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【摘要】本文以城軌交通為對(duì)象,介紹了5G通信技術(shù)的特點(diǎn)以及發(fā)展現(xiàn)狀,并對(duì)其在城軌交通中的應(yīng)用加以說明,以期對(duì)未來行業(yè)發(fā)展有一定借鑒。
【關(guān)鍵詞】城市軌道交通;5g通信技術(shù);技術(shù)運(yùn)用
引言
我國(guó)目前城市軌道交通正在大規(guī)模開展建設(shè),伴隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用飛速進(jìn)步,使得軌道交通提供了更優(yōu)質(zhì)的服務(wù),例如全自動(dòng)列車駕駛等,然而大量數(shù)據(jù)信息的可靠傳輸、列車高速行駛時(shí)各類服務(wù)的流暢保障以及路基橋梁與隧道等通信環(huán)境保證信號(hào)覆蓋的連續(xù)性這一系列技術(shù)問題也隨之而來,成為目前軌道交通提升的難點(diǎn)。日趨成熟的5G技術(shù)在城軌交通中的運(yùn)用有效解決了軌道交通存在的技術(shù)難題。5G通信在生活中應(yīng)用廣泛,小到借助手機(jī)以及電腦聯(lián)系外界,大至國(guó)家之間傳輸消息。目前智能交通借助5G技術(shù)應(yīng)用全面突破了信息傳輸?shù)乃俣扰c信息傳輸?shù)木嚯x以及信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>
1簡(jiǎn)述5G通信
1.1概述
4G通信系統(tǒng)已經(jīng)在全球大多數(shù)地區(qū)完成部署,同時(shí)5G通信技術(shù)成為世界范圍移動(dòng)通信研究領(lǐng)域的重點(diǎn)對(duì)象。5G通信系統(tǒng)與4G通信系統(tǒng)相比而言峰值速率,網(wǎng)絡(luò)覆蓋率,網(wǎng)絡(luò)延時(shí),網(wǎng)絡(luò)安全可靠性與用戶體驗(yàn)以及功耗方面全方位提高。給物聯(lián)網(wǎng)與虛擬現(xiàn)實(shí)以及VR游戲的全面提升提供技術(shù)支持。
1.2簡(jiǎn)述5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)
5G技術(shù)比起4G技術(shù)全方位進(jìn)行了提升,5G技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)不僅體現(xiàn)在高性能與低延遲,同時(shí)高容量也是一項(xiàng)重要特性。5G技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)同樣體現(xiàn)于小基站,毫米波與新式天線以及全雙工與網(wǎng)絡(luò)新型架構(gòu)。首先毫米波指的是移動(dòng)通信應(yīng)用高頻段,這也是發(fā)展趨勢(shì)之一。其優(yōu)點(diǎn)是充足的可使用帶寬,便捷式小型設(shè)備天線與天線增益高等毫米波通信優(yōu)點(diǎn)。其次小基站。由于傳統(tǒng)基站中心式業(yè)務(wù)已經(jīng)不能滿足用戶不同環(huán)境對(duì)于移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)使用,同時(shí)不夠靈活,耗資較大,5G技術(shù)使用的小基站能夠有效拓展網(wǎng)絡(luò)接入方式,改善現(xiàn)有通信情況。小基站自身適合短途直接通信同時(shí)信道質(zhì)量較高,可以實(shí)現(xiàn)較快的數(shù)據(jù)傳輸速率與較低時(shí)延以及低功耗等優(yōu)點(diǎn),此外借助分布廣泛的通信終端,極大地提高了信息通信覆蓋以及高效利用頻譜資源。此外新式天線指將傳統(tǒng)2D模式天線陣列通過拓展變?yōu)?D模式天線陣列,以此形成的新穎技術(shù)不僅滿足多用戶信息波束智能通信,同時(shí)也減少了用戶間信息干擾,另外該技術(shù)與毫米波進(jìn)行技術(shù)結(jié)合能夠進(jìn)一步有效改善信號(hào)覆蓋問題。全雙工是指同頻同時(shí),不僅能夠突破傳統(tǒng)頻譜資源的使用限制,將頻譜資源進(jìn)行更加靈活的使用,通過理論計(jì)算最大能夠?qū)⒖湛陬l譜的通信效率增加1倍。最后是網(wǎng)絡(luò)新型架構(gòu)。借助基于處理集中化與無線電協(xié)作式以及云計(jì)算的接入式新型網(wǎng)架構(gòu),做到減小雜亂信息干擾與降低設(shè)備功耗以及提升通信頻譜效率,除此之外智能化組網(wǎng)的動(dòng)態(tài)使用也更為方便。上述5G信息通信的技術(shù)優(yōu)勢(shì)使得5G系統(tǒng)大幅度增強(qiáng)了通信性能指標(biāo)。也可以看到高寬帶與低時(shí)延以及可靠安全的性能對(duì)于軌道交通內(nèi)實(shí)際的業(yè)務(wù)需求十分契合。
