5G 通信技术在城市轨道交通中的应用分析

李岷潞

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550000）

0 引 言

新时代的快速发展，离不开先进的技术支持，尤其是通信技术的升级与发展，是社会迈向现代化、信息化以及数字化的重要保障。5G 通信技术的概念提出与实践应用已经有了一定的研究基础，并且随着5G 通信技术的不断成熟，应用的范围与领域不断扩大。其中，在城市轨道交通中的有效应用是5G 通信技术不断拓宽范围、加深应用的集中体现。5G 对于社会生产生活的助力作用、促进作用显而易见。5G通信技术为了在城市轨道交通应用中发挥出积极作用，就需要结合城市轨道交通的应用需求来科学布局、有效应用，并采取有效的方法与管理手段来强化应用落实。

1 5G 通信技术概述

5G 通信技术属于无线通信技术的一种，也是联接力的一个典型代表。从宏观来看，它起到帮助数据流动的作用，并且随着通信技术的不断提升，通信基础设施的广泛覆盖，5G 通信技术在各个领域中的应用越来越广泛。5G 通信相较于以往的4G 通信、3G通信能力更强、信号更敏锐、覆盖范围更广的根本原因在于，5G 在连接速率、系统容量、连接数量、时延及能效等方面有大幅提升。

5G带来的连接能力，使得云和端的连接更加紧密，加强了数据和算力资源的流动。当前，5G 通信的覆盖范围越来越广泛，特别是在一些大型城市中，已经实现了广泛覆盖与应用[1]。但从整体来看，5G 通信在具体的使用过程中存在着一定程度上的不稳定、不连续性问题，其自动修复能力、信息数据信号的传输稳定性有待进一步增强。同时，基础设施投入不足、管理不到位、人为因素等都不利于5G 通信的高质量运用。

5G 国际技术标准重点满足灵活多样的物联网需要。在正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）和多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）基础技术上，5G 为支持3 大应用场景，采用了灵活的全新系统设计。在频段方面，与4G支持中低频不同，考虑中低频资源有限，5G 同时支持中低频和高频频段。其中，5G 的中低频能够很好地满足覆盖和容量需求。

5G 通信技术针对中低频和高频设计了统一的技术方案，并支持百兆赫兹的基础带宽。为了支持高速率传输和更优覆盖，采用低密度奇偶校验（Low Density Parity Check，LDPC）、Polar新型信道编码方案、性能更强的大规模天线技术等；为了支持5G的低时延、高可靠，采用短帧、快速反馈、多层多站数据重传等技术。

目前，5G 通信数据传输中所暴露出来的问题，如5G并未突破通信基础理论的限制，能够干预和解决。但是，解决过程必须结合具体的情况，具有针对性地提升数据传输稳定性。

2 城市轨道交通网络现状

城市轨道交通的建设可以缓解日益加剧的交通压力，特殊的地下运行方式突破了地面交通的局限性。因此，轨道交通迎来了全新的发展时期，无论是运输能力，还是运输效率，轨道交通都能很好体现出其优势性与独特性，成为大型城市重要的交通基础设施之一。随着城镇化进程的不断加速，城市规模不断扩大，特别是一些大城市、特大城市的人口规模不断扩大，对城市的发展规划与基础设施建设提出了更高的要求。交通问题正逐步成为城市发展中的典型性问题[2]。

在这种背景下，各城市纷纷加大了对城市轨道交通网络的投入与建设。相关数据显示，截至2021年，我国的城市轨道交通里程已经达到8 708 km，城市轨道交通车站5 216 座，城市轨道交通运量已经达到237.1 亿次，并且仍保持快速增长的趋势。城市轨道交通的投入很好地满足了城市的可持续发展需求，使得人们的出行更加便捷、安全、经济，尤其对于一些“上班族”而言，城市轨道交通是最为理想的选择，不仅速度快，而且安全性高，相较于其他交通形式而言，城市轨道交通更有利于用户对时间的掌握。

在城市化进程不断加速的当下，部分城市的轨道交通正在规划中，另一部分城市的轨道交通正在持续扩建中。以广东省为例，其广州市、深圳市先后建成了城市轨道交通网络，并且辐射范围在不断延伸，广州市至佛山市、深圳市至东莞市等正逐步形成一个庞大的城市轨道交通网络。在这种背景下，城市轨道交通网络很好地带动了地方经济的发展，城市轨道交通的规划、建设、投入以及运营创造了大量的就业岗位，并且形成了新的产业链、经济链，在促进地方发展的同时，进一步提升了地方的整体形象与核心竞争力。

