5G通信技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用

王廣輝

摘 要：近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國的5G通信技術(shù)逐漸覆蓋到各個范圍當(dāng)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(jìn)行相關(guān)管理工作，有效的借助5G網(wǎng)絡(luò)推動其發(fā)展進(jìn)步。通過借助5G通信技術(shù)能夠在城市軌道交通中加快推進(jìn)其體系的不斷完善與建設(shè)，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(shù)的應(yīng)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(jìn)行相應(yīng)的分析與探討。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù);城市軌道交通;運用

引言

軌道交通作為城市動脈和大眾化的交通工具，是國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、民生改善和城市安全起著不可替代的作用?！吨袊鞘熊壍澜煌ㄖ腔鄢擒壈l(fā)展綱要》指出，要利用云計算、大數(shù)據(jù)、5G等技術(shù)，構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的新一代中國式智慧型城市軌道交通。隨著對移動通信需求的持續(xù)增長，5G頻譜利用和能源效率將大大提高，在傳輸延遲、可靠性、安全性和覆蓋范圍方面實現(xiàn)更大的性能改進(jìn)，并在城市軌道交通車地通信、運行監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、大數(shù)據(jù)分析等復(fù)雜場景數(shù)字化應(yīng)用將不斷深入，成為實現(xiàn)城市軌道交通智能化的重要支撐。

1 5G 技術(shù)簡述

1.1 5G詳細(xì)介紹

隨著移動通信技術(shù)要求的不斷提高，新一代移動通信技術(shù)體系—— 5G將在未來兩年內(nèi)逐漸商用。屆時，按照以往發(fā)展的規(guī)律，5G將在幾個層面的特性上取得進(jìn)步，特別是頻段利用率和能耗水平將大幅提升，促使傳輸速度和資源利用率出現(xiàn)一個數(shù)量級的提升。此外，5G在傳輸時延、穩(wěn)定性、安全系數(shù)、覆蓋能力等方面都會有很大的提升。5G移動通信技術(shù)體系的主要用途也將進(jìn)一步擴大，將增強端到端（D2D，Device-to-Device） 通信的作用，同時提高對大量數(shù)據(jù)以及機器對機器（M2M，Machine-to- Machine）通信的支持能力，進(jìn)而推動未來物聯(lián)網(wǎng)總體目標(biāo)的完成。5G不僅讓用戶體驗更好，而且可以滿足大量領(lǐng)域和不同用途的特殊要求。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

根據(jù)目前的研究成果，5G將通過多種新技術(shù)、新方法來改善互聯(lián)網(wǎng)的特性，擴大互聯(lián)網(wǎng)的作用，如高頻數(shù)據(jù)通信、大規(guī)模陣列天線、新型接入技術(shù)、新型多載波通信技術(shù)、雙工、D2D通信、聚合互聯(lián)網(wǎng)、新型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)等技術(shù)特征。根據(jù)這個技術(shù)性，完成從4G互聯(lián)網(wǎng)到5G互聯(lián)網(wǎng)的飛躍。5G 還增強了D2D通信的作用。它是一種設(shè)備到設(shè)備的直接通信技術(shù)，可以緩解通信基站的壓力，減少通信延遲。與蜂窩通信相比，D2D通信僅占用一半的頻段資源。此外，對于距離較近的用戶，使用D2D通信可以降低傳輸輸出功率，節(jié)約能源消耗。此外，5G在安全系數(shù)和穩(wěn)定性方面也明確提出了更高的規(guī)定。5G的關(guān)鍵特性提升有利于提升城市軌道交通通信系統(tǒng)的特性。

2 城市軌道交通中傳統(tǒng)通信技術(shù)存在的問題

在城市軌道交通中，傳統(tǒng)通信技術(shù)的應(yīng)用存在一些不足之處，傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)主要為WLAN、LTE，在設(shè)備選型時，需要對各項業(yè)務(wù)進(jìn)行評估后再選擇。其中，LTE能夠滿足智能運營維護(hù)、寬帶視頻、多媒體集群等業(yè)務(wù)要求，是軌道交通行業(yè)發(fā)展的熱點。WLAN可以應(yīng)用在移動辦公、智能運營維護(hù)、服務(wù)型業(yè)務(wù)、寬帶視頻等領(lǐng)域，在軌道交通中的應(yīng)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(shù)并存，傳統(tǒng)的通信技術(shù)存在諸多問題，影響了軌道交通業(yè)務(wù)的發(fā)展，其建設(shè)和維護(hù)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(yīng)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(shù)很難達(dá)到這一要求。

