5G通信技術在城市軌道交通中的應用

曾 震

（福建省郵電規(guī)劃設計院有限公司，福建 福州 350000）

現(xiàn)階段，城市軌道交通建設規(guī)模不斷擴大，隨著互聯(lián)網業(yè)務的快速發(fā)展，軌道交通為人們提供了更加優(yōu)質的服務，比如全自動列車駕駛等，但同時也產生了一些問題，比如海量數(shù)據(jù)信息可靠傳輸、列車高速行駛過程中服務流暢保障與路基橋梁、隧道等通信環(huán)境保障信號連續(xù)覆蓋等，這是當前城市軌道交通面臨的重要難題。當前，5G通信技術發(fā)展日益成熟，廣泛應用于城市軌道交通中并有效解決了相關技術難題。現(xiàn)階段，智能交通利用5G通信技術打破了信息傳輸?shù)乃俣扰c距離束縛，保障了信息安全傳輸。

1 5G通信技術意義與城市軌道交通中通信技術

1）5G通信技術意義。（1）5G通信技術快速發(fā)展，其中一項原因是因為充分應用頻譜資源。縱觀傳統(tǒng)移動通信技術中頻譜資源使用效率，傳統(tǒng)移動通信技術中頻譜資源使用主要以中低頻段為主，特別是低頻段引用更為密集，此種情況下降低了原有移動通信技術數(shù)據(jù)傳輸效率，信息傳輸效果不理想，影響各用戶間的信息傳輸。4G技術發(fā)展有效調整了頻譜資源應用，以4G移動通信技術為基礎發(fā)展而來的5G通信技術充分應用了頻譜資源，這是該技術數(shù)據(jù)傳輸效率比較好的因素。（2）與傳統(tǒng)3G或4G技術相比，5G技術自身系統(tǒng)容量更大，人們對通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝孕枨蟮玫搅烁玫臐M足。隨著社會經濟的快速發(fā)展，我國通信應用需求呈現(xiàn)快速增長趨勢。相關調查資料顯示，現(xiàn)階段我國所用移動通信數(shù)據(jù)技術增長速度接近指數(shù)增長，所以傳統(tǒng)3G或4G技術無法滿足這些快速增長的需求。

2）城市軌道交通通信。城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展中，低層或高層建筑軌道交通無法在應用衛(wèi)星通信方式下保持穩(wěn)定運行。這種情況的出現(xiàn)，主要是因為地下或高層建筑信息接收環(huán)境比較復雜，而早期WLAN技術、3G通信技術與4G通信技術等通信技術效果還不夠理想，雖然通信技術不斷提高，相關通信傳輸獲得了很大的改善，但其中一些細小干擾情況還沒有徹底解決。隨著5G通信技術技術的開發(fā)應用，為城市軌道交通建設穩(wěn)定發(fā)展奠定了良好的基礎。

2 城市軌道交通5G通信技術應用

1）列車運行中5G通信技術的應用。城市軌道交通發(fā)展中，基于通信現(xiàn)狀與5G技術快速發(fā)展，列車運行過程中，5G通信技術具體應用業(yè)務包含：可視化語音寬帶通信，促使地面與列車間實現(xiàn)語音調度、信息通信及廣播通信，其時延性要求小且網絡寬帶要求不高。可靠安全的中低速數(shù)據(jù)信息傳輸，列車運行過程中有效管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及傳輸管理緊急文本信息數(shù)據(jù)。該技術時延性小，且信息數(shù)據(jù)傳輸寬帶必須要得到保障，以此保障列車安全運行。視頻信息流超高清。列車運行中應用該技術實時監(jiān)控視頻圖像與地面控制中心流媒體監(jiān)管播放，其不用時延但網絡寬帶水平要求高。3D可視化VR行車環(huán)境。其保障了軌道交通運行的可視化與可控性，且網絡寬帶水平有很高的要求。

2）乘客出行中5G通信技術的應用。未來社會發(fā)展中，智能出行是必然趨勢，軌道交通售票網上利用5G通信技術乘客就可順利購票，還可實時查詢各車輛始發(fā)站信息與車站實時人流密度。另外，還能促使具體化城市軌道交通線路相關的商業(yè)網點內部情況，為乘客提供實時信息參考，軌道交通業(yè)務水平與出行舒適度得到了很大的提高。

