试谈5G通信在城市轨道交通的应用
发表时间：2020-11-17T01:18:10.852Z 来源：《中国科技人才》2020年第21期 作者： 徐梓儒
[导读] 文章将简单分析城市轨道交通无线通讯现状，深入研究5G网络通讯在城市轨道交通的应用，旨在给城市轨道交通日后的发展提出建议。
深圳地铁运营集团有限公司 广东深圳 518000
摘要：随着经济和信息技术的快速发展，4G通讯技术的快速发展与应用推动了我国城市交通轨道的发展，构建了LTE车地无线通讯传输系统，提升了通讯的覆盖范围、传输速度，为我国城市轨道交通带来了便利。随着5G网络的不断研发和大规模商用化，4G技术将逐渐被替代，5G网络将根据以往的发展规律在各个性能方面做出突破，作为城市轨道交通通讯的重要组成部分。文章将简单分析城市轨道交通无线通讯现状，深入研究5G网络通讯在城市轨道交通的应用，旨在给城市轨道交通日后的发展提出建议。 关键词：5G通讯；城市交通轨道；无线通讯 引言
人类社会的发展，生产力的提升，以及生活方式的转变和交通运输的改变、进步都有着千丝万缕的联系，交通运输的发展能够有效促进社会的进步，能够存进生产力的变革，交通运输从单点、单线运作到规模化、机构化系统运营，不仅提升了运输量，更提升了运输效率、安全性及可靠性，为生产力的提升，社会的发展提供了基础保障。轨道交通作为最新的主力交通方式，正依靠着运输量大、安全性高、可靠性强，速度越来越快的优势在全球建设中担当主力，创造奇迹。 15G通讯技术概述
第五代移动通信技术（5thgenerationmobilenetworks），简称5G技术，是最新一代的蜂窝移动通信技术，也是3G、4G的升级换代。随着现代通信需求的不断增加，5G技术未来几年将逐渐商用，5G各方面的性能也会有显著的提升，尤其在频谱利用率和能效方面，传输效率和资源利用率将提高一个数量级。与4G技术相比，5G网络的提升不仅显示在传输速率上，它所支持的设备也从手机、平板转换为各类可佩戴的设备。5G技术的发展使它能够适应以下几种场景：（1）在超高速的移动场景中，如地铁、列车需要传输自身的运行状态至控制中心，以此保证正常的运行；（2）在山村、城镇也可以进行通讯，保证用户通讯的流畅性；（3）在人流量较多的商场、地铁中，可以与外界进行流畅的通讯，不会因为人多而造成网络速度降低；（4）大规模物联网业务场景，可以满足大型通讯设备连接，构建人与物、人与人等多方交流沟通的网络体系；（5）稳定、可靠的实时连接，即使在基站覆盖的边缘也可以连接网络，不影响正常通讯。而对于城市轨道交通通讯系统性能的提升，5G将采用多种新技术与新方法来改善网络性能， 25G通信技术的意义
对于频谱资源的充分利用是5G技术能够快速发展的原因之一。和之前3G以及4G对于频谱资源的应用效率进行比较，3G和4G移动通信技术对于频谱资源的应用主要是在中低频段，尤其是在低频段，导致了原有的移动通信技术数据传输的效率并不高，进行的数据传输效果也不太如意。而4G技术已经对于频谱资源的应用做过一些调整，相较于4G技术，5G移动通信技术在对频谱资源的利用方面更加有优势，能够更好地发挥自身优势，为频谱资源的开展提供更强大的技术支持。 3城市轨道交通中的通信 3.1无线通信技术
在城市轨道交通通信系统中，除了有线传输媒体以外的每一项信息传输都属于无线通信。无线通信发挥的重要作用就是紧急处理与安全驾驶保障方面。这通常是因为无线通信能够提供和移动救援人员与操作员的实时通信，也是和驾驶员通信的可靠性途径。无线通信一般包含两种类型的通信方法，即车辆间通信与地面通信。在车辆和地面的通信模式中，由于城市轨道交通的通信控制系统（CommunicationBased TrainControl，CBTC）信令系统中的所有列车需要的上行链路与下行链路流水线速度的不断提高，5G通信技术已成为可能应用的方式。在车辆与车辆之间的通信过程中，为了成功降低信息的传输距离，就会对于通信网络拥有较高的要求。在不久以后，5G通信技术就会需要较为实际的定位。 3.2有线通信技术的应用
