5G在城市軌道交通中的應(yīng)用及發(fā)展

孫 宇

（中煤天津設(shè)計工程有限責(zé)任公司，天津 300120）

當(dāng)前我國的科學(xué)技術(shù)水平有了很大進步，且隨著經(jīng)濟水平的迅速發(fā)展，5G 通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域當(dāng)中，其能夠讓人們足不出戶就能掌握所有信息。將5G 通信技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通中，同樣能夠發(fā)揮其顯著優(yōu)勢，能為人們的出行提供很大便利。該文著重對5G 未來在城市軌道交通中的發(fā)展及應(yīng)用進行研究。

1 5G通信技術(shù)概念及優(yōu)勢

1.1 5G通信技術(shù)概念

第五代移動通信技術(shù)簡稱為5G，其具有的優(yōu)勢能彌補4G技術(shù)的缺點，尤其體現(xiàn)在傳輸速率快、網(wǎng)絡(luò)訪問速度快等方面，另外，其還具有其他優(yōu)勢，如低延遲、容量大、較強的抗干擾性等[1]。當(dāng)前5G 的應(yīng)用范圍越來越廣，發(fā)揮的作用也越來越顯著。

1.2 5G通信技術(shù)優(yōu)勢

相比于4G 技術(shù)，5G 技術(shù)的優(yōu)勢更多，主要體現(xiàn)在移動通信技術(shù)在未來將逐漸朝著高頻段方向發(fā)展、足夠量的可用寬帶、天線與設(shè)備的小型化以及較高天線增益，是高頻段毫米波移動通信的優(yōu)勢所在[2]。與此同時，5G 技術(shù)的D2D 通信功能得到增加，其能減輕基站的負擔(dān)，減少通信延遲的現(xiàn)象。另外，對于距離比較近的用戶來說，通過使用D2D 通信，能降低傳輸功率，且能達到節(jié)省能源的效果。該技術(shù)在安全性、可靠性方面具有顯著優(yōu)勢，將其應(yīng)用在城市軌道中具有重要價值。軌道交通應(yīng)用場景如圖1 所示。

2 城市軌道交通中通信技術(shù)的組成

電話系統(tǒng)、專用無線子系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息與通信電源等是組成城市軌道交通通信技術(shù)的主要部分。大多數(shù)人都比較了解電話系統(tǒng)，其是不采用各種通信電纜的一種通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)空間自由傳播信息，在這個過程中主要是借助了電磁波信號，也就是所謂的專業(yè)用無線子系統(tǒng)。廣播系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在客運服務(wù)的提供、信息廣播方面，其是通信過程中的專用系統(tǒng)。將其應(yīng)用在軌道交通中，能使軌道交通服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)急能力得到顯著提高。乘客信息是指通過采用通信技術(shù)，在站廳、站臺或列車客室中將相關(guān)的乘車信息提供給乘客。通信電源的作用主要是供電，供電的主體是相關(guān)通信設(shè)備。這些通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證城市軌道交通的穩(wěn)定、安全運行[3]。

3 5G在城市軌道交通中的應(yīng)用

3.1 低延遲，可靠性高

從實際情況來看，4G 通信技術(shù)已經(jīng)逐漸被5G 技術(shù)所替代。根據(jù)相關(guān)研究可知，1 785 Hz～1 805 Hz 是較為常見的通信頻率，不同城市軌道區(qū)域一般會對這部分的頻率設(shè)置不一樣的應(yīng)用限制，因此需要對不同通信傳輸速率進行合理規(guī)劃，同時，城市軌道交通極易出現(xiàn)短時間內(nèi)多輛列車依次通過的問題，為了使不同列車之間不會相互干擾，保證每趟列車的正常行駛，就應(yīng)當(dāng)優(yōu)化信息通信的質(zhì)量，以此來保障列車的運行安全，這樣就不會出現(xiàn)通信延遲的現(xiàn)象。

3.2 視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

在應(yīng)用5G 視頻監(jiān)控技術(shù)時，應(yīng)該建立完善的視頻圖像信息庫，這樣做的目的是為了更好地存儲收集到的數(shù)據(jù)信息。傳統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)庫存在一些不足，其只能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的存儲，并提供點撥等服務(wù)，但是視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲技術(shù)能彌補傳統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)庫的不足，其能夠?qū)崿F(xiàn)信息索引的自動生產(chǎn)，且通過關(guān)鍵字就能實現(xiàn)模糊查詢。另外，該信息庫連接公安5G，還能達到快速出警的效果[4]。例如，將視頻圖像信息庫技術(shù)應(yīng)用在交通樞紐中，能夠全面普查人口信息，且在信息庫中存儲相應(yīng)的信息技術(shù)，通過連接公安機關(guān)平臺，能對一些重要的信息進行搜索。

