《通信技术在城市轨道交通中的应用》
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摘 要 随着我国经济的快速发展,城市化进程在不断加快,城市面临的人口压力也在与日俱增,给城市交通带来了很大的压力.当前,在城市轨道交通中,轻轨和地铁是两种主要的组成部分,其对节能能源和缓解交通压力带来了不可磨灭的贡献.而通信技术在城市轨道交通安全、稳定运营中发挥了重要作用,基于此,文章就5G通信技术在城市轨道中的应用进行了探讨.
关键词 5G通信技术;城市轨道;应用
15G 介绍
随着移动通信需求的不断增长,新一代移动通信系统——5G 将在未来几年内逐渐商用.届时,5G依据以往发展的规律会在多个方面的性能有所突破,特别是频谱利用率和能效将有较大提升,使得在传输速率和资源利用率方面会提高 1个数量级甚至更高.另外,5G将在传输延时、可靠性、安全性、覆盖能力等方面获得较大的性能提升.5G移动通信系统的应用领域也将进一步扩展,将增加端对端（D2D,Device-to-Device）通信功能,同时增强对海量传感设备及机器对机器（M2M,Machine-to-Machine）通信的支撑能力,从而促进未来万物互联目标的实现.5G不仅让用户的体验更好,而且能够满足更多行业、不同应用领域的特定需求[1].
25G技术特点
（1）5G技术更加注重用户体验,同时不断推动技术创新.总体来说,网络流量、传输时延、虚拟现实、3D应用、交互式游戏等成为评价5G技术应用效果的重要技术指标.
（2）同传统移动通信技术有所不同,5G不再将点对点的信道传输、物理层作为核心技术,而是从多点传输、多用户、多天线、多小区组网作为重点技术,在技术架构上寻求功能提升和创新突破,力求带给用户不同寻常的通信体验.
（3）在5G网络中将会使用更多的高频段频谱资源,但是高频段无线电波传输能力较弱,无线与有线相结合的信号传输网络将会广泛应用.
（4）5G无线网络具备“软”配置能力,这决定了其未来将会成为主流发展趋势.通信运营商可根据客户需求变化灵活调整网络资源,最大程度压缩网络运营成本.
3通信技术的应用
城市轨道交通主要包括无线通信和有线通信,在现在的轨道交通通信中,无线通信得到了非常快速的发展,基本上可以实现抢险人员的实时通信,节约一定的时间,5G通信技术的运用成为切实可行的方式方法,能够缩短信息传送的时间,奠定了5G技术的使用地位;而有线通信也是轨道交通十分重要的一环,能够保证信息传递的及时性与可靠性,提高事故处理的能力.
可以说,5G通信技术的应用范围还是很广的,随着城市化进程的加快,基本交通设施必须与之相匹配才能促进城市经济的发展,通过通信技术的发展可以构建大规模的物联网,让物体之间的连接不受地域的限制,人们能够随时随地进行通讯;同样5G技术运用到列车运营也可以提高轨道交通的运营效率,实现实时连接,促进技术与交通的不断发展.
45G通信技术在轨道交通的运用
4.1 海量用户超密集组网
随着5G网络通信带宽大幅提高,5G网络可以承载更多的业务,同时允许大量无线设备组网通信.现有车载、地面有线连接组网的设备,部分可以改为无线组网方式,从而减少大量的布线,同时设备可以灵活地分布放置,从而降低需较大空间集中放置设备的需求,另外也便于设备的安装和维护.为了增加系统的安全性、可靠性,可适当增加无线传感器设备和监控设备,通过无线网络实时采集车载设备和轨旁设备的状态,进行在线大数据分析,及时发现设备故障和潜在问题,并及时反馈给控制中心和相關人员,第一时间获得准确的信息,对出现的问题进行精确定位,从而保障列车安全、高效运营.以上这些业务面临大量的终端接入问题.5G技术将支持海量终端接入,同时根据终端的特点提供不同的带宽、优先级、安全认证方式等,这为5G更加广泛应用提供了技术基础.
4.2 低延时,高可靠
追踪间隔保证列车以一定的时间间隔在线路上互不干扰地运行,不仅是衡量列车运行控制系统性能的关键指标之一,也是保证运营效率的重要参考.无线通信是CBTC系统实现较小追踪间隔的基础,而通信延迟是无线通信过程中普遍存在的问题,会造成车载和地面设备对信息使用不同步,可靠性降低,对列车追踪间隔、运行安全和效率产生影响.按照《城市轨道交通装备技术规范》,要求通信系统单路单向传输时延不超过150ms的概率不小于98%,不超过2s的概率不小于99.92%.根据不同通信时延下列车追踪间隔和最优速度值可知,在没有通信延时的理想情况下,列车追踪间隔为33.06s,当延时为200ms时,列车追踪间隔为38.27s.应用5G技术,可将端到端的延时降低至1ms以内,这将使运行间隔进一步缩短,使得虚拟联挂、编组运行成为可能.另外,通信延时减小,可增加系统的可靠性,提高运行安全.
4.3 基于小蜂窝技术应用通信技术
城市轨道交通在不断发展,加强传输信息的长度和宽度是十分重要的,基于小蜂窝技术的实现,城市轨道交通需要密集使用小蜂窝技术,保障每个蜂窝的覆盖范围,促进网络技术的提高,从而有效应对各种突发情况,提高列车运行速度,满足城市轨道交通的需求,提高5G通信技术的应用范围.
4.4 大规模天线阵列
大规模天线阵列有望应用于5G网络,可以通过天线空分特性,使相同时频资源能同时服务若干用户,不仅能够提高频谱效率,而且增加了传输的可靠性.这项技术不仅能够解决将来在轨道交通中海量设备接入的问题,而且利用波束赋形可以提高车地通信系统的抗干扰能力.由于波束赋性使波束传播具有一定的方向性,利用此特性还可以间接获得列车大致位置,辅助判断列车运行位置,追踪列车运行轨迹,适合在车辆段、换乘站以及地面段等空间开阔的场景使用.
5结束语
通过全面分析5G发展趋势和过程,可以看出在城市轨道交通上应用5G技术还需要进行充分性、必要性及可实施性论证;特别是在稳定性、安全性、无线频谱带宽及隧道通信应用特点等方面,需要进行专门系统的研究.同5G技术相比,LTE制式的无线通信技术有明显优势,更加适合城市轨道交通通信环境.如果能够将TETRA和Wi-Fi等通信技术融合起来,科学规划和布局,可以提高城市轨道交通通信资源,这比较符合当前的城市轨道交通发展需要.
参考文献
[1] 钱承远.5G移动通信关键技术的分析及其未来发展前景[J].通讯世界,2017（14）：125-126.
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通信和城市轨道交通引用文献:
[1] 通信和城市轨道交通论文写作技巧范文 通信和城市轨道交通类有关专升本毕业论文范文10000字
[2] 通信和城市轨道交通本科论文范文 通信和城市轨道交通在职研究生论文范文5000字
[3] 通信和城市轨道交通在职开题报告范文 通信和城市轨道交通大学毕业论文范文2万字