2簡(jiǎn)述城軌交通使用的通信技術(shù)
鐵路系統(tǒng)大多借助衛(wèi)星進(jìn)行通信,但是這種方法對(duì)與處于地下或在高樓間穿梭的城軌交通適用度較低,主要是由于列車在地底運(yùn)行或在高大建筑四周時(shí)信號(hào)接受會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),通信無法保證穩(wěn)定及時(shí),甚至可能出現(xiàn)通信不連續(xù)。由于這些原因城軌交通由WLAN技術(shù)升級(jí)到3G信息通信,隨后又升級(jí)到4G信息通信,未來更會(huì)升級(jí)到5G信息通信。城軌交通對(duì)于無線通信的技術(shù)應(yīng)用隨著通信技術(shù)高速發(fā)展不斷更新?lián)Q代。目前新建城軌交通的運(yùn)行線路大多選擇4G通信。同時(shí)5G通信也取得了新的突破,不久之后5G通信就可以在城軌交通中進(jìn)行運(yùn)用。目前城軌交通使用的通信系統(tǒng)為足夠承載交通系統(tǒng)造成的實(shí)時(shí)信息以及歷史音視等信息數(shù)據(jù)的一種數(shù)字化綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)。目前城軌交通采取4G通信并依據(jù)傳輸媒介將其劃分到有線通信以及無線通信兩種。城軌交通的新型通信系統(tǒng)涵蓋下列系統(tǒng),如傳輸系統(tǒng),公務(wù)電話系統(tǒng),專用電話系統(tǒng),無線集群通信系統(tǒng),閉路電視監(jiān)視系統(tǒng),有線廣播系統(tǒng),時(shí)鐘系統(tǒng),乘客導(dǎo)乘信息系統(tǒng),通電電源和接地系統(tǒng)以及通信綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
3簡(jiǎn)述5G技術(shù)在城軌通信的技術(shù)應(yīng)用
3.1簡(jiǎn)述5G技術(shù)應(yīng)用于列車運(yùn)行
城軌交通基于當(dāng)前的通信現(xiàn)狀以及5G技術(shù)強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢(shì),5G技術(shù)應(yīng)用于列車運(yùn)行時(shí)具體業(yè)務(wù)包括:①可視化寬帶語(yǔ)音通信,該業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了地面與列車之間有效的語(yǔ)音調(diào)度以及信息通信與廣播通信,同時(shí)該技術(shù)要求時(shí)延較低,但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬沒有太高要求。②可靠安全的中低速信息數(shù)據(jù)傳輸,對(duì)于列車運(yùn)行實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效控制與管理數(shù)據(jù)以及緊急文本信息數(shù)據(jù)的傳輸管理。該技術(shù)要求時(shí)延較低,并且要求優(yōu)先保證信息數(shù)據(jù)傳輸帶寬,確保列車能夠安全運(yùn)行。③超高清(1080P)視頻信息流。該技術(shù)主要用于列車上行時(shí)監(jiān)控視頻圖像與地面控制中心使用流媒體監(jiān)管播放,需要注意該技術(shù)不要求時(shí)延、但是要求網(wǎng)絡(luò)帶寬具備高水準(zhǔn)。④3D可視VR行車環(huán)境。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行軌道的可視化以及可控性,該技術(shù)同樣要求網(wǎng)絡(luò)帶寬具備高水準(zhǔn)。
3.2簡(jiǎn)述5G技術(shù)應(yīng)用于乘客出行
智能出行作為未來發(fā)展趨勢(shì),借助5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)乘客在軌道交通售票網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)購(gòu)票,并且乘客可以實(shí)時(shí)查詢?nèi)魏我惠v車輛的始發(fā)站信息以及車站的實(shí)時(shí)人流密度,除此之外還可以做到軌道交通具體線路商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)部情況。給乘客出行帶來實(shí)時(shí)信息參考,有效提升軌道交通業(yè)務(wù)水平以及出行舒適度。