4 5G通信技術(shù)在軌道交通中存在的問題

在城市軌道交通中應(yīng)用5G 通信技術(shù)能取得良好的效果，其能夠提高傳送效率，節(jié)約資源，有助于促進軌道交通的發(fā)展，但是從實際情況來看，該技術(shù)的應(yīng)用還存在一些問題，比如無法保障安全性，尤其是在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，因此，在軌道交通中應(yīng)用5G 通信技術(shù)還需要加強安全方面的重視程度，為促進該技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

由于5G 技術(shù)還處于發(fā)展階段，其在軌道交通中的應(yīng)用還處于初級階段，在應(yīng)用過程中極易出現(xiàn)一些問題，因此，我們需要對實際存在的問題進行分析，并提出有效的防范措施，與此同時，在應(yīng)用該技術(shù)時應(yīng)遵循相應(yīng)的原則，即循序漸進，還要提升該技術(shù)的延展性，使其性能得以升級，以此來提高通信技術(shù)的安全水平，使通信資源的利用取得良好成果。

5 5G技術(shù)應(yīng)用的注意事項及趨勢

首先，在超高密度異購網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，其能達到擴展通信范圍的效果，且頻譜效率得到顯著提高，系統(tǒng)的通信容量得到有效擴展。根據(jù)不同業(yè)務(wù)的實際需求對現(xiàn)有的頻譜資源進行科學(xué)配置，為實現(xiàn)資源節(jié)約的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案奠定基礎(chǔ)。與此同時，為了滿足系統(tǒng)頻繁切換的需求，可以采用新的切換算法，以此來達到減少動態(tài)變化的目的，從而保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。在D2D 通信技術(shù)的應(yīng)用過程中，應(yīng)注重該技術(shù)科學(xué)合理的使用，這樣才能更好的節(jié)約資源，且在降低延遲、控制傳輸成本方面取得理想效果。

其次，在城市軌道交通工程中應(yīng)用5G 通信技術(shù)能夠發(fā)揮重要作用，為了更好地促進城市軌道交通的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)對5G 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進行全面了解，然后更好地發(fā)揮其作用，使該技術(shù)朝著良好的方向發(fā)展。智能控制、萬物互聯(lián)是當(dāng)前該技術(shù)的應(yīng)用趨勢，將該技術(shù)與人工智能技術(shù)結(jié)合起來，無線遠程指揮城市軌道交通設(shè)施，能夠有效協(xié)調(diào)交通，實現(xiàn)安全管理，通過將5G 通信技術(shù)的優(yōu)勢最大程度地發(fā)揮出來，能使城市軌道交通工程的運行得到保障。

另外，優(yōu)越網(wǎng)絡(luò)連接的價值顯著。5G 通信技術(shù)的應(yīng)用不僅能使網(wǎng)絡(luò)連接更加優(yōu)越，而且在改善用戶體驗方面發(fā)揮著重要作用，其能夠在第一時間將列車與互聯(lián)網(wǎng)傳感器的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，能提升安全防護措施。比如實時視頻監(jiān)控支持面部識別，在緊急情況下，管理人員能夠快速協(xié)調(diào)車站工作人員快速做出響應(yīng)，以此來保障車站人員的安全。由此可見，5G 技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用將發(fā)揮更多的價值，優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)連接就是其最為突出的優(yōu)勢[5]。另外，軌道交通內(nèi)需維護很多設(shè)施，將5G 網(wǎng)絡(luò)接入回傳給專業(yè)維護人員，能提高軌道交通系統(tǒng)的維護效率，強化系統(tǒng)的安全性，軌道交通維護業(yè)務(wù)應(yīng)用如圖2 所示。

最后，朝著智能方面發(fā)展，在城市軌道交通中應(yīng)用5G 通信技術(shù)的優(yōu)勢十分突出，且該技術(shù)將朝著智能化方向發(fā)展，比如在深圳地鐵運行公司竹子林車輛段召開了“智慧地鐵5G 加速——地鐵5G 車地通信全球首次應(yīng)用”發(fā)布會，共同見證了5G“神速”的一幕，該技術(shù)在智慧地鐵的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為促進城市智慧交通的發(fā)展提供有利條件。根據(jù)實際調(diào)查可知，當(dāng)前深圳地鐵的每節(jié)車廂都有多個攝像頭，且車載數(shù)量都要傳到地面，其中占容量最大的是視頻錄像，應(yīng)用5G 通信技術(shù)顯著提高了傳輸速率。

圖2 軌道交通維護業(yè)務(wù)應(yīng)用

6 結(jié)語

總而言之，隨著我國科技的迅速發(fā)展，5G 通信技術(shù)越來越成熟與完善，其在社會各個領(lǐng)域中得到良好應(yīng)用，該技術(shù)具有較多優(yōu)勢，可以使人們的生活與工作更加便利。將該技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通中，同樣可以發(fā)揮重要作用，為城市軌道交通的設(shè)計、建設(shè)與運營提供有效指導(dǎo)，其能夠更好地促進市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展。