5G通信技术在城市轨道交通中的应用详解

导读

近10年来，4G通信技术的飞速发展与普及应用，推动了城市轨道交通通信系统的创新发展，实现了 LTE车地无线通信传输系统的构建，有效提升了信息传播速率、通信覆盖范围、信息传输抗干扰能力，为城市轨道交通管理与服务带来便利。但基于4G通信技术应用下的LTE系统，其综合承载能力存在一定限制，在信息传输与处理上有待进一步完善。而5G通信技术的研发与应用，为城市轨道交通的创新发展提供了新动力。

5G通信技术是基于4G通信技术升级而来的，是最新一代蜂窝移动通信技术。5G 通信技术具有高速率、低延迟、传输距离远、容量大、抗干扰能力强、资源有效利用等多方面的优势。

在先进技术结合应用下，5G网络在以下场景中具备较高应用价值与应用前景：

超高速的场景。例如高速移动的列车需要传输自身的状态信息至控制中心以保证自身的运行正常。 支持大规模的人群，在人口密集的地铁中，上万人同时参与的事件中，也能够流畅地进行对外通信。 超可靠的实时连接，即使移动到覆盖面边缘的地方也能连接到网络。 无处不在的物物通信，能够实现物品与物品之间的相互通信，即实现大规模的物联网。

5G通信技术能在以上场景中得以应用离不开以下关键技术：

超密集异构网络。 热点高容量密集场景下，无线环境复杂且干扰多变，基站的超密集组网可以在一定程度上提高系统的频谱效率，并通过快速资源调度可以快速进行无线资源调配，提高系统无线资源利用率和频谱效率。 大规模天线阵列（massive MIMO）技术。 每根天线有很多的天线头，每个天线头可以与移动设备进行独立的输入输出信号通信，这相当于为基站和终端之间建立了众多通道。在5G时代，天线可以拥有256个天线头，远远多于4G时代MIMO的16个天线头。大大提升了单位网络面积能够支撑的设备容量。 D2D通信技术。 是指无需借助基站的帮助就能够实现通信终端之间的直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。 切片技术。 网络切片是指在通用硬件基础设施中切分出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片在设备、接入网、传输网以及核心网方面实现逻辑隔离，以更好地满足不同业务场景和不同垂直行业用户的差异化通信需求。 边缘计算（MEC）。 MEC将数据中心部署在在基站或其他网络边缘节点，使得数据的计算、处理和存储更加靠近用户。海量数据可以处理本地化，减少数据回传压力、网络拥塞和数据传输时延。

3月4日，中央政治局常务委员会会议强调，要加快 5G 网络、数据中心等新型基础设施建设进度，轨道交通行业被纳入其中。位列七大新基建之一，城际高速铁路和城市轨道交通成各省市 2020 年投资项目主流。5G通信技术在城市交通中的运用主要是推动轨道交通更加自动化、有效化、系统化，不断增强轨道交通的灵活性，在新经济背景的目标下，需要充分利用好5G技术，了解技术在轨道交通中的应用，促进实践的发展，促进信息技术的灵活化。

5G在城市轨道交通中的应用

基于5G技术列车行车类应用

为保障乘客安全，提升乘客乘车体验：

宽带可视化语音通信，实现列车与地面之间的视频调度通信。 比如车内乘客通过紧急呼叫功能与调度员通话，调度员可看到乘客画面。 在政策成熟、管理制度完善后，可运用5G网络承载列车运行控制数据。 主要是列车运行控制系统数据、列车控制管理数据及紧急文本数据传输，对时延要求高，并且需要优先保障数据带宽，用于保障列车的安全运行。 超高清视频流： 列车CCTV视频监控及PIS视频播放，要求清晰度更高。 3D可视化行车环境VR。 将列车轨迹可视化与可控，对网络带宽要求很高。

基于5G技术地铁运营维护类应用

基于5G网络切片概念，结合NB-IOT技术，实现设备与设备间的通信，提高系统自适应生存能力。城市轨道交通内需要维护的设施多、分布点多面广、维护工作量巨大5g通信技术，利用物联网技术采集各系统的状态数据、工务系统状态数据，通过无线通信系统上传给专业维护平台，用于实时监控各个系统的运行状态，及时发现可能的隐患，由被动维护转为智能监管，提高整个轨道交通系统的维护效率和系统安全性。

基于5G异构多网多源协同定位技术在

地铁日常及应急管理中的应用

城市轨道交通已经成为都市交通网络的主要部分，是上班族人群、旅游人群、无陪伴儿童上学放学等出行的首要选择。基于5G的室内定位导航，可实时掌握位置信息及轨迹，保证乘坐地铁出行的安全，给乘客提供增值服务。 随着地铁站内的工作人员逐渐增多，在结合实际工作中探索基于5G技术对地铁工作人员定位的技术，准确掌握工作人员实时位置、实现突发事件时人员定位追踪，现场情况的快速跟进成为应急工作的要点，对提升轨道交通运营服务质量具有重要意义。 研究5G技术对地铁重要设备设施定位管理可以对地铁站内的重要设备或物资进行实时定位，随时查看设备的移动轨迹、各类型设备的数量，实现紧急情况设备快速查找、资产清查盘点等功能，让设备物资管理更加科学有序。 城市轨道交通列车发车密度高、客流量大，隧道环境复杂，一旦出现紧急情况，需要能及时反应，可以通过高速无线通信系统及时直观了解重大事件的现场情况，便于管理层决策，提高应急处理效率。

基于5G技术地铁大数据应用

轨道交通对大数据技术有较大的需求，随着5G时代的来临，城市轨道交通运营数据量将会爆发剧增，大数据未来应用前景广阔。

通过数据路径大数据统计、5G室内定位导航、耗时预估，辅助乘客出行择时间，提前预约打车，实现地铁、出租车、公交等无缝接驳。 通过客流大数据预测，进行实时客流监控，实现站内分区疏散、站外潜在乘客引导换乘、高效疏散，提升乘客感受，提高应急事件处理效率。 通过电子围栏、用户画像、实现地铁商业精准营销，提升溢价能力。

5G+AI人工智能技术在

地铁资源物业的应用

随着全国在建线路的陆续投入运营，地铁的车站数将会爆发式增加，随之站务、巡检、保洁等人员数量会大量增加。研究5G+AI（清洁扫地、服务接待、巡检等各类工种机器人）如何更好替代低端密集型劳务，为地铁公司降低劳务成本是未来的发展趋势。

5G通信技术在城市轨道交通中的应用是推动城市轨道交通更加自动化、智能化、标注化、系统化、规范化、绿色化发展的关键技术。只有不断研究不断发展与创新，才能提高通信技术的成熟度，拓展技术的应用领域。由此促进城市轨道交通新的突破，提高国家的经济发展水平，让中国高端技术有新的突破。

（编辑：云计算网_宿迁站长网）

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