張啟明 張璇予

【摘要】? ? 近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國的5G通信技術(shù)逐漸覆蓋到各個范圍當(dāng)中。而城市軌道交通作為交通行業(yè)發(fā)展中的重要部分，必須有效的對其進行相關(guān)管理工作，有效的借助5G網(wǎng)絡(luò)推動其發(fā)展進步。通過借助5G通信技術(shù)能夠在城市軌道交通中加快推進其體系的不斷完善與建設(shè)，同時還能夠加快通信效率，保障其正常運行。但是目前5G技術(shù)的應(yīng)用只是其中一小部分，其中的優(yōu)點還有待我們深入挖掘與提高。在此前提下，本文對其進行相應(yīng)的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G通信技術(shù)? ? 城市軌道交通? ? 系統(tǒng)

引言：

在過去的通信技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中主要是以4G為主，而隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)與普及，其在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并且相比于4G技術(shù)來說，其優(yōu)勢更加突出。對于城市軌道交通行業(yè)來說，它必須有效的借助相關(guān)通信技術(shù)進行有關(guān)信息服務(wù)，而5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使得該行業(yè)得到了更加穩(wěn)定的發(fā)展，有效的進行相關(guān)服務(wù)工作。但是5G技術(shù)其中所存在的優(yōu)勢還有很多，我們對其技術(shù)的應(yīng)用還不夠深入，因此，如何才能夠有效的應(yīng)用其相關(guān)技術(shù)確保城市軌道交通行業(yè)的進一步發(fā)展與建設(shè)成為目前發(fā)展中應(yīng)當(dāng)重視的問題之一。

一、5G通信技術(shù)基本概述

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，我國在具體建設(shè)通信技術(shù)方面也取得了一定的成果。目前，我國普遍使用的通信技術(shù)仍舊為4G技術(shù)，但是5G技術(shù)已經(jīng)逐漸普及，并且在一部分地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，并且由于5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，其在發(fā)展過程當(dāng)中也逐漸被商用，并有效推動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。5G技術(shù)實際上就是對4G技術(shù)的創(chuàng)新與變革，以4G技術(shù)為基礎(chǔ)進一步提高通信速度與效率等方面內(nèi)容，從而出現(xiàn)了5G通信技術(shù)。對于5G技術(shù)來說其在具體應(yīng)用的過程當(dāng)中其技術(shù)要求相比于4G來說更好，能夠?qū)⒏鞣N技術(shù)進行整合與轉(zhuǎn)化。以其中的正交頻分復(fù)用技術(shù)為例，其在具體應(yīng)用中能夠?qū)⑼ㄐ判盘栠M行不斷疊加，保障通信信號的正常傳輸工作，能夠有效實現(xiàn)多路傳輸，更好的滿足人們對網(wǎng)絡(luò)通信的要求。除此之外，通過借助該技術(shù)還能夠有效的開拓數(shù)據(jù)通信，建立通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得通信容量不斷增多。當(dāng)然，這種技術(shù)只是5G通信技術(shù)當(dāng)中的冰山一角，其中的各項技術(shù)都能夠有效的發(fā)揮自身作用來推動我國各領(lǐng)域的工作建設(shè)，保障我國社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。通過對我國5G與4G通信技術(shù)的對比我們可以發(fā)現(xiàn)其在具體發(fā)展過程當(dāng)中有效的改變了4G網(wǎng)絡(luò)性能不夠穩(wěn)定，功能不齊全等方面的問題，在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上有效創(chuàng)意各種通信技術(shù)實現(xiàn)通信技術(shù)的創(chuàng)新與進一步發(fā)展。其中5G技術(shù)當(dāng)中的 D2D 通信功能可以實現(xiàn)設(shè)備之間的通信，不需要借助其他中間媒介進行信息傳輸，可以直接實現(xiàn)信息傳輸工作，這種功能的實現(xiàn)在一定程度上減少了信息傳輸延時等方面的問題，并且這種通信技術(shù)相比于蜂窩通信技術(shù)來說其頻譜占用資源空間也相對減少，可以節(jié)約資源空間。除此之外，如果兩個距離相對較近的用戶借助D2D 通信功能能夠達到降低能源消耗的具體作用。同時，5G通信技術(shù)也趨向于穩(wěn)定化方向發(fā)展。這些通信技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新在具體應(yīng)用到城市軌道交通技術(shù)當(dāng)中時都能夠有效保障其更進一步發(fā)展。

