5G在城市軌道交通中的應用及發展

孫 宇

（中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300120）

當前我國的科學技術水平有了很大進步，且隨著經濟水平的迅速發展，5G 通信技術廣泛應用于社會的各個領域當中，其能夠讓人們足不出戶就能掌握所有信息。將5G 通信技術應用在城市軌道交通中，同樣能夠發揮其顯著優勢，能為人們的出行提供很大便利。該文著重對5G 未來在城市軌道交通中的發展及應用進行研究。

1 5G通信技術概念及優勢

1.1 5G通信技術概念

第五代移動通信技術簡稱為5G，其具有的優勢能彌補4G技術的缺點，尤其體現在傳輸速率快、網絡訪問速度快等方面，另外，其還具有其他優勢，如低延遲、容量大、較強的抗干擾性等[1]。當前5G 的應用范圍越來越廣，發揮的作用也越來越顯著。

1.2 5G通信技術優勢

相比于4G 技術，5G 技術的優勢更多，主要體現在移動通信技術在未來將逐漸朝著高頻段方向發展、足夠量的可用寬帶、天線與設備的小型化以及較高天線增益，是高頻段毫米波移動通信的優勢所在[2]。與此同時，5G 技術的D2D 通信功能得到增加，其能減輕基站的負擔，減少通信延遲的現象。另外，對于距離比較近的用戶來說，通過使用D2D 通信，能降低傳輸功率，且能達到節省能源的效果。該技術在安全性、可靠性方面具有顯著優勢，將其應用在城市軌道中具有重要價值。軌道交通應用場景如圖1 所示。

2 城市軌道交通中通信技術的組成

電話系統、專用無線子系統、廣播系統、乘客信息與通信電源等是組成城市軌道交通通信技術的主要部分。大多數人都比較了解電話系統，其是不采用各種通信電纜的一種通信方式，能夠實現空間自由傳播信息，在這個過程中主要是借助了電磁波信號，也就是所謂的專業用無線子系統。廣播系統的作用主要體現在客運服務的提供、信息廣播方面，其是通信過程中的專用系統。將其應用在軌道交通中，能使軌道交通服務質量、應急能力得到顯著提高。乘客信息是指通過采用通信技術，在站廳、站臺或列車客室中將相關的乘車信息提供給乘客。通信電源的作用主要是供電，供電的主體是相關通信設備。這些通信技術的應用，能夠保證城市軌道交通的穩定、安全運行[3]。

3 5G在城市軌道交通中的應用

3.1 低延遲，可靠性高

從實際情況來看，4G 通信技術已經逐漸被5G 技術所替代。根據相關研究可知，1 785 Hz～1 805 Hz 是較為常見的通信頻率，不同城市軌道區域一般會對這部分的頻率設置不一樣的應用限制，因此需要對不同通信傳輸速率進行合理規劃，同時，城市軌道交通極易出現短時間內多輛列車依次通過的問題，為了使不同列車之間不會相互干擾，保證每趟列車的正常行駛，就應當優化信息通信的質量，以此來保障列車的運行安全，這樣就不會出現通信延遲的現象。

3.2 視頻監控數據存儲技術

在應用5G 視頻監控技術時，應該建立完善的視頻圖像信息庫，這樣做的目的是為了更好地存儲收集到的數據信息。傳統的視頻數據庫存在一些不足，其只能實現數據信息的存儲，并提供點撥等服務，但是視頻監控數據存儲技術能彌補傳統視頻數據庫的不足，其能夠實現信息索引的自動生產，且通過關鍵字就能實現模糊查詢。另外，該信息庫連接公安5G，還能達到快速出警的效果[4]。例如，將視頻圖像信息庫技術應用在交通樞紐中，能夠全面普查人口信息，且在信息庫中存儲相應的信息技術，通過連接公安機關平臺，能對一些重要的信息進行搜索。

