5G通信技术在城市轨道交通中的应用

刘兵

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：城市轨道交通;5G通信技术;应用

引言

在人类社会生产力水平的不断发展和提升下，交通运输行业得到了迅速发展，实现了从单点转化为规模化、机构化的运行，不仅提升了运输效率，而且保证了运输的安全性。城市轨道交通是当前发展的主流交通方式，有着安全系数高、速度快、可靠性强、运输量大的优势，迅速发展的5G通信技术，为城市轨道交通的发展解决了各类技术难题。

15G技术优势与发展

5G是对第五代移动通信技术（Fifthgenerationmobilecommunicationtechnology）的简称，是基于4G延伸的移动通信技术。作为新一代移动通信技术，5G通信实现了众多先进技术的整合应用，超密集异构网络、大规模天线阵列（massiveMIMO）、端对端通信（D2D）、切片、边缘计算（MEC）等技术的发展和普及，将向超高速、高可靠、低时延、大规模物联网络时代迈进。

在先进技术结合应用下，5G网络在以下场景中具备较高应用价值与应用前景：（1）超高速场景，如满足高速列车控制系统通信需求，实现状态信息高效传输，提升高速列车运行稳定性与安全性;（2）高可靠、低时延场景，覆盖范围不断拓展，实现网络内部实时通信，提升通信可靠性;（3）大规模物联网业务场景，满足大规模通信设备连接需求，使众多人参与到通信事件中，进行同步交流，构建“万物物联”网络体系。对4G通信技术与5G通信技术对比分析，可以发现5G通信技术传输速率更高，信息传输速率可达到10Gbps是4G（100Mbps）的百倍，信息容量更大，可靠性更强，资源利用率更高，能够满足城市轨道交通的通信需求。

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。5G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城市轨道交通中5G通信技术的具体应用

3.1在高速通信中的应用

通过对我国目前的城市轨道交通系统进行相关分析我们可以发现，一般情况下其主要使用LTE-M系统进行相关工作，而这一系统的应用需要受到频段限制，通常处于1785～1805MHz，但是这一频段还非常容易受到其他地区的资源使用的限制，通常情况下只按照10MHz的频率进行轨道交通运营工作。并且，为了保障信息系统的信息传播功能的实现，还会将宽带分为两种冗余方式进行有关工作。在此前提下，数据通信模式的数据吞吐量平均为上行通信3.3，下行通信吞吐量平均为8.4。虽然目前对于调度工作没有具体要求，但是按照常规操作来说，单路高清视频必须小于4Mbit/s（H.264）。在此基础上，我们可以发现10MHz的宽带在分为A，B两种冗余方式之后根本难以有效满足相关工作需求。例如，在同一小区内，多辆车辆要进行多列图像传输和通信传输，一个网络系统不能接收多列车辆，工作扩展有限。因此，为了有效解决这一问题就需要5G通信的应用。

5G通信技术有多种技术，可以提高频率效率，比起现有的宽带，可以提高通信速度。5G通信技术又包含了更为高级的频段，可以消除以往频率资源的稀薄，实现高速和短距离通信。利用各种技术，频率效率可以比4G通信提高5至10倍。因此，5G通信技术不仅可以通过单一网络统一传送多个数据，而且还可以添加多个HD录像带，简单化新的线路网络设计方式，保障以后的维护工作顺利进行。5G通信的普及，既能减少城市铁路周边的工程量，又能保证空间改造和施工。

3.2无线数据传输

现阶段城市轨道交通LTE-M系统应用的频率范围为1785～1805MHz，但受限于各地区频率资源的应用，一般只允许其中的10MHz网络用于城市轨道交通。充分考虑数据信号系统的可靠要求，将10MHz的网络带宽划分为A、B双网（5CHZ）进行通信。根据该标准，测量单一网络应用和单一泄漏电缆条件下的数据信息传输。

一方面，5G利用多种技术提高频段的效率，在原有网络带宽下提供更高的通信速度。另一方面，使用更高的频段可以减少频段资源焦虑的现状，完成极快、极短的Route通信。全面多样的技术改进，5G互联网与4G互联网相比，频段效率提升了5-10倍。根据当前检测速度，当前上下行平均通信速度可以提高到18.5～37Mbit/s，通信速度可以增加到42～84Mbit/s。这样，不仅单个网络能够全面安装当前所有的业务流程，还可以提升多路超清视频，满足海量业务流程的需求，不仅简化了业务流程的复杂性。新的线路网络设计方案，也降低了维护难度系数提高。随着5G网络综合承载能力的提高，轨旁设备的工程建设和安装逐渐减少，有利于满足建设周期短、相对有限的长线项目的改造需求。

3.3物联通信提升体验

乘客智能出行是发展趋势，5G技术发展和应用将拉近乘客距离，乘客可实现轨道交通网络购票，实时查寻列车到、发站信息、车站拥挤情况，定位商业网点等，为乘客出行提供参考，提高地铁服务水平和舒适度。地铁运营也可通过大数据统计，实时发布和接收地铁、公交信息等，实现站内分区疏散、站外潜在乘客引导换乘，提升乘客感受。此外5G高速网络可使更多的视频影像、广告等实时精准下发，视频播放更加清晰，以实现地铁商业精准营销，提升客户观感体验，提升溢价能力。

4结束语

总而言之，通过上述分析我们可以发现在城市轨道系统当中5G技术逐渐得到了应用。目前，我国在城市交通轨道系统当中所应用的普遍为4G技术，而5G技术相比于4G技术来说，其中存在着一定优势，并且在5G技术的作用下能够促进其系统的不断完善，保障交通运行安全。在5G通信技术的作用被不断发掘下，其在轨道交通中的应用会被逐渐普及。

参考文献：

[1]张哲.城市轨道交通中5G通信技术的应用探讨[J].建材與装饰，2020（15）：263-266.