5G通信技术在城市轨道交通中的应用研究

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摘要:本文简述了城市轨道交通对通信技术的需求，并对5G通信核心技术特点及优势与5G通信技术在城市轨道交通中的应用进行分析与探讨，以供同仁参考。

关键词:城市轨道交通；通信需求；5G通信；核心技术；应用研究 一、前言

近年来，随着5G通信技术的发展，城市轨道交通也在进步。5G的低时延、高效传输、安全可靠等优点为城市轨道交通的进步提供了不可或缺的力量。目前大部分的轨道交通5G建设和改造已经完成，而5G通信网络技术作为一种保证中国城市轨道网络交通的稳定、安全高效率的营运行模式的重要关键保障技术系统之一，显得越来越尤为的重要。基于此，本文简述了城市轨道交通对通信技术的需求，并对5G通信核心技术特点及优势与5G通信技术在城市轨道交通中的应用进行分析与探讨，以供同仁参考。

二、城市轨道交通对通信技术的需求

当前，国内地铁全线采用CBTC并已在全面大规模投入并普及了2.4GHz的无线覆盖频段，利用WLAN无线技术已经初步完成构建的地铁车地人之间共享无线网络。由于地铁采用基于CBTC车地台网络的冗余无线通信无线传输系统主要只负责对地铁列车和运行车辆操控室系统的运行信息实施无线数据传输，直接性上的传输影响必然关系涉及到今后地铁列车的通行与运营的安全畅通和运营稳定，对其系统及运行信号稳定性性能方面提出了一系列较高难度的相关专业技术标准要求，因此，通信无线传输设备系统就必须确保一定要同时能具备独立冗余无线通信传输信号通道性能和高可靠独立冗余的无线传输通信传输信道。最近这几年时间来，如广州、深圳、上海、以及宁波等典型地已开始将对LTE这五种技术均

具有一定承载力需求的CBTC列车系统成功的安装使用到了城市地铁上。出于对安全性问题的谨慎考虑，列车运行调度控制和管理通信系统也已为此而建立起了一套基于独立的LTE的控制通信网络。随着国内地铁系统无线移动通信及信息技术、自动化控制系统和数字地铁等智能化服务管理平台技术平台的技术不断得到普及，以及国内地铁运营大数据信息采集分析技术研究的逐步广泛与应用，地铁轨道沿线的移动终端网络智能办公、车辆远程驾驶和大数据实时采集监控及地下轨路旁实时交通轨迹监测及数据库等的智能化采集分析对新一代无线移动通信及其信息技术与应用发展提出的了一个越来越更高更新的应用技术要求。根据我国轨交通车网络地图导航和车载数据传输通信技术研究的深入不断快速发展，考虑到在未来的我国地铁新增的客户业务需求不断的发展，交通车在本地信息传输对数据带宽上的要求不断扩大提高。对于高速行车地站之间互联传输高速数据带宽等的交通技术需求在日益地不断的增加，技术发展从最早地出现一直到日渐成熟，需要企业从符合当前快速城市轨道列车运输等交通技术需求特点地出发，综合和分析综合考虑轨道交通线路安全性、稳定性能以及线路使用地经济性要求等方面诸多相关因素，对现有相关交通运输技术标准内容进行地不断的修改优化和补充更新完善。从网络数据需求量大的行业角度去分析来看，不管他们用到的工具是有线网CBTC、无线网络列调、PIS，还是网络运营呼叫中心的网络数据的采集，通常他们都是需要收集包括下面四类数据基础信息:安全网络数据、非安全网络数据、语音和视频图像。因此，可以充分利用 LTE-M 这种带宽转换技术，在既定的安全策略和网络质量控制架构下，利用多种无线电信号收敛转换方式技术来有效满足不同区域通信网络业务中的需求。

三、5G通信核心技术特点及优势

5G无线接入网节点之间组网及节点与核心网络间组网进行无线网络的链接或传输通信时，基础网段一般应是考虑采用5G承载网。这个承载网结构大大的提高了增强了无线骨干网络之间组网连接数据传输时延的和网络灵活性，具备完善了对组网连接安全及保护系统的各项功能要求控制和网络质量管控功能等关键功能，极大一定程度的保证了无线组网时候延安全等和其他各种技术基本性能。当前5G通信技术发展迅速，逐渐成为通信领域未来主要的发展趋势，具体来说，5G通信技术主要有以下四方面特点。第一，有利于提高用户体验，加强技术创新。

