5G 在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用研究

何笛麗

（中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司電務(wù)部，廣州 510088）

從目前我國(guó)不斷發(fā)展過程中，4G 技術(shù)功能已經(jīng)得到很大完善，為人們?nèi)粘Ｉ钜约肮ぷ魈峁┍憷耐瑫r(shí)，為5G 技術(shù)的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。5G 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在不同方面中，比如，頻帶利用率相對(duì)較高、通信功能較強(qiáng)等，這對(duì)于我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展有著重要作用。因此，為在未來發(fā)展過程中，為促使我國(guó)鐵路事業(yè)的進(jìn)步，要將5G 應(yīng)用在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中，促使各項(xiàng)工作的有序進(jìn)行。所以，本文將針對(duì)5G 在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行闡述。

1 5G 與鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)基本概述

1.1 5G 基本概述

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)以及信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得通信技術(shù)得到一定優(yōu)化與完善。我國(guó)已經(jīng)從最初的模擬技術(shù)，逐漸轉(zhuǎn)化為現(xiàn)如今的無(wú)線寬帶4G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，在此期間，5G 技術(shù)已經(jīng)得到初步形成并得到相應(yīng)推廣與應(yīng)用。相信隨著社會(huì)時(shí)代的不斷進(jìn)步，5G 技術(shù)也將會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)得到普及。相較于4G 技術(shù)，5G 技術(shù)更具自身的優(yōu)勢(shì)。具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)中：第一，可以為用戶帶來更好的使用體現(xiàn)，因?yàn)?G 技術(shù)可以為多項(xiàng)移動(dòng)業(yè)務(wù)提供支持，并且傳輸速度相對(duì)較快[1]。第二，5G 技術(shù)可以滿足不同用戶的需求，為多個(gè)客戶提供服務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)性能的提升，主要是在傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上得到完善。第三，可以支持多項(xiàng)業(yè)務(wù)在同時(shí)進(jìn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無(wú)線的全面覆蓋，覆蓋范圍更為廣泛。

1.2 鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)基本概述

鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)由不同部分組成，比如，操作器件以及表示器件等。鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)能夠連接工作人員與信號(hào)設(shè)備之間的溝通與信息的交換，相關(guān)操作人員通過對(duì)系統(tǒng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作的監(jiān)督與管理，同時(shí)能夠?qū)﹁F路現(xiàn)場(chǎng)的行車情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與管理。這樣可以及時(shí)明確運(yùn)行中其中出現(xiàn)的問題，并給出有效調(diào)整措施，使得鐵路行車安全得到保障。 將5G 技術(shù)應(yīng)用在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中，不僅可以實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)工作的信息化，并且能夠減少工作人員的工作量，保證鐵路信號(hào)控制工作能夠朝著更加智能化方向發(fā)展。

2 5G 系統(tǒng)指標(biāo)分析

2.1 頻帶利用率

我國(guó)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)，從最初的形成到如今，已經(jīng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)步與發(fā)展。所以，系統(tǒng)以及性能等相對(duì)完善，并且能夠?qū)⒍囗?xiàng)不同的技術(shù)融入到其中。比如，在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)過程中，要加強(qiáng)對(duì)不用指標(biāo)的應(yīng)用，將其作為評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，這樣可以使得評(píng)價(jià)的完善性與科學(xué)性得到保障。在這其中最為重點(diǎn)的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，是頻帶利用率。通過對(duì)該指標(biāo)的分析與了解，可以直接明確整個(gè)系統(tǒng)的性能。但是，從目前鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的建設(shè)過程中不難看出，對(duì)頻帶的利用率相對(duì)較低。因?yàn)?，無(wú)線電波的穿透力相對(duì)較強(qiáng)，會(huì)對(duì)頻帶造成較大的損害，所以，頻帶的利用率很難得到提升[2]。但是，通過對(duì)5G技術(shù)的應(yīng)用，可以將頻帶的損耗問題控制在有效范圍內(nèi)。

2.2 系統(tǒng)性能

在5G 系統(tǒng)中，包含許多不同先進(jìn)技術(shù)，這樣才能在最大程度上促使整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。不同技術(shù)能夠與鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使得系統(tǒng)功能的完善，可以在原有功能與性能的基礎(chǔ)上完成。與此同時(shí)，系統(tǒng)的控制功能以及交換功能可以將自身的作用與價(jià)值發(fā)揮出來，不斷提升資源利用率。除此之外，5G 系統(tǒng)還具備較強(qiáng)的群呼功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)列車的合理調(diào)度。