传输系统作为城市轨道交通通信系统的重要支柱，其依靠着此系统传输进行每一项信息的传输。传输系统需要从自愈网络中进行选择，传输介质需要选择光纤通信介质实施通信，才能为每一项信息都会为列车的顺利与安全运行利用帮助，而分布式连接网络系统也利用802.3有限网络，这将会为传输系统的实时性、可靠性、无障碍提供保障，就可以迅速并且飞速的为预防灾害、救援、处理事故提供重要的通信服务保驾护航。
3.3列车运行
轨道交通智能化方面由传统控制管理型向智能工程型转化，系统通过云数据及智能算法能够实施对列车和列车群的管理。前者为智能列车，通过车载终端实现列车辅助和自动驾驶，后者通过智能中心模拟并实施完成行车计划、运营管理和信息服务等功能。视频语音通信（窄带/宽带）：满足列车运行同控制间的语音调度、广播通信等对通信系统网络的低时延、低带宽要求的需求；可视化行车环境VR3D：此项技术对网络带宽要求非常高，可以满足可视化控制列车运行轨道的需求；超高清可视化视频业务：此项技术对网络带宽要求非常高，对时延要求较低，可以满足列车视频监控图像上行传输以及控制中心流媒体下行播放功能；CBTC、TCMS、紧急文本等非高速数据业务：此项业务涉及保障列车运行的安全性，对时延要求高，需要优先保障数据带宽可用，优先保障列车运营的控制系统数据、列车控制管理系统数据以及紧急文本传输数据的及时性及准确性。 3.4设备维护
轨道交通中设备数量多，分布广，维护周期长工作量巨大，对人员要求也很高。以深圳地铁为例，平均每天每条线仅今摄像头的巡检量就有3200多，依靠人工巡检不仅效率低，而且还极容易出现漏检、错检情况，而逐步智能化运维体系的建立，可以对全网设备实时监控，通过5G网络能够达到智能监管，告别以前的被动维护，能够让专业的维护人员智能互通，做到“事前预警、事中处理、事后备案”，提高了整个轨道交通系统的维护效率和强化系统安全性。 3.5应急防灾
轨道交通综合安防系统将视频监控系统、报警系统、门禁系统、联网安检系统等多系统集成在安防集成子系统下，以云数据为基础，通过不同的智能算法能够能快提供更多的更有效合理的解决方案及管理流程，在出现异常情况时能够迅速成为地铁防灾救援和事故处理的指挥调度平台。新一代城市轨道交通系统下，列车运营效率提升，车辆发车间隔更短，载客量更大，特别是全自动的模式下出现的紧急情况，需要在更短时间内掌握现场情况，提供有效的防灾处理方案，第五代移动通信技术能够提供更快的响应，更高效的现场情况视频直播，有力提高了应急防灾决策的效率及准确性，同时该安防系统采用人脸抓拍和上传后台处理功能，5G 技术能够提供足够的网络带宽，降低服务器的运算压力，降低之前带宽不足增加视频编码造成的图像质量损失，实时传达、告知、报警，以使事件能够在最短的时间内得到处理。 结语
对于5G通信技术形式的发展趋势和过程进行全面分析，可在城市轨道交通中明确5G技术的必要性、可实施性、充分性的论证；尤其是安全性、稳定性、无线频谱贷款、隧道通信应用特征等多个方面，应该展开专门的系统研究。与4G通信技术进行对比，5G通信技术具备显著优势，更为适宜运用到城市轨道交通通信环境中。若是将通信技术进行融合运用，可有效增强城市轨道交通的通信资源，满足如今城市轨道交通的发展需求。 参考文献：
[1]朱广，柏佳，唐佳绩.5G通信在城市轨道交通的应用[J].数字通信世界，2019（04）：219. [2]丛德志.5G通信在城市轨道交通的应用探讨[J].中国新通信，2019，21（12）：39.
