5G通信技术在城市轨道交通中的应用

王广辉

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;运用

引言

轨道交通作为城市动脉和大众化的交通工具，是国家关键基础设施和重要基础产业，对我国经济社会发展、民生改善和城市安全起着不可替代的作用。《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》指出，要利用云计算、大数据、5G等技术，构建安全、便捷、高效、绿色、经济的新一代中国式智慧型城市轨道交通。随着对移动通信需求的持续增长，5G频谱利用和能源效率将大大提高，在传输延迟、可靠性、安全性和覆盖范围方面实现更大的性能改进，并在城市轨道交通车地通信、运行监测、网络覆盖、大数据分析等复杂场景数字化应用将不断深入，成为实现城市轨道交通智能化的重要支撑。

1 5G 技术简述

1.1 5G详细介绍

随着移动通信技术要求的不断提高，新一代移动通信技术体系—— 5G将在未来两年内逐渐商用。届时，按照以往发展的规律，5G将在几个层面的特性上取得进步，特别是频段利用率和能耗水平将大幅提升，促使传输速度和资源利用率出现一个数量级的提升。此外，5G在传输时延、稳定性、安全系数、覆盖能力等方面都会有很大的提升。5G移动通信技术体系的主要用途也将进一步扩大，将增强端到端（D2D，Device-to-Device） 通信的作用，同时提高对大量数据以及机器对机器（M2M，Machine-to- Machine）通信的支持能力，进而推动未来物联网总体目标的完成。5G不仅让用户体验更好，而且可以满足大量领域和不同用途的特殊要求。

1.2 技术优势

根据目前的研究成果，5G将通过多种新技术、新方法来改善互联网的特性，扩大互联网的作用，如高频数据通信、大规模阵列天线、新型接入技术、新型多载波通信技术、双工、D2D通信、聚合互联网、新型互联网架构等技术特征。根据这个技术性，完成从4G互联网到5G互联网的飞跃。5G 还增强了D2D通信的作用。它是一种设备到设备的直接通信技术，可以缓解通信基站的压力，减少通信延迟。与蜂窝通信相比，D2D通信仅占用一半的频段资源。此外，对于距离较近的用户，使用D2D通信可以降低传输输出功率，节约能源消耗。此外，5G在安全系数和稳定性方面也明确提出了更高的规定。5G的关键特性提升有利于提升城市轨道交通通信系统的特性。

2 城市轨道交通中传统通信技术存在的问题

在城市轨道交通中，传统通信技术的应用存在一些不足之处，传统的无线通信技术主要为WLAN、LTE，在设备选型时，需要对各项业务进行评估后再选择。其中，LTE能够满足智能运营维护、宽带视频、多媒体集群等业务要求，是轨道交通行业发展的热点。WLAN可以应用在移动办公、智能运营维护、服务型业务、宽带视频等领域，在轨道交通中的应用也已经成熟，但是，频段之间容易发生信号干扰，安全性还有待提升。在很长一段时期中，我国城市轨道交通是多种技术并存，传统的通信技术存在诸多问题，影响了轨道交通业务的发展，其建设和维护成本相对较高，缺乏良好的抗干扰能力，传输速率也具有局限性，无法支持高速运行和智能化发展。在这一历史背景下，需要让城市轨道交通朝着稳定传输、更高移动性、多样化应用方向发展，以更好地满足人们的智能化体验，而传统的技术很难达到这一要求。

通信技术已经成为解决城市轨道交通问题的实用技术，能够缩短信息传输时间，确保信息传递的可靠性、及时性，还可以创建物联网，让用户通信不再单一局限在某个区域，能够有效提高运营效率，其中的D2D通信功能可以减轻基站负担，有助于城市轨道交通系统的稳定、安全运行。

3 5G通信技术在轨道交通的具体应用

3.1 列车的安全高效运行

目前我国的轨道交通智能化方面逐步由传统的控制管理向智能工程型转化，并通过采用智能算法与云数据技术来加强对于列车以及运行的管理控制。对于智能列车来说，可以通过车载的终端来实现自动驾驶或者是辅助驾驶功能，对于练车群的管理来说，需要通过智能中心管理来完成相应的行车计划，加强对于整个阶段的运行管理。另外，对于列车运行过程中的视频语音通信来说，需要满足列车运行同控制间的语音调度、广播通信等对通信系统网络的低时延、低带宽要求的需求。另外可视化行车环境技术对于网络带宽的要求非常高，只有这样才能够满足可视化控制列车轨道运行的要求。超高清可视化视频业务，这项技术对于网络带宽的要求同样非常高，需要延迟较低，而且能够满足列车视频监控图像的传输，以及控制中心流媒体下行播放功能。通过应用5G技术能够有效的提升列车运行中的数据通信效率，减小列车之间的通信延迟，从而可以有效缩短列车之间的运行间隔，提升运行效率。另一方面通过应用武器技术的先进信息传输技术能够实现更快更大的数据信息传输，同时保障网络连接的安全性能， 使得列车之间的信息交互更加准确快速，管理控制中心能够及时地获取列车位置，从而为列车的安全运行提供更加坚实的技术保障。

3.2 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。

3.3 5G技术在智能出行中的应用

在人工智能和大数据迅速发展的时代背景下，智能出行成为一个重要的发展趋势，得到了人们的关注和认可。利用5G通信技术，能够满足实时车辆搜寻的要求，并且还可以查询到附近的商业网点设施和车站人流量， 做到旅客出行的全覆盖，满足了各个环节智能化工作的要求。通过5G通信技术的应用，能够采用人脸识别、二维码识别的方式自动验票，针对不同的行程做出票务结算，并且利用大数据来感知旅客要求，提供智能化交互体验，做到了精准一对一服务，大幅提升了人们出行的舒适度，也进一步优化了通行效率。

结束语

5G通信技术在城市轨道交通中的应用，是推动城市轨道交通以更加自动化技术、智能化系统、标准化、专业化、标准化、绿色发展的核心技术，可以合理提高城市轨道交通通信的协调能力、时效性和完整性。对此，在实施创新驱动发展战略中，结合5G通信技术的认知能力，对其在城市轨道交通中应用的可行性分析，以及不断的产品开发和实践，推动其在交通通信领域的应用具有一定的必要性和重要性。

参考文献：

[1] 毛磊，翟浩杰，尹尚国.5G在轨道交通行业的应用探讨[J].移动通信，2020.

[2] 黄霁.5G无线通信技术在城市軌道交通中的应用探讨[J].都市快轨交通， 2019，032（005）：33-37.

[3] 张泽驰.城市轨道交通中5G通信技术的运用探讨[J].通讯世界，2019，（6）：22- 23.

1259501705207