通信技術(shù)已經(jīng)成為解決城市軌道交通問題的實用技術(shù)，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(fù)擔(dān)，有助于城市軌道交通系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。

3 5G通信技術(shù)在軌道交通的具體應(yīng)用

3.1 列車的安全高效運行

目前我國的軌道交通智能化方面逐步由傳統(tǒng)的控制管理向智能工程型轉(zhuǎn)化，并通過采用智能算法與云數(shù)據(jù)技術(shù)來加強對于列車以及運行的管理控制。對于智能列車來說，可以通過車載的終端來實現(xiàn)自動駕駛或者是輔助駕駛功能，對于練車群的管理來說，需要通過智能中心管理來完成相應(yīng)的行車計劃，加強對于整個階段的運行管理。另外，對于列車運行過程中的視頻語音通信來說，需要滿足列車運行同控制間的語音調(diào)度、廣播通信等對通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的低時延、低帶寬要求的需求。另外可視化行車環(huán)境技術(shù)對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求非常高，只有這樣才能夠滿足可視化控制列車軌道運行的要求。超高清可視化視頻業(yè)務(wù)，這項技術(shù)對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求同樣非常高，需要延遲較低，而且能夠滿足列車視頻監(jiān)控圖像的傳輸，以及控制中心流媒體下行播放功能。通過應(yīng)用5G技術(shù)能夠有效的提升列車運行中的數(shù)據(jù)通信效率，減小列車之間的通信延遲，從而可以有效縮短列車之間的運行間隔，提升運行效率。另一方面通過應(yīng)用武器技術(shù)的先進(jìn)信息傳輸技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更快更大的數(shù)據(jù)信息傳輸，同時保障網(wǎng)絡(luò)連接的安全性能， 使得列車之間的信息交互更加準(zhǔn)確快速，管理控制中心能夠及時地獲取列車位置，從而為列車的安全運行提供更加堅實的技術(shù)保障。

3.2 在綠色通信中的應(yīng)用

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，我國在實際進(jìn)行通信技術(shù)發(fā)展過程當(dāng)中不可避免的浪費了一定的資源。為了有效保障我國的可持續(xù)發(fā)展，必須有效的改變這一現(xiàn)狀。而城市軌道交通在具體發(fā)展過程當(dāng)中作為我國的主要產(chǎn)業(yè)，在具體發(fā)展中也應(yīng)當(dāng)注重對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，減少不必要的資源浪費，有效的借助5G網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化，借助相關(guān)通信功能實現(xiàn)降低能源消耗的具體作用。這樣一來，在其系統(tǒng)的不斷優(yōu)化下，城市軌道交通能夠得到良好的發(fā)展，同時也能夠避免資源浪費。

3.3 5G技術(shù)在智能出行中的應(yīng)用

在人工智能和大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展的時代背景下，智能出行成為一個重要的發(fā)展趨勢，得到了人們的關(guān)注和認(rèn)可。利用5G通信技術(shù)，能夠滿足實時車輛搜尋的要求，并且還可以查詢到附近的商業(yè)網(wǎng)點設(shè)施和車站人流量， 做到旅客出行的全覆蓋，滿足了各個環(huán)節(jié)智能化工作的要求。通過5G通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠采用人臉識別、二維碼識別的方式自動驗票，針對不同的行程做出票務(wù)結(jié)算，并且利用大數(shù)據(jù)來感知旅客要求，提供智能化交互體驗，做到了精準(zhǔn)一對一服務(wù)，大幅提升了人們出行的舒適度，也進(jìn)一步優(yōu)化了通行效率。

結(jié)束語

5G通信技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用，是推動城市軌道交通以更加自動化技術(shù)、智能化系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、綠色發(fā)展的核心技術(shù)，可以合理提高城市軌道交通通信的協(xié)調(diào)能力、時效性和完整性。對此，在實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略中，結(jié)合5G通信技術(shù)的認(rèn)知能力，對其在城市軌道交通中應(yīng)用的可行性分析，以及不斷的產(chǎn)品開發(fā)和實踐，推動其在交通通信領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的必要性和重要性。

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