5G通信技术在城市轨道交通中的应用

曾 震

（福建省邮电规划设计院有限公司，福建 福州 350000）

现阶段，城市轨道交通建设规模不断扩大，随着互联网业务的快速发展，轨道交通为人们提供了更加优质的服务，比如全自动列车驾驶等，但同时也产生了一些问题，比如海量数据信息可靠传输、列车高速行驶过程中服务流畅保障与路基桥梁、隧道等通信环境保障信号连续覆盖等，这是当前城市轨道交通面临的重要难题。当前，5G通信技术发展日益成熟，广泛应用于城市轨道交通中并有效解决了相关技术难题。现阶段，智能交通利用5G通信技术打破了信息传输的速度与距离束缚，保障了信息安全传输。

1 5G通信技术意义与城市轨道交通中通信技术

1）5G通信技术意义。（1）5G通信技术快速发展，其中一项原因是因为充分应用频谱资源。纵观传统移动通信技术中频谱资源使用效率，传统移动通信技术中频谱资源使用主要以中低频段为主，特别是低频段引用更为密集，此种情况下降低了原有移动通信技术数据传输效率，信息传输效果不理想，影响各用户间的信息传输。4G技术发展有效调整了频谱资源应用，以4G移动通信技术为基础发展而来的5G通信技术充分应用了频谱资源，这是该技术数据传输效率比较好的因素。（2）与传统3G或4G技术相比，5G技术自身系统容量更大，人们对通信数据传输的高效性需求得到了更好的满足。随着社会经济的快速发展，我国通信应用需求呈现快速增长趋势。相关调查资料显示，现阶段我国所用移动通信数据技术增长速度接近指数增长，所以传统3G或4G技术无法满足这些快速增长的需求。

2）城市轨道交通通信。城市轨道交通系统发展中，低层或高层建筑轨道交通无法在应用卫星通信方式下保持稳定运行。这种情况的出现，主要是因为地下或高层建筑信息接收环境比较复杂，而早期WLAN技术、3G通信技术与4G通信技术等通信技术效果还不够理想，虽然通信技术不断提高，相关通信传输获得了很大的改善，但其中一些细小干扰情况还没有彻底解决。随着5G通信技术技术的开发应用，为城市轨道交通建设稳定发展奠定了良好的基础。

2 城市轨道交通5G通信技术应用

1）列车运行中5G通信技术的应用。城市轨道交通发展中，基于通信现状与5G技术快速发展，列车运行过程中，5G通信技术具体应用业务包含：可视化语音宽带通信，促使地面与列车间实现语音调度、信息通信及广播通信，其时延性要求小且网络宽带要求不高。可靠安全的中低速数据信息传输，列车运行过程中有效管控系统数据以及传输管理紧急文本信息数据。该技术时延性小，且信息数据传输宽带必须要得到保障，以此保障列车安全运行。视频信息流超高清。列车运行中应用该技术实时监控视频图像与地面控制中心流媒体监管播放，其不用时延但网络宽带水平要求高。3D可视化VR行车环境。其保障了轨道交通运行的可视化与可控性，且网络宽带水平有很高的要求。

2）乘客出行中5G通信技术的应用。未来社会发展中，智能出行是必然趋势，轨道交通售票网上利用5G通信技术乘客就可顺利购票，还可实时查询各车辆始发站信息与车站实时人流密度。另外，还能促使具体化城市轨道交通线路相关的商业网点内部情况，为乘客提供实时信息参考，轨道交通业务水平与出行舒适度得到了很大的提高。

3）应用于大规模接入层无线网高密度覆盖。5G通信技术中MIMO信息技术使得频谱效率与数据信息传输效率大幅度提高，以此技术为基础形成的大规模无线天线阵列，应用于车站无线接入层，理论上来看使得频谱效率与通信系统储存容量提高了10倍。基于5G通信技术的无线车站 通信系统利用小基站融合大规模无线阵列技术，使无线通信车站层面实现了完美的信息接入，促使同一车站内不用实施AP切换或中断铜线，就可有很好的运行能力。

4）应急防灾中5G通信的技术。城市轨道交通体系中，因发车密度大且客流量高，如果全自动驾驶模式状态下列车出现紧急情况，而列车没有司机且要根据现场情况制定决策处理紧急情况，此时就可应用5G通信技术实时展现现场情况，然后车站工作人员结合实际情况远程控制列车情况。

5）应用于大规模天线列阵。在大规模天线阵列中，5G通信技术的用有显著的优势。借助天线空分特点，确保视频资源保持一致同时还能为各用户提供相应的服务，频谱效率大幅度提高，为数据信息可靠传输奠定了基础。未来城市轨道交通发展中，应用5G通信技术可有效解决海量设备接入方面的问题，借助波束赋形增强列车抗干扰能力。其中，波形赋形可明确波束传播方向，明确列车位置以此实时追踪列车运行轨迹，为列车安全运行奠定良好的基础。

6）应用于绿色通信。当前，我国通信技术发展水平不断提高，通信过程中能量损耗问题也日益严峻。近些年，环境保护与资源保护问题备受关注。城市发展中轨道交通是非常重要的，发挥着重要的带头作用，网络体系得到了很好的优化并减小了能量损耗，从根本上实现环境保护目标。网络部署优化与资源调度优化方面应用5G通信技术，提高运行效率，保障系统运行更加安全稳定，推动城市稳定发展。

3 城市轨道交通中5G通信技术应用注意事项与发展趋势

1）注意事项。城市轨道交通中5G通信技术的应用，必须要注意安全管理与基础维护等问题。实际工作中，城市轨道交通安全性与基础维护作业方面应用该技术，维护单位可从以下几方面入手落实此项技术的应用：一方面，加强5G通信技术基础设施安全防护作业，比如安装基础设备安全防护罩，或者安装防渗防潮设施。另一方面，定期维护5G通信技术基础设备，严格检测列车安全运行状况，保障安全稳定地应用5G通信技术。最后，备用设施安装的落实，为基础设备制定相应的安全巡检制度，减小基础设施故障发生概率，设备故障状态下缩短技术应用恢复时间。

2）应用趋势。城市轨道交通中5G通信技术的应用，纵观其应用现状，未来城市轨道交通中5G通信技术应用发展趋势表现为：万物互联与智能化控制。借助5G通信技术高频传输，实现双工模运行，多天线模组特点，融合人工智能技术无线远程指挥城市轨道交通设施，协调交通运行实现安全管理，在线控制列车运行情况，甚至机组运行异常警报功能领域的拓展应用。在此基础上，充分发挥5G通信技术应用效果，提高城市轨道交通项目安全运行质量。

4 结束语

综上所述，城市轨道交通中5G通信技术的应用，为城市轨道交通实现自动、智能、标准、系统、规范与绿色化发展提供了重要技术支撑。该技术的应用，使得城市轨道交通实现灵活、实时而全面地通信。因而，创新驱动战略发展背景下充分认识5G通信技术，了解该技术应用于城市轨道交通中的可行性，不断研发与实践环节小，该技术有效应用与城市轨道交通通信系统中是十分必要的。