通信技术在城市轨道交通中的具体应用获奖科研报告

通信技术在城市轨道交通中的具体应用获奖科研报告摘

要：随着5G时代的到来，我国已逐步将这种新型通信技术应用于各个领域，其中就包括城市轨道交通的建设。本文详细分析了通信技术在城市轨道交通中的具体应用，旨在增强将5G通信技术在城市轨道交通中的应用效果。

关键词：5G通信技术;城市轨道交通;研究;应用

现如今，5G通信技术已进入了人们的衣食住行中，在“行”方面，我国利用5G通信技术进行城市轨道交通建设，使其轨道建设更具有安全性与可靠性。通过5G通信技术的应用，实现了公共基础设施的优良建设，并创造了重要价值，是当下被广泛重视的课题之一。

一、5G无线通信技术的概述

第五代移动通信技术简称为5G技术，不同于3G与4G等移动网络，5G通信技术是数字蜂窝网络，特色优势是数据的高速传输能力，最高可达到10Gbit/s，速度超于当前有线互联网，是4G技术的100倍。这种高速传输能力不仅便于人们对手机的日常使用，更对企业的高效办公起到了重要作用。同时，网络延迟时间也较低。例如4G网络的响应时间是30-40毫秒，而5G技术则是1毫秒甚至更低。5G技术还可以运用于远程医疗等网络连接，具有极强的稳定性与安全性。通过对大规模天线阵列技术、全频谱接入技术的运用，在很大程度提升系统频谱效率的同时，也增强了其资源处理能力，使其具有超大网络容量及提供千亿设备的连接能力，满足了物联网的通信需求。

二、5G技术应用在城市轨道交通中的可行性

以往将4G技术应用在城市轨道交通中，虽在通信技术上有很大提升，但在一些特殊条件下还是会受到诸多限制。例如，在列车高速运行或通过一些城市建筑时，会出现信号较弱或无信号的情况，尤其对于我国目前在轨道交通运作中产生较多的信息，这一点已经使4G技术出现不适应的状况，对轨道交通通信产生了不良影响。而通过5G技术的使用，则可以有效地改善通信状况，帮助轨道交通建立了良好的通信能力，更好的服务于轨道交通的通讯需求。

三、通信技术在城市軌道交通中的运用方式分析

3.1应用于高速通信

就目前而言，我国城市轨道交通通常多采用LTE-M系统，系统频段为1785—1805MHz，但因其各地使用频率有所差异，故而在城市轨道交通中只允许使用10MHz宽带来避免其受到限制。并且将10MHz宽带分为A、B双网冗余方式。但随着轨道交通通信的变化，例如同一地点的多辆列车同时进行视频及通信传输时，发现此通信速率依然无法满足城市轨道交通对通信技术的要求。而5G技术则可以通过利用不同的技术类型，有效解决这些问题。利用高频谱效率，在原有宽带基础上，使通信速率得到提升，解决了传输慢的问题;5G通信的高频段技术，很大程度上实现了高速通信与短距离通信，使通信更为便捷高效。与4G技术相比，5G的频谱效率提升约5—10倍，对频谱资源紧张问题进行了明显的优化。因此，将5G通信技术应用在高速通信上，不仅简化了新线网络设计方式，使多路高清视频得以增长，同时也为日后轨道交通维护工作提供了保障。此外，也为开展施工建设工作提供了重要的信息条件。

3.2应用在于端到端通信

当前，为更好的保障轨道旁交通网络设备的稳定运行，通常会出现列车停运或降级行驶的问题，并通过采用CBTC系统，最大程度的保证通信效果的优良。为此，就需要在列车运行线路中规划出两个相对独立的通信网络，使一方出现故障后，另一方可以迅速及时的继续承担其通信工作。但因建立两个独立网路意味着需要在轨道旁再设置多个通信设施，会大大增加成本，同时还会延迟工期，形成对老旧线路改造的限制，使日后维护工作无法得到顺利开展。

但通过有效的利用5G技术，则可以实现端到端的通信技术，使设备与设施进行数据通信信息传输的时，可以摆脱对中转的需要。而利用端到端通信技术，仅需建立两个独立通信网络即可，充分使通信技术之间互为冗余。同时，在轨道旁网络通信出现问题时，列车间依据可实现通信及连接的直接传输，使两车及时掌握对方的运行位置及当下状况，有效保证了列车的安全运行。

3.3应用于大规模天线列阵中

大规模天线阵列基于多用户波束形成的原理，通过空间隔离，在同一频率资源上同时传输几十条信号，因其充分对空间资源进行挖掘，可以更好利用宝贵而稀缺的频带资源，几十倍的实现网络容量的提升。而5G通信技术的优势可以有效应用在大规模天线阵列中，利用其特性，在保证其资源的同时为各个用户提供相应服务。

利用这一优势，使通信数据的传输更具安全可靠性。将5G通信技术应用其中，可以在未来的城市轨道交通通信中，使其具备设备海量接入的能力;5G通信技术应用在大规模天线列阵中，根据元间信号的互为相干性特征，也实现了波束赋形，利用其波束赋形技术具有的方向性，掌握列车运行的位置信息，使列车在运行时更加安全稳定。因此，将5G通信技术应用在大规模天线列阵中，不仅充分扩大了系统容量，还能有效提高通信质量，并在复杂的环境条件下，依然能够保持良好通信性，具有极为重要的价值。

3.4应用于绿色通信中

我国目前通信技术正在稳步发展，随着5G时代的到来，如何有效实现绿色通信是5G通信时代最需要重视的研究方向之一。为此，我国已深刻认识到资源保护等一系列环保行为的重要性，并大力开展解决方案。而城市轨道交通不仅作为城市公共基础设施建设的重要组成部分，更是与推进城市发展有着密不可分的联系。因此一定要起到表率作用，适时降低通信能量的损耗度。通过5G通信技术对网络部署的优化，资源数据的优化，做好环境的监管及保护工作，使其运行效率得以安全的稳步提升，为城市轨道的建设与发展创