3）應用于大規(guī)模接入層無線網高密度覆蓋。5G通信技術中MIMO信息技術使得頻譜效率與數(shù)據(jù)信息傳輸效率大幅度提高，以此技術為基礎形成的大規(guī)模無線天線陣列，應用于車站無線接入層，理論上來看使得頻譜效率與通信系統(tǒng)儲存容量提高了10倍。基于5G通信技術的無線車站 通信系統(tǒng)利用小基站融合大規(guī)模無線陣列技術，使無線通信車站層面實現(xiàn)了完美的信息接入，促使同一車站內不用實施AP切換或中斷銅線，就可有很好的運行能力。

4）應急防災中5G通信的技術。城市軌道交通體系中，因發(fā)車密度大且客流量高，如果全自動駕駛模式狀態(tài)下列車出現(xiàn)緊急情況，而列車沒有司機且要根據(jù)現(xiàn)場情況制定決策處理緊急情況，此時就可應用5G通信技術實時展現(xiàn)現(xiàn)場情況，然后車站工作人員結合實際情況遠程控制列車情況。

5）應用于大規(guī)模天線列陣。在大規(guī)模天線陣列中，5G通信技術的用有顯著的優(yōu)勢。借助天線空分特點，確保視頻資源保持一致同時還能為各用戶提供相應的服務，頻譜效率大幅度提高，為數(shù)據(jù)信息可靠傳輸?shù)於嘶A。未來城市軌道交通發(fā)展中，應用5G通信技術可有效解決海量設備接入方面的問題，借助波束賦形增強列車抗干擾能力。其中，波形賦形可明確波束傳播方向，明確列車位置以此實時追蹤列車運行軌跡，為列車安全運行奠定良好的基礎。

6）應用于綠色通信。當前，我國通信技術發(fā)展水平不斷提高，通信過程中能量損耗問題也日益嚴峻。近些年，環(huán)境保護與資源保護問題備受關注。城市發(fā)展中軌道交通是非常重要的，發(fā)揮著重要的帶頭作用，網絡體系得到了很好的優(yōu)化并減小了能量損耗，從根本上實現(xiàn)環(huán)境保護目標。網絡部署優(yōu)化與資源調度優(yōu)化方面應用5G通信技術，提高運行效率，保障系統(tǒng)運行更加安全穩(wěn)定，推動城市穩(wěn)定發(fā)展。

3 城市軌道交通中5G通信技術應用注意事項與發(fā)展趨勢

1）注意事項。城市軌道交通中5G通信技術的應用，必須要注意安全管理與基礎維護等問題。實際工作中，城市軌道交通安全性與基礎維護作業(yè)方面應用該技術，維護單位可從以下幾方面入手落實此項技術的應用：一方面，加強5G通信技術基礎設施安全防護作業(yè)，比如安裝基礎設備安全防護罩，或者安裝防滲防潮設施。另一方面，定期維護5G通信技術基礎設備，嚴格檢測列車安全運行狀況，保障安全穩(wěn)定地應用5G通信技術。最后，備用設施安裝的落實，為基礎設備制定相應的安全巡檢制度，減小基礎設施故障發(fā)生概率，設備故障狀態(tài)下縮短技術應用恢復時間。

2）應用趨勢。城市軌道交通中5G通信技術的應用，縱觀其應用現(xiàn)狀，未來城市軌道交通中5G通信技術應用發(fā)展趨勢表現(xiàn)為：萬物互聯(lián)與智能化控制。借助5G通信技術高頻傳輸，實現(xiàn)雙工模運行，多天線模組特點，融合人工智能技術無線遠程指揮城市軌道交通設施，協(xié)調交通運行實現(xiàn)安全管理，在線控制列車運行情況，甚至機組運行異常警報功能領域的拓展應用。在此基礎上，充分發(fā)揮5G通信技術應用效果，提高城市軌道交通項目安全運行質量。

4 結束語

綜上所述，城市軌道交通中5G通信技術的應用，為城市軌道交通實現(xiàn)自動、智能、標準、系統(tǒng)、規(guī)范與綠色化發(fā)展提供了重要技術支撐。該技術的應用，使得城市軌道交通實現(xiàn)靈活、實時而全面地通信。因而，創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略發(fā)展背景下充分認識5G通信技術，了解該技術應用于城市軌道交通中的可行性，不斷研發(fā)與實踐環(huán)節(jié)小，該技術有效應用與城市軌道交通通信系統(tǒng)中是十分必要的。