4 5G通信技術在軌道交通中存在的問題

在城市軌道交通中應用5G 通信技術能取得良好的效果，其能夠提高傳送效率，節約資源，有助于促進軌道交通的發展，但是從實際情況來看，該技術的應用還存在一些問題，比如無法保障安全性，尤其是在網絡安全領域，因此，在軌道交通中應用5G 通信技術還需要加強安全方面的重視程度，為促進該技術的可持續發展奠定基礎。

由于5G 技術還處于發展階段，其在軌道交通中的應用還處于初級階段，在應用過程中極易出現一些問題，因此，我們需要對實際存在的問題進行分析，并提出有效的防范措施，與此同時，在應用該技術時應遵循相應的原則，即循序漸進，還要提升該技術的延展性，使其性能得以升級，以此來提高通信技術的安全水平，使通信資源的利用取得良好成果。

5 5G技術應用的注意事項及趨勢

首先，在超高密度異購網絡應用中，其能達到擴展通信范圍的效果，且頻譜效率得到顯著提高，系統的通信容量得到有效擴展。根據不同業務的實際需求對現有的頻譜資源進行科學配置，為實現資源節約的網絡設計方案奠定基礎。與此同時，為了滿足系統頻繁切換的需求，可以采用新的切換算法，以此來達到減少動態變化的目的，從而保證網絡的穩定運行。在D2D 通信技術的應用過程中，應注重該技術科學合理的使用，這樣才能更好的節約資源，且在降低延遲、控制傳輸成本方面取得理想效果。

其次，在城市軌道交通工程中應用5G 通信技術能夠發揮重要作用，為了更好地促進城市軌道交通的發展，應當對5G 技術的應用現狀進行全面了解，然后更好地發揮其作用，使該技術朝著良好的方向發展。智能控制、萬物互聯是當前該技術的應用趨勢，將該技術與人工智能技術結合起來，無線遠程指揮城市軌道交通設施，能夠有效協調交通，實現安全管理，通過將5G 通信技術的優勢最大程度地發揮出來，能使城市軌道交通工程的運行得到保障。

另外，優越網絡連接的價值顯著。5G 通信技術的應用不僅能使網絡連接更加優越，而且在改善用戶體驗方面發揮著重要作用，其能夠在第一時間將列車與互聯網傳感器的實時數據傳輸到控制中心，能提升安全防護措施。比如實時視頻監控支持面部識別，在緊急情況下，管理人員能夠快速協調車站工作人員快速做出響應，以此來保障車站人員的安全。由此可見，5G 技術在城市軌道交通中的應用將發揮更多的價值，優越的網絡連接就是其最為突出的優勢[5]。另外，軌道交通內需維護很多設施，將5G 網絡接入回傳給專業維護人員，能提高軌道交通系統的維護效率，強化系統的安全性，軌道交通維護業務應用如圖2 所示。

最后，朝著智能方面發展，在城市軌道交通中應用5G 通信技術的優勢十分突出，且該技術將朝著智能化方向發展，比如在深圳地鐵運行公司竹子林車輛段召開了“智慧地鐵5G 加速——地鐵5G 車地通信全球首次應用”發布會，共同見證了5G“神速”的一幕，該技術在智慧地鐵的各個領域得到廣泛應用，為促進城市智慧交通的發展提供有利條件。根據實際調查可知，當前深圳地鐵的每節車廂都有多個攝像頭，且車載數量都要傳到地面，其中占容量最大的是視頻錄像，應用5G 通信技術顯著提高了傳輸速率。

圖2 軌道交通維護業務應用

6 結語

總而言之，隨著我國科技的迅速發展，5G 通信技術越來越成熟與完善，其在社會各個領域中得到良好應用，該技術具有較多優勢，可以使人們的生活與工作更加便利。將該技術應用在城市軌道交通中，同樣可以發揮重要作用，為城市軌道交通的設計、建設與運營提供有效指導，其能夠更好地促進市軌道交通的可持續發展。