二、城市軌道交通中的通信分析

通過對我國的城市軌道交通系統(tǒng)進行相關(guān)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)目前的系統(tǒng)當(dāng)中其通信技術(shù)仍舊存在不穩(wěn)定，概括范圍不夠全面等問題。一般來說，目前的衛(wèi)星通信只能在較小范圍的軌道交通中得到有關(guān)應(yīng)用，對于一部分低高層建筑中的交通中難以發(fā)揮其重要作用，容易出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等現(xiàn)象。并且，在低高層的軌道交通系統(tǒng)當(dāng)中，車輛行駛過程中可能會出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)接受延時更甚者還會出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)斷裂等狀況。

縱觀我國的通信技術(shù)發(fā)展歷程，我們可以發(fā)現(xiàn)無論是從wlan技術(shù)還是如今的4G通信技術(shù)和5G通信技術(shù)，隨著其通信技術(shù)水平的不斷提高，城市軌道交通建設(shè)工作成效也隨之提升。目前5G通信技術(shù)只是在少部分軌道交通系統(tǒng)當(dāng)中得到了相關(guān)應(yīng)用，其應(yīng)用尚不普及，但是相信在未來的建設(shè)當(dāng)中，5G技術(shù)將會被全面應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域當(dāng)中并取得良好效果。

三、5G通信技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用

通過上述分析，我們可以有效的了解到5G通信技術(shù)如果在城市軌道交通系統(tǒng)當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，那么將會極大的推動我國交通行業(yè)的發(fā)展與進步。并且我們同時針對4G技術(shù)與其進行有效對比，發(fā)現(xiàn)5G通信技術(shù)當(dāng)中的技術(shù)創(chuàng)新能夠更好的滿足信息數(shù)據(jù)的傳輸工作，同時還能夠從各方面推進城市軌道交通體系的進一步完善，那么以下通過介紹與分析5G通信技術(shù)在軌道交通當(dāng)中的具體應(yīng)用體現(xiàn)幫助我們進一步了解其發(fā)展方向。

3.1 在高速通信中的應(yīng)用

通過對我國目前的城市軌道交通系統(tǒng)進行相關(guān)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下其主要使用LTE-M 系統(tǒng)進行相關(guān)工作，而這一系統(tǒng)的應(yīng)用需要受到頻段限制，通常處于 1 785 ～ 1 805 MHz ，但是這一頻段還非常容易受到其他地區(qū)的資源使用的限制，通常情況下只按照10? MHz的頻率進行軌道交通運營工作。并且，為了保障信息系統(tǒng)的信息傳播功能的實現(xiàn)，還會將寬帶分為兩種冗余方式進行有關(guān)工作。在此前提下，數(shù)據(jù)通信模式的數(shù)據(jù)吞吐量平均為上行通信3.3，下行通信吞吐量平均為8.4。雖然目前對于調(diào)度工作沒有具體要求，但是按照常規(guī)操作來說，單路高清視頻必須小于 4 Mbit/s（H.264）。在此基礎(chǔ)上，我們可以發(fā)現(xiàn)10? MHz的寬帶在分為A，B兩種冗余方式之后根本難以有效滿足相關(guān)工作需求。例如，在同一小區(qū)內(nèi)，多輛車輛要進行多列圖像傳輸和通信傳輸，一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不能接收多列車輛，工作擴展有限。因此，為了有效解決這一問題就需要5G通信的應(yīng)用。

5G通信技術(shù)有多種技術(shù)，可以提高頻率效率，比起現(xiàn)有的寬帶，可以提高通信速度。5G通信技術(shù)又包含了更為高級的頻段，可以消除以往頻率資源的稀薄，實現(xiàn)高速和短距離通信。利用各種技術(shù)，頻率效率可以比4G通信提高5至10倍。因此，5G通信技術(shù)不僅可以通過單一網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一傳送多個數(shù)據(jù)，而且還可以添加多個HD錄像帶，簡單化新的線路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方式，保障以后的維護工作順利進行。5G通信的普及，既能減少城市鐵路周邊的工程量，又能保證空間改造和施工。