在5G通信技术应用中，其技术指标主要有传输速率、延时、流量、交互、虚拟现实等等。第二，相比于传统的移动通信技术，5G核心技术不再是点对点的信道传输和物理层，而是实现了多点传输，实现了技术架构的创新和提升，能够给用户带来全新的通信体验。第三，更多的高频段频率资源被应用在5G网络当中，但是其无线电波传输能力相对不高，因此有线、无线相结合的方式将有所应用。第四，5G网络拥有“软”配置能力。对于通信运营商来说能够以用户的

具体需求为基础来对网络资源进行灵活的调整，从而使网络运营成本有所降低。

图1、5G承载网络总体架构

四、5G技术在城市轨道交通中的应用

经过深入分析，我们发现，当我们将5G通信技术应用于城市轨道交通时，应该根据整个城市的情况来设计综合的通信服务功能链，并将不同的业务类型纳入5G网络的功能范围，以实现5G通信技术的全面普及。

（1）车车通信应用。5G的发展使得轨道交通车之间的交互变得更加便捷和快速。它的C-V2X（无线传输）和5GNR的新型传输模块，使得轨道交通车之间的交互变得更加便捷和快速。此外，5G的发展还使得轨道交通车之间的交互变得更加便捷和快速，这也使得轨道交通车之间的交互变得更加容易和快速。通过引入5G通信技术R16，C-V2X不仅能够提供更加便捷的通信，而且能够通过建立路边的基础设施，有效地减少通信的时延，从而使城际铁路的通信更加安全、高效。随着5G技术的不断普及，城市轨道交通的通信技术也得到了极大的改善，尤其

是LTE-M技术和5GNR-V技术的融合，使得列车之间的通信更加可靠，可以更好的满足不同的需求，从而提高了安全性和可靠性。

（2）基于MEC的网络部署与数据分流方案。OCC技术可以有效支持MEC的网络部署，从而实现5G虚拟专网的高效实现。因此，我们推荐在OCC机房内，将UDM、SMF、PCF、AMF等控制面网元整合，以满足各种切片的时延、带宽、安全要求，并将其单独部署，以实现有效的数据传输。5G无线网络通过N3接口将数据流量传输到MEC部署的UPF中。PCF与AF协同通过UPF进行流量卸载，实现地铁内部数据不出地铁，而将非本地流量通过N9接口上传到运营商大区核心网。

（3）列车运行状态检测应用。通过使用5G技术，我们可以在线监控列车的运行情况。这种技术可以通过使用传感器来获取列车的重要信息，并通过这些信息来帮助我们更好地了解整个系统的工作情况。此外，这种技术还可以帮助我们更好地诊断和维护整个系统的性能。

（4）IMS视频监控应用。IMS视频监控技术可以有效地将列车的视频图像实时传输至控制中心，以便更加精准地控制列车的运行状态。而5G毫米波通信技术可以有效地抑制外界的干扰，从而提供更加稳定的传输信道，从而实现更快的数据传输。

（5）列车运行控制系统。CBTC系统通过独立的双网冗余物理通信，结合5G的异构网络技术，实现了对不同网络的有效整合，从而大大提高了轨道交通系统的容量，并且可以根据用户、业务和网络的特点，灵活地选择最佳的网络，以满足各种复杂的业务需求。

（6）物联通信提升体验。随着5G技术的不断普及，人们的出行方式也在不断改变。通过使用5g，人们不仅能够更加便捷的进入城市，还能够通过互联网获取更多的信息，比如列车的信息、拥堵程度、商店的信息，从而更好的满足人们的需求，并且还有助于改善城市的旅游环境。利用5G技术，地铁系统不仅可以利用大数据进行实时监测，还可以及时传递、反馈有关地铁、公共汽车的信息，从而有效的将车厢内的人员进行有序的疏散，并且有效的指挥车辆的换乘，从而

改善乘客的出行体验。同时，5G技术还可以让视频、图片、广告等资源得到及时的传输，从而有效的进行商业化的推广，增强其溢价效果。

五、结语

综上所述，当前5G移动通信及网络技术凭借其更大覆盖范围的移动网络带宽、低速率移动及网络时延速度以及可快速大幅提升用户的无线高速移动性能和移动网络性能价格比优势等其在移动各行业核心技术方面及应用技术上所带来的各种突出的领先技术优势，得到了各相关主要技术行业人士的广泛认同及了高度关注。将这种基于5G的新一代无线车载通信系统技术广泛地应用于到了在整个目前我国城市轨道网络交通领域发展中，将可以更加积极有力快速的地推动我国城市轨道网络交通行业发展更加健康迅速的朝着自动化、智能化、标注应用化、系统化、规范化等方向持续发展。能够做到真正安全有效率地进一步大大增强了目前支撑我国整体城市轨道网络交通规划的无线通信基础设施体系中的信号传输的网络灵活性、时效性、全面性。

参考文献

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