3 城市轨道交通中5G 通信技术应用需求

城市轨道交通作为一种成熟的交通形式，当前在各大城市中的布局与应用越来越完善。通信技术的有效应用，使得城市轨道交通在性能上表现得更加出色。随着5G 通信技术的问世与应用的深入，城市轨道交通利用通信技术提升城市轨道交通的运行能力与安全性已经成为必然。城市轨道交通系统复杂，不仅有着高性能的硬件配置，而且在软件系统上更是十分复杂，尤其是一些信息化系统，将会直接影响城市轨道交通的各项功能。其中，广播系统、通信系统、视频监控系统以及中控系统等，都需要通信技术的支持。

城市轨道交通中对于5G 通信技术的应用需求十分广泛，例如最常见的通信系统，无论是城市轨道交通运行本身，还是乘客的通信需求、网络需求，都信赖于通信技术，而5G 通信技术的应用，将会更进一步的提升通信系统的能力[3]。例如，广播系统的通信需求，离不开通信技术的大力支持。

4 5G 通信技术在城市轨道交通中的应用优势

5G 通信技术在城市轨道交通中的应用范围、应用需求、应用作用都十分显著[4]。这是因为相较于4G 通信技术形式而言，5G 通信技术在城市轨道交通中的应用优势更加显著，主要表现在3 个方面。

（1）具有强大的智能运维优势。应用5G通信技术，能够使城市轨道交通中的各个站台、轨道交通的设备主体以及相关的设施设备能够实现信息互通互联，数据的及时共享，监控影像的及时传输，并综合这些信息与数据进行快速的响应，对故障问题进行及时处理，能够及时发现隐患，识别问题，并进行针对性的干预和处理，提升设备的可靠性和可维护性。

（2）具有强大的安全应用优势。在这个庞大的系统中，每一个零部件，每一个环节，都是环环相扣的关系，而不同的系统因系统构成不同、功能不同，导致在运行要求与运行特点方面也存在不同。但无一例外的是，不同的系统在运行过程中都有出现故障的可能。这些故障的出现将会影响城市轨道交通的有序运行，甚至会导致一定的安全隐患。例如，一些通信故障问题导致了数据传输出现异常，从而影响了城市轨道交通的运行稳定性以及乘客的体验感。通过5G通信技术，可以对轨道交通设备进行远程监视和管理，实现即时应对，落实安全防范措施，提高安全系数。

（3）可以实现无线网络全覆盖。在当前的时代背景下，不仅轨道交通自身的运行需要强大的网络支持，乘客出行过程中也需要应用无线网络。在传统的4G 通信技术下，无线网络往往会出现不稳定、不及时的现象，而5G 通信技术的应用，在城市轨道交通中所呈现出来的强大优势是可以提供更高质量、更高稳定性的无线网络服务，为乘客提供更舒适、更便利的通信服务，同时加快列车系统之间的数据流速，提升数据传输质量[5]。

5 5G 通信技术在城市轨道交通中的应用措施

5.1 优化城市轨道交通运营

城市轨道交通本身是一个庞大的系统，正是由于各个系统的作用发挥，才使得城市轨道交通的性能日益出色，在保障运行安全的同时，改善用户体验感，保证效率。通过5G 无线接入技术、通信传输技术增强城市轨道交通的运行与管理能力，实现智慧化管理与监控，能够更好地体现城市轨道交通调度的科学性以及运营的精细化管理。

5.2 提升物联通信能力

无论是系统的监控还是管理，其本质都是通过通信技术来实现的。所以，5G 通信技术在城市轨道交通的具体应用体现在物联通信能力，通过应用5G实现无人售票、自动化管理，通过App 小程序自主查询交通信息，了解车厢的人流情况。实时发布相关的注意事项通知，做好疏散、管理以及安保工作。尤其在商业化时代背景下，利用5G 通信技术强大的数据传输能力，联合更多商业团体来实现城市轨道交通广告运营新模式。例如，在车厢内投放广告，实现商业精准营销，改善客户观感体验，提升溢价能力。

5.3 完善5G 通信技术能力

5G 通信本身就是先进技术多元化运用的集中体现，在5G 通信的支持下，城市轨道交通的运行和管理效率与质量更有保障。要确保5G 通信数据传输的高效率、稳定性以及高可靠性目标实现，除通信技术本身及对数据传输的标准规范统一以外，还要强化其他技术形式的先进性应用，这也是不断提升城市轨道交通运力、发展城市轨道交通的重要前提。因此，为了进一步改善5G 通信体验，强化先进技术的全面应用至关重要，包括频谱拓展先进技术、全覆盖技术等。通过将5G 通信技术与更多先进技术形式的深度整合，构建更科学的5G 通信基础架构，提升5G 通信数据传输的安全性、可靠性。

6 结 论

随着我国通信技术水平的不断提高，以及人们对于高质量交通出行的现实要求，需不断强化5G 通信技术的可靠性，强化5G 通信技术在城市轨道交通中的有效应用，从而更好地保障人们出行安全，提升城市轨道交通的运行能力，促进城市发展与进步。