来源 | 《现代工业经济和信息化》2021年第4期

作者 |  谢星  湖南中车时代通信信号有限公司

在人类社会生产力水平的不断发展和提升下， 交通运输行业得到了迅速发展，实现了从单点转化 为规模化、机构化的运行，不仅提升了运输效率，而 且保证了运输的安全性。城市轨道交通是当前发展 的主流交通方式，有着安全系数高、速度快、可靠性 强、运输量大的优势，迅速发展的 5G 通信技术，为城市轨道交通的发展解决了各类技术难题。

1 5G 通信技术简介

5G 通信技术就是第 5 代移动通信技术，属于新 兴蜂窝移动通信技术，是继 2G、3G、4G 之后诞生的 一项移动通信技术。5G 通信技术可以满足当前的通 信要求，有效提高频谱利用率，比之 4G 通信技术，其资源利用率和传输效率更高，系统安全性、无线容 量、传输时延也得到了明显提升。将 5G 移动通信与其他智能化网络结合，能够构建出全新的移动通信网络平台，为互联网行业提供高速数据容量支持。同时，5G 技术具有强大的网络感知力和灵活的自适应能力，可以满足移动信息智能化发展要求。 5G 技术具有以下几个突出特点：

第一，大容量： 利用新型多址接入技术与大规模天线，有效提升了 频谱效率，上网速度可以达到上行 10 Gbps、下行20 Gbps，传输能力强，为云技术、高清视频、虚拟现 实的应用提供了大带宽支持；同时，5G 技术实现了 对频谱的高效利用，要将 5G 技术应用在城市轨道 交通通信中，必须要关注频谱分配与使用问题，在5G 场景中，有高密度组网，通过 FD、D2D 通信，有效 提升了频谱利用率，其中，D2D 通信很好地补充了蜂 窝通信的不足，可以提高网络吞吐量、缓解基站压 力、提升频谱利用率。

第二，大连接：5G 通信技术有 效提高了热点流量和传输速率，为工业控制、环境监测等提供了低能耗、低成本的连接。

第三，高可靠性与低时延：5G 技术的空口时延仅有 1 ms，为自动驾 驶、辅助驾驶以及智能制造业提供了有力支持；同时，5G 技术有着超高频率，通信频率越高，波速就会 越大，5G 通信应用的是毫米波，频率范围可以达到24.55～52.6 GHz，具有更小延迟、更高带宽、更高速 率的特点，其最大带宽高达 400 MHz，远远优于 4G 蜂窝系统，因此，比起 3G 与 4G、5G 的通信质量有了 突破性提升[1]。

2 城市轨道交通中传统通信技术存在的问题

在城市轨道交通中，传统通信技术的应用存在 一 些不足 之 处 ， 传 统 的 无 线 通 信 技 术 主 要 为WLAN、LTE，在设备选型时，需要对各项业务进行 评估后再选择。其中，LTE 能够满足智能运营维护、 宽带视频、多媒体集群等业务要求，是轨道交通行业发展的热点。WLAN 可以应用在移动办公、智能 运营维护、服务型业务、宽带视频等领域，在轨道交通中的应用也已经成熟，但是，频段之间容易发生 信号干扰，安全性还有待提升。

在很长一段时期中，我国城市轨道交通是多种技术并存，传统的通信技 术存在诸多问题，影响了轨道交通业务的发展，其建设和维护成本相对较高，缺乏良好的抗干扰能 力，传输速率也具有局限性，无法支持高速运行和智能化发展。在这一历史背景下，需要让城市轨道 交通朝着稳定传输、更高移动性、多样化应用方向 发展，以更好地满足人们的智能化体验，而传统的技术很难达到这一要求。

5G 通信技术已经成为解决城市轨道交通问题的实用技术，能够缩短信息传输时间，确保信息传递 的可靠性、及时性，还可以创建物联网，让用户通信 不再单一局限在某个区域，能够有效提高运营效率，其中的 D2D 通信功能可以减轻基站负担，有助于城 市轨道交通系统的稳定、安全运行[2]。

3 城市轨道交通中 5G 通信技术的具体应用

3.1 5G 技术在列车运行中的应用

当前，城市轨道交通已经进入了智能化发展时 代，利用各类智能算法、大数据、云计算，可以对列车 群进行管理，借助车载终端，能够满足自动驾驶、列 车辅助等功能，并具备模拟信息服务、运营管理以及行车计划等功能。