3.3簡(jiǎn)述5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模接入層無線網(wǎng)絡(luò)的高密度覆蓋
5G技術(shù)中的MIMO信息技術(shù)能夠顯著提升頻譜效率以及數(shù)據(jù)信息傳輸速率,基于其增強(qiáng)技術(shù)組成的無線天線大規(guī)模陣列,能夠在車站的車地?zé)o線接入層進(jìn)行應(yīng)用,理論能夠提高10倍頻譜效率以及通信系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量。以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的無線車地通信系統(tǒng)借助小基站結(jié)合天線大規(guī)模陣列的技術(shù),完美實(shí)現(xiàn)了無線通信在車站這一層面的信息接入,做到同一車站不需要進(jìn)行AP切換或者通信中斷即可完美運(yùn)行的能力。一個(gè)車站在內(nèi)部應(yīng)用該技術(shù)能夠部署大量天線,不僅有效增強(qiáng)頻譜效率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了車站全面的無線通信覆蓋,大大提高抗干擾能力,十分顯著的改善接入層的用戶通信。
3.4簡(jiǎn)述5G技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急防災(zāi)
城軌交通由于發(fā)車密度較高與客流量較大的情況,若列車在全自動(dòng)模式駕駛時(shí)出現(xiàn)某種緊急狀況,但因?yàn)榱熊嚊]有司機(jī)同時(shí)決策需要按照現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷處理時(shí),可以借助5G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行直播,隨后由車站工作人員針對(duì)具體情況對(duì)列車遠(yuǎn)程控制進(jìn)行解決。
4簡(jiǎn)述5G技術(shù)應(yīng)用時(shí)可能存在的問題
4.1頻譜資源問題
5G通信所使用的異構(gòu)式超密集型網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)為多網(wǎng)并存,理想狀態(tài)下可以借助5G通信架設(shè)足夠通信需要的專用通信頻譜。然而目前處于頻譜資源相對(duì)稀缺階段,進(jìn)行分配的頻譜數(shù)量有限,此外覆蓋方式選用毫米波,但是軌道交通所使用電纜以及波導(dǎo)管都不兼容該技術(shù)。
4.2可靠性問題
5G通信選擇D2D模式通信能夠節(jié)約資源,降低干擾并且增強(qiáng)傳輸效率以及降低成本,然而該通信模式和蜂窩通信進(jìn)行資源共享的方式選擇如正交或是復(fù)用方式共享是一項(xiàng)問題,此外提高該通信模式可靠性也是難題之一。
4.3兼容問題
將現(xiàn)有4G技術(shù)進(jìn)行通信方式的升級(jí),使得5G技術(shù)能夠兼容4G通信與更低版本通信,做到5G通信出現(xiàn)突發(fā)問題時(shí)能夠轉(zhuǎn)至其他兼容通信模式,此外減少轉(zhuǎn)換所用時(shí)間也是一項(xiàng)必要關(guān)鍵,能夠避免列車由于緊急制動(dòng)造成事故。
5結(jié)束語(yǔ)
應(yīng)用并推廣5G技術(shù)能夠給社會(huì)帶來巨大便利,在2020年開始推廣并投入應(yīng)用的5G技術(shù)從某種程度上會(huì)改變?nèi)藗兩盍?xí)慣,進(jìn)入真正的“互聯(lián)”時(shí)代。5G技術(shù)應(yīng)用于城軌交通的無線通信系統(tǒng),會(huì)使的軌道無線通信變更為無限通信,給眾多通信業(yè)務(wù)提供安全,快速的技術(shù)保障,做到通信更為可靠,網(wǎng)絡(luò)時(shí)延更短。
參考文獻(xiàn)
[1]朱晨鳴,王強(qiáng),李新.5G:2020后的移動(dòng)通信[M].北京人民郵電出版社,2016(4):108-109.
[2]曾劍秋.5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2017(2):19-23.
[3]陳鵬.5G關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)演進(jìn)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2016(12):65-71.
作者:張澤馳 單位:廣州新科佳都科技有限公司