3.2 端到端通信

目前，在CBTC控制列車的系統(tǒng)中，為了防止列車運行的老化及停止，在列車運行線路上，一般來說，會將寬帶分為A和B兩種冗余方式進行通信工作，并且這兩種通信網(wǎng)絡(luò)之間相互獨立，相互進行通信。但是，正因為如此，線路網(wǎng)絡(luò)在具體建設(shè)過程當(dāng)中會增加通信設(shè)備使用，增加工程費，延長工期，不利于今后運行和維修，同時在一定程度上還增加了今后維修的工作量，不利于對舊線路的改造。在5G通信中，沒有經(jīng)過基站，而是引進了裝備之間進行數(shù)據(jù)通信的D2D（縱向間）通信技術(shù)。D2D通信是另一種重復(fù)通信方式，當(dāng)鐵路方面網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，列車和列車可以直接通信，并相互報告各位置和運行情況，以安全為前提，保持安全運行，不會出現(xiàn)由于網(wǎng)絡(luò)故障影響列車之間的正常運行，與此同時，還保障了信息的正常傳輸。D2D通信技術(shù)能夠進一步縮短列車和列車之間的通信等待時間，縮短列車運行間隔，提高運行效率和通信可信度。與此同時，D2D通訊技術(shù)還可以有效的組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得終端仍舊可以接入設(shè)備作為與其他設(shè)備通信的中間媒介，避免出現(xiàn)列車在低高建筑周圍行駛過程當(dāng)中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷連等現(xiàn)象，使整個網(wǎng)絡(luò)變得更加強大而提供網(wǎng)絡(luò)中繼為其他裝置提供通訊連接。這項技術(shù)能夠進一步提高通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

總之，從某種程度上來看，D2D通信技術(shù)提供了通信列車終端和終端的新手段。以前，由于在前車和后部的車身控制器之間設(shè)置管控線進行通信，對舊車進行改造比較困難。D2D技術(shù)可以不通過車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，直接通過車輛斷裂的控制裝置和無線進行通信，而且可以不鋪設(shè)車輛斷裂貫通線進行通信，因此在縮短施工、改造時間的同時，可以方便車輛后的整修。D2D通信技術(shù)提供了更加靈活的通信手段便于各項工作的具體開展。

3.3 海量用戶超密集組網(wǎng)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的通信帶的不斷擴大，5G網(wǎng)絡(luò)可以傳送更多的流量，同時很多無線裝置可以通過網(wǎng)絡(luò)進行通信。如果將現(xiàn)有車輛和地面用有線連接起來的集團網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一部分變更為無線網(wǎng)絡(luò)方式，將大幅減少電線分散部署設(shè)備，具有靈活性，設(shè)備的安裝或維護也將變得更加容易。為提高系統(tǒng)的安全性和可信度，適當(dāng)增加無線傳感器設(shè)備和防盜設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)實時采集車載設(shè)備和線路旁的設(shè)備狀態(tài)在線大數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和潛在問題，及時獲得反饋，控制中心及相關(guān)人員也能夠及時準(zhǔn)確的獲取第一信息，確保列車安全，保障其安全運營。此類服務(wù)面臨著許多終端存取的問題，5G技術(shù)在支持大容量終端接近的同時，提供了符合裝置特性的帶寬、優(yōu)先順序、安全的認(rèn)證方法，為5G的擴散提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

3.4 在大規(guī)模天線列陣中的應(yīng)用

利用天線的空間分離特性，保證同一頻率資源，為不同用戶提供服務(wù)，既提高光譜效率，又保證數(shù)據(jù)信息傳送的可靠性。5G通信技術(shù)的應(yīng)用，解決了未來城市鐵路大規(guī)模的設(shè)備準(zhǔn)入問題，并利用光敏增強了列車的干涉阻力。與此同時，波束賦 形能夠在波束的具體傳播過程當(dāng)中明確列車位置，跟蹤列車運行軌跡，最大限度地保證列車安全運行。

3.5 在綠色通信中的應(yīng)用

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，我國在實際進行通信技術(shù)發(fā)展過程當(dāng)中不可避免的浪費了一定的資源。為了有效保障我國的可持續(xù)發(fā)展，必須有效的改變這一現(xiàn)狀。而城市軌道交通在具體發(fā)展過程當(dāng)中作為我國的主要產(chǎn)業(yè)，在具體發(fā)展中也應(yīng)當(dāng)注重對生態(tài)環(huán)境的保護，減少不必要的資源浪費，有效的借助5G網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化，借助相關(guān)通信功能實現(xiàn)降低能源消耗的具體作用。這樣一來，在其系統(tǒng)的不斷優(yōu)化下，城市軌道交通能夠得到良好的發(fā)展，同時也能夠避免資源浪費。

四、結(jié)束語

總而言之，通過上述分析我們可以發(fā)現(xiàn)在城市軌道系統(tǒng)當(dāng)中5G技術(shù)逐漸得到了應(yīng)用。目前，我國在城市交通軌道系統(tǒng)當(dāng)中所應(yīng)用的普遍為4G技術(shù)，而5G技術(shù)相比于4G技術(shù)來說，其中存在著一定優(yōu)勢，并且在5G技術(shù)的作用下能夠促進其系統(tǒng)的不斷完善，保障交通運行安全。在5G通信技術(shù)的作用被不斷發(fā)掘下，其在軌道交通中的應(yīng)用會被逐漸普及。

參? 考? 文? 獻

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