信，在確定上下吞吐量的同時(shí)針對(duì)其不同的通信業(yè)務(wù)設(shè)置不同的通信等級(jí)，進(jìn)而規(guī)劃不同的通信傳輸速率[6]。與此同時(shí)，由于城市軌道交通會(huì)比較容易出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)多輛列車依次通過(guò)的現(xiàn)象，為了保障不同列車之間不出現(xiàn)相互干擾的問(wèn)題，就必然需要針對(duì)其信息通信的質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，從而在保證列車運(yùn)行情況的同時(shí)避免出現(xiàn)通信方面的延遲。例如，在原有4G信息通信的基礎(chǔ)上所開(kāi)展的通信業(yè)務(wù)，其客戶兩端的傳輸時(shí)間最小延時(shí)在11.5 μs左右，最長(zhǎng)延時(shí)不超過(guò)67 μs，平均延時(shí)則控制在16 μs左右，根據(jù)測(cè)算可以判斷，在應(yīng)用了5G技術(shù)之后，這一通信延遲問(wèn)題能夠在很大程度上得到改善，最短的延遲時(shí)間有望不超過(guò)1 μs。

相對(duì)于傳統(tǒng)的4G技術(shù)，5G技術(shù)的應(yīng)用能夠有效針對(duì)原有的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)了不經(jīng)由基站便能夠進(jìn)行中轉(zhuǎn)，還能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的列車間通信的效果，5G技術(shù)分布式基站布置如圖2所示。

3 ? ?5G技術(shù)在軌道交通中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

就目前來(lái)說(shuō)，雖然我國(guó)5G技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)十分成熟，但是其技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍舊處于比較初期的階段，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中難免會(huì)遇到各種各樣的挑戰(zhàn)，由此，本文認(rèn)為就實(shí)際的5G技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，應(yīng)著重注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

首先，在進(jìn)行城市軌道交通超密集的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建環(huán)節(jié)，由于其信號(hào)覆蓋的需求會(huì)比較大，需要針對(duì)原有的通信容量進(jìn)行擴(kuò)展，增加其頻譜效率的同時(shí)優(yōu)化原有的網(wǎng)絡(luò)配置情況[7]。其次，在進(jìn)行分布式基站的通信過(guò)程時(shí)，為了更好地優(yōu)化其實(shí)際的傳輸效率，降低資源的支出，就更應(yīng)該針對(duì)其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行二次優(yōu)化，從而盡快地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，同時(shí)，構(gòu)建一系列能夠滿足預(yù)期通信需求的5G技術(shù)應(yīng)用。最后，在5G技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)不能操之過(guò)急，要秉持循序漸進(jìn)的原則，優(yōu)化其兼容性的同時(shí)，為保證軌道交通的安全運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)信息通信技術(shù)也在隨之發(fā)生著改變，近年來(lái)，隨著我國(guó)4G技術(shù)研究的不斷推進(jìn)，5G技術(shù)也逐漸出現(xiàn)在了人們的視野范圍之中，以期能夠?yàn)槿藗儙?lái)更好的信息通信效果，為城市的建設(shè)添加助力。而在城市的軌道交通中應(yīng)用5G技術(shù)，則能夠在有效保障軌道交通靈活性的同時(shí)，優(yōu)化其實(shí)效性，幫助未來(lái)我國(guó)智能化城市的建設(shè)。

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