5G移动通信技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用探讨

贾杰

摘 要：随着人们生活水平的不断提升，城市轨道交通成为了人们出行时首选的交通工具。而科学技术的迅猛发展，更是给整个城市轨道交通行业发展提供了新的发展契机。因此，如何实现对科学技术的高效运用，构建更加智能化的轨道交通车地无线通信系统成为了当前人们所要考虑的主要问题。而5G移动通信技术具备抗干扰能力强、覆盖范围大以及移动性高等特点，故将其运用到城市轨道交通车地无线通信系统中，就能有效促进整个系统的安全稳定运行，进而就能给乘客提供更好的乘车体验。

关键词：5G移动通信技术;城市轨道交通;车地无线通信系统;应用

0 引言

当前城市轨道交通车地无线系统主要应用IEEE的WLAN技术进行构建，在具体应用时，还存在着：故障发生率高、延时长等问题，这样就给整个系统的安全稳定运行带来了一定的影响。因此，就应将5G移动通信技术高效的运用到城市轨道交通车地无线通信系统中，确保从多个方面来实现对车地无线通信系统的全方位构建，以此就更有利于我国未来智慧轨道交通的建设发展。本文就针对5G移动通信技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用展开具体的分析与讨论。

1 5G移动通信技术的相关概述

1.1 5G移动通信技术介绍

随着通信行业的不断快速发展，5G移动通信技术应运而生，并且在多个性能方面都得到了较大的突破，尤其是在频谱利用率和能效方面得到了明显的提升，这样就有效的增强了资源的利用率。此外，5G技术在传输延时、可靠性、安全性以及覆盖能力方面的性能也得到了明显的提升。由于5G技术应用优势突出，故其的应用领域也变得更加宽广。5G移动通信技术增加了端到端的通信功能，并且增强了对海量传感设备及机器对机器通信的支撑能力，以此就能有效的达到万物互联的效果，以此不仅可以给5G用户提供更高质量的用户体验，而且还能满足不同行业、不同领域的应用需求[1]。

1.2 5G移动通信技术的应用优势

较4G技术而言，5G移动通信技术在频谱效率、网络容量、传输速度以及成本效率等多个方面都进行了改善，并且还增加了D2D的通信功能。该种功能可实现设备与设备的互联，不仅可以有效的减轻基站的负担，而且还能减小通信延时，以此就能有效的节约能耗。此外，就传输效率而言，5G技术将是4G通信技术的1 000倍，这样就大大提升了信息传输的便捷性。

2 当前基于WLAN技术的车地无线通信系统构架所存在的问题

通过对当前基于WLAN技术的车地无线通信系统构架所存在问题的分析与了解，可在一定程度上有效的帮助我们及时的采取针对性的解决措施，确保及时的发现WLAN技术在使用时的问题，并及时的做好对5G技术的高效应用，以此就能更好的保障车地无线通信系统的安全稳定运行。下面，就针对当前基于WLAN技术的车地无线通信系统构架所存在的问题展开具体的分析与讨论。

当前城市轨道交通车地无线通信系统主要采用的WLAN技术，系统在控制中心设置2台互为主备的接入控制器，来作为整个车地无线通信系统的核心设备[2]。为了促进系统的正常运行，在各个车站轨道旁设置了AP，并且在行驶的车辆上设置车载AP，这样无线信号就能全面的覆盖到车站和整个列车。但是，WLAN技术的普遍使用，频率段无法实现与民用设备的有效隔离，导致整个系统在运行时可能会出现卡顿、丢包等现象，使得系统频发故障，以此就给列车的正常运营带来了一定的影响。而对于WLAN技术而言，其的信号制式主要采用的是2.4 GHz开放频段，不可避免的会受到民用通信产品的干扰，影响了车地无线通信系统的正常运行，以此就会造成列车出现晚点、紧急刹车等行为，这样就给乘客的出行带来了较大阻碍。其中，轨道交通最为主要的就是：PIS车地无线通信系统，该系统主要负责车载PIS与地面PIS之间的信息交互，并且还能实现对车载图像的有效上传。但是，WLAN技术的处理能力还有限，且也无法做到对无线的全面型覆盖，导致系统在运行时经常出现问题，严重时还无法实现对车载图像的及时上传，这样就给列车维修与保养工作的进行带来了一定的阻碍。虽然WLAN技术的应用，能够给城市轨道交通车地无线通信系统的运行带来较强的动力，但是其自身所存在的缺陷性，也使得整个系统在运行过程中经常发生问题[3]。