通过 5G 技术的应用，能够支持视 频语音通信，满足广播通信、语音调度要求，让通信系统网络做到了低带宽、低延时，并且构建出可视化的行车环境。可视化行车对于网络带宽具有严格要求，而 5G 通信技术即可满足列车运行轨道要求，并 且能够提供超高清、可视化视频业务，满足了控制中心、流媒体下行播放的要求。

另外，5G 通信技术还支持紧急文本、TCMS等数据业务，确保了各类信息数据传输的准确性和及时性。5G 通信技术的要求充分减少了列车通信延迟问题，在确保通信可靠性之外，可以提供更为理想的传输网络，通过端到端来传递信息，能够更加准确地对列车位置进行定位[3]。

3.2 5G 通信在设备维护中的应用

在轨道交通中，有大量各异的设备，维护周期 长、分布广，对于维护工作的要求非常高，如果维护工作未做到位，可能造成不可挽回的损失。人工巡检 的方式不仅容易出现错检和漏检问题，且效率非常 低，对此，需要构建智能化运营和维护体系，对整个 设备的运行情况进行实时监控。借助 5G 网络，能够 让监控从以往的被动维护转化为事前预警、事中处理，提高了维护工作的质量，能够为轨道交通的安 全、稳定运行奠定基础。

3.3 5G 技术在应急防灾中的应用

城市轨道交通对于运行安全具有非常高的要 求，在轨道交通的安防体系中，涵盖门禁系统、报警系统、视频监控系统、联网安检系统等，在发生安全 事故之后，可以第一时间上传至指挥调度平台，指挥调度人员在接收到通知后，及时进行处理，确保人员 和设备的安全。

随着轨道交通的发展和升级，运营效 率不断提升，列车的载容量也变大，发车时间越来越 短，对于应急防灾的要求也更高，尤其是在全自动模式下，更需要采用有效的技术来制定科学的防灾处 理方案，将事故扼杀于萌芽中。5G 技术的应用做到 了快速响应，能够直播现场情况，让应急防灾决策更加准确，并且还能够提供高质量的后台上传和人脸 抓拍等功能，其网络带宽有效解决了以往视频编码 中存在的图像质量损失问题，保障了应急防灾工作 的顺利开展。

3.4 5G 技术在智能出行中的应用

在人工智能和大数据迅速发展的时代背景下， 智能出行成为一个重要的发展趋势，得到了人们的 关注和认可。利用 5G 通信技术，能够满足实时车辆 搜寻的要求，并且还可以查询到附近的商业网点设 施和车站人流量，做到旅客出行的全覆盖，满足了各个环节智能化工作的要求。

通过 5G 通信技术的应用，能够采用人脸识别、二维码识别的方式自动验 票，针对不同的行程做出票务结算，并且利用大数据来感知旅客要求，提供智能化交互体验，做到了精准一对一服务，大幅提升了人们出行的舒适度，也进一 步优化了通行效率。

4 结语

随着通信技术的发展和 5G 通信技术的出现已 经引发了新一轮的科学技术革命，它不再是由传统 产业驱动，而是由高科技产业驱动。5G 技术定义了三个技术场景，即增强型移动互联网、海量机器类通信、高可靠低时延通信。在城市交通中使用 5G 通信 技术是一种有效促进城市轨道交通系统更加自动化和系统化的手段。在城市轨道交通中推行 5G 移动 通信技术，让信息传递更加精准、高效，速度更快，这是下一阶段城市轨道交通行业发展应用的主流技 术。在城市轨道交通运营规模的不断扩大下，对于信息的处理速度和覆盖范围要求也更高，未来还需要 继续加强技术研发，优化现有的应用节，充分发挥 出 5G 通信技术的作用和价值，解决城市轨道交通运行中存在的问题。

作者简介

谢星（1983—），男，湖南岳阳人，毕业于北京交通大学，本科，研究方向为轨道交通、铁路通信信号、信息技术。

参考文献

[1] 张哲.城市轨道交通中 5G 通信技术的应用探讨[J].建材与装饰，2020（15）：263-266.

[2] 祁经，段罡，丁国平.城市轨道交通中 5G 通信技术的运用探讨[J].电子世界，2020（8）：162-163.

[3] 黄霁.5G 无线通信技术在城市轨道交通中的应用探讨[J].都市快轨交通，2019（5）：33-37.