3 5G 在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

3.1 多天線技術(shù)的應(yīng)用

在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，可以將多天線技術(shù)應(yīng)用在其中。比如。其中的MIMO 多天線技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)中：第一，空間分辨率較強(qiáng)，這對(duì)于更多空間資源信息的獲取可以打下良好基礎(chǔ)，用戶之間的自由通信也將會(huì)實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，頻譜效率的提升會(huì)得到保障。第二，將局限波束范圍控制在合理范圍內(nèi)，這樣對(duì)于外界因素的干擾，可以將其控制在有效范圍內(nèi)。第三，可以在最大程度上，避免受到外界因素的干擾，將干擾問題控制在合理范圍內(nèi)，這樣可以八保證整個(gè)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。在多天線技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，要注意以下幾點(diǎn)問題：第一，加強(qiáng)信道建模工作。信道建模就是說要在實(shí)測(cè)工作的前提下，盡量獲取更多的參數(shù)數(shù)據(jù)。在仿真處理工作的開展中，可以加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。因?yàn)榇斯ぷ鞯墓ぷ麟y度相對(duì)較大，所以，對(duì)于該方面技術(shù)有著較高要求。第二，加強(qiáng)空間分址工作。通俗來講就是，在大維矩陣空間當(dāng)中，獲得相應(yīng)的資源。從目前我國(guó)發(fā)展過程中，華為已經(jīng)達(dá)到這一要求。空間分址能夠在很大程度上，提升5G 技術(shù)的性能與優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際的使用過程中面臨一定困難，因此，需要加大投入力度[3]。第三，加強(qiáng)信道導(dǎo)頻。在整個(gè)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中，有許多天線數(shù)量，因此，在估時(shí)過程中需要投入更多資金，同時(shí)在這一過程中，信道估計(jì)也是需要盡快解決的一個(gè)問題。因此，在此基礎(chǔ)上才能將大規(guī)模MIMO 多天線技術(shù)進(jìn)行充分利用。多天線技術(shù)將其應(yīng)用在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中，促使系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)使得網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性得到保障，將鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的作用與價(jià)值充分發(fā)揮，為我國(guó)鐵路事業(yè)的更好發(fā)展提供動(dòng)力。

3.2 全雙工技術(shù)的應(yīng)用

在5G 技術(shù)中，全雙工技術(shù)屬于一項(xiàng)較為先進(jìn)的接口技術(shù)，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，終端設(shè)備信號(hào)在發(fā)送期間，能夠不受時(shí)間限制與頻段限制。并且效率頻譜能夠在原本基礎(chǔ)上，使得其效率能夠得到提升。但是，在這一過程中，同頻信號(hào)會(huì)受到接收信號(hào)的影響。基于此，在該項(xiàng)技術(shù)的使用過程中，要針對(duì)其中的如何解決干擾問題給予更多關(guān)注與重視。目前消除干擾人們通常采取的主要方式為數(shù)字域法，簡(jiǎn)單來說就是對(duì)于干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理評(píng)估，這樣對(duì)于干擾因素，給出相應(yīng)預(yù)防措施，將干擾問題控制在合理范圍內(nèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得該技術(shù)已經(jīng)基本上能夠有效抗干擾。因?yàn)檠芯恳话闱闆r下會(huì)受到理論問題的局限與影響，使其缺乏一定的實(shí)踐性。為在最大程度上避免這一情況的產(chǎn)生，要進(jìn)一步做好研究工作。對(duì)于功率控制、能耗等方面的內(nèi)容，要加強(qiáng)研究力度，使得相應(yīng)技術(shù)能夠得到進(jìn)一步完善[4]。從目前我國(guó)全雙工技術(shù)的發(fā)展過程中不難看出，在其中仍然存在一定的缺陷與問題，但是，在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中應(yīng)用具備一定的優(yōu)勢(shì)。這樣不僅可以使得資源利用率得到提升，同時(shí)設(shè)備設(shè)置信息的傳輸效率在很大程度上得到提高。確保列車在行駛過程中，具體的行駛情況能夠在有效監(jiān)測(cè)之下，使得列車行駛的安全性與穩(wěn)定性得到保障。除此之外，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以將整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)問題控制在合理范圍內(nèi)，將資源消耗過大問題進(jìn)行更好解決，減少成本支出，保證鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

在如今數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求量不斷提升背景下，使得鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展面臨一定困難與挑戰(zhàn)。因此，為使得鐵路信號(hào)系統(tǒng)能夠?qū)⒆陨淼淖饔门c價(jià)值充分發(fā)揮，需要加強(qiáng)對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。因?yàn)楫悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的覆蓋范圍相對(duì)較大，系統(tǒng)容量將會(huì)在很大程度上得到提升?；诖?，在鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展過程中，要加強(qiáng)對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，不斷提升頻譜效率以及系統(tǒng)容量，確保系統(tǒng)靈活性。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，不同技術(shù)間會(huì)出現(xiàn)一定的干擾問題，從而對(duì)系統(tǒng)功能造成影響，針對(duì)該方面內(nèi)容要加強(qiáng)研究與分析。保證異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，能夠與系統(tǒng)參數(shù)相符合，滿足不同用戶需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，5G 技術(shù)的出現(xiàn)，為在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的更好發(fā)展創(chuàng)造良好前景。因此，為促進(jìn)我國(guó)鐵路事業(yè)的更好發(fā)展，要將5G 技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理利用。這樣可以保證在列車行駛過程中，整個(gè)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)能夠?qū)⒆陨淼淖饔门c價(jià)值充分發(fā)揮，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。