3 5G移动通信技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的具体应用

3.1 LTE-A技术构建车地无线通信系统核心网络

LTE-A技术主要就是在4G通信技术基础上发展起来的，具有投入小、融合性高等优点。因此，就可选用该种技术来作为城市轨道交通车地无线核心网的主要组网技术，确保整个系统能够具备较高的运行可靠性。由于5G技术引进了NFV和SDN两种新型技术，这样就能有效的取代AC设备，以此就能节约更多的投资成本，并且还能实现对资源的充分利用[4]。此外，在车地无线通信系统中运用LTE-A技术，整个系统的运行效率也得到了明显的提升，并且还有效的解决了系统延时性问题，以此就给乘客的乘坐带来了更好的体验。

3.2 MIMO增强技术实现接入层的大规模高密度的无线网络覆盖

运用WLAN技术的车地无线通信系统的运行原理主要就是：通过在车站和列车上部署相应的轨旁AP、车载AP以及小规模天线等，来实现车站与地面的无线覆盖，以此就能实现车站与地面的通信。但是，车地无线系统具备较强的高移动性，在实际运行时，较易出现AP连接中断以及系统重传的问题，以此就会导致整个列车接收不到相关信号，从而出现故障。而基于5G的MIMO增强技术，主要采用了小基站+大规模天线技术，这样就有效的解决了信号中断的问题。此外，在车站内通常可以部署成千上百个天线，这样就极大的增加了频谱效率，并且还能有效的提升对信号的抗干扰能力，以此就能更好的提升车站接入层的通信体验。

3.3 MEC技术的业务接入与存储下沉到车站层面

MEC技术主要就是指：给移动网边缘提供更加全面的IT服务环境和云计算能力，确保各种网络业务能够更加接近用户的无线网介入测，以此就能给用户更加良好的用户体验[5]。其中，由于WLAN技术对于数据的传输速度较慢，导致在上传车载图像时常常出现差错，进而也就不利于給调度员对列车的监视提供重要的理论依据。而通过应用MEC技术，就能在车站部署更多的天线，并且还能及时的将视频传送与存储到接入层，以此就能有效的解决传输慢的问题。此外，MEC技术的应用还能令车站无线接入层面接入更多的业务应用终端，这样就能给车站运维人员对各个监控设备的检查和故障的处理提供方便。

4 结论

不断的将5G移动通信技术运用到城市轨道交通车地无线通信系统中，对于有效的保障整个系统的安全稳定运行，降低列车在运行时的故障发生率以及有效的给乘客提供更精良的出行服务，促进城市轨道行业的快速稳定发展都具有至关重要的作用。因此，我们就应首先认识与了解5G移动通信技术的相关概述和当前基于WLAN技术的车地无线通信系统构架所存在的问题，进而从LTE-A技术构建车地无线通信系统核心网络、MIMO增强技术实现接入层的大规模高密度的无线网络覆盖以及MEC技术的业务接入与存储下沉到车站层面三个方面将5G移动通信技术高效的运用到城市轨道交通车地无线通信系统中，确保充分的发挥出其的应用优势，提升系统运行效率，降低能量损耗，保障列车运营安全，以此就能更好的为乘客出行提供服务。

参考文献：

[1]杨斌山.5G通信技术在城市轨道交通中的运用[J].电子测试，2021（1）：131-132+96.

[2]崔融.5G通信技术在城市轨道交通视频监控系统中的应用[J].中国新通信，2021，23（1）：14-15.

[3]才琳.城市轨道交通中的5G通信技术研究[J].中国新通信，2020，22（22）：1-2.

[4]董炜，周云.5G通信技术在城市轨道交通视频监控系统中的应用[J].城市轨道交通研究，2020，23（S2）：153-155.

[5]高翔.5G移动通信技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用[J].城市轨道交通研究，2018，21（S2）：61-64.