摘要：目前，随着科技的发展，人们对通信技术的需求更加随时、随地，随着城市轨道交通承载的业务越来越多，无线通讯技术也必须与时俱进、不断提高，才能满足人们对及时通讯的需求。基于此，笔者展开了以下概述，以期为行业提供有效的参考与借鉴。
关键词：无线通信技术；城市轨道交通；应用
一、5G通信技术的基本认识
“5G”是对第五代移动通信技术（Fifth generation mobile com-munication technology）的简称，又被称之为“第五代移动电话行动通信标准”，是基于4G（第四代移动通信技术）上延伸的移动通信技术。作为新一代移动通信技术，5G通信具备了更高的要求，实现了众多先进技术的整合应用。
5G通信技术应用OFDM（正交频分复用技术）实现通信信号的叠加传输，为不同用户间的多路传输奠定良好基础，促进5G通信系统接入能力的提高；5G通过引入可拓展OFDM间隔参数配置，通过构建超密集组网，提升通信容量，实现多种部署模式下不同信道宽度的支持，在不增加控制系统复杂性的基础上，满足5G网络大规模设备连接要求；5G通过应用大规模天线阵列技术、全频谱接入技术，实现系统频谱效率提升，增强对各频谱资源处理能力，以满足5G网络大规模、高速率通信需求；5G系统引入绿色通信技术，实现信息与通信技术产业耗能的降低。
二、5G技术优势概述
根据目前的研究进展，5G将采用多种新技术和新方法改善网络性能、扩展网络功能，如高频段数据通信、大规模阵列天线、新型多址技术、新型多载波技术、全双工、D2D通信、密集网络、新型网络构架等技术。通过这些技术实现4G网络到5G网络的飞跃。相比较4G网络，5G网络系统在以下几个方面的性能将得到显著提升，5G还增加了D2D通信功能，是一种设备到设备的直接通信技术，可以减轻基站负担、减小通信时延，与蜂窝通信相比，D2D通信仅占一半的频谱资源。
三、城市轨道交通中移动通信技术的应用
1.有线通信
传输系统是轨道交通通信系统中的骨干系统，各种信息都依靠传输系统进行传递，如：各种调度电话的语音信息，公务、区间及站间电话的语音信息；控制中心无线调度台至各车站基站的语音和控制信息；各种低速数据通道，包括列车信号系统、电力（SCADA）、时钟等系统所需的数据信息；控制中心至各车站的自动售检票（AFC）、办公自动化（OA）等；控制中心至各车站的广播语音、控制信息、电视监控视频信息、以及其他一些控制信息。
传输系统采用以光纤通信为主的传输介质。一般在各车站、停车场、车辆段及控制中心分别设置一套传输节点及接入设备，通过线路两侧的光缆构成自愈光纤环网。所有这些信息都是为列车正常运行服务的，其中一些信息如果中断会影响到列车的运行，甚至会威胁到行车安全。在基于无线通信的 CBTC 系统中，控制中心与区域控制器（ZC）之间的通信，是基于开放的、标准的有线通信系统，通过 802.3 有线网络连相连。
2.无线通信
城市轨道交通通信系统中除了通过有线传输媒介进行数据的传输，其余子系统则是通过无线通信进行传输。无线集群通信系统在城市轨道交通通信系统中发挥了十分重要的作用，是调度与司机通信的可靠手段，同时也是与移动中的作业人员、抢险人员实现通信的重要手段。提供可靠的话音和数据通信服务，设置行车调度、工程维护、防灾、乘客调、车辆调、车辆段设施及综合基地管理等用户群，系统既要满足正线列车运行指挥以及沿线工作人员进行日常运营、设备维护、事故维修的通信要求，还应满足场段内列车司机、场内作业人员等用户之间实施调车及车辆维修的移动通信的需要。在灾害或事故情况下，满足抢险救灾对于通信的需求。
在现实应用中，基于通信的列车控制系统（CBTC）已经成为城市轨道交通列车信号控制系统的主要控制系统。其中车载设备需要将列车自主测出的实时速度信息传输给轨旁设备，发送至调度中心，调度中心则根据前车与本车之间的距离以及前后列车的速度信息进行计算，计算出的列车速度曲线传输回列车，以此控制列车行驶，保证列车安全。这其中显示了最重要的通信方式就是车—地通信（如图1），列车与地面设备之间传输的信息都是决定列车速度的重要信息，信号系统地面设备向列车发送的信息包括了移动授权、限速信息、列车识别号、运营调整指令等控制信号通信信息，列车向信号系统地面设备发送的信息包括了列车车组号、站门开关信息、本列车的定位信息、本列车的速度信息等数据通信信息，这些信息需要能够最高级别的可靠性和安全性，能够给 CBTC 系统提供实时、双向、单网双通道冗余、冗余保护的信息传输通道的通信技术，对通信传输有很高的要求。
随着无线通信的发展，已有一些研究者提出了基于车-车通信的新型CBTC系统，相比于传统的CBTC，车-车通信减少了轨旁子系统，减少了系统的接口数量，从而降低了系统的复杂性，但这要求列车将自身的行驶信息通过无线网络或网络接入点（AP）实时上传至同一个通信网络（一个能够存储整条线路上的列车行驶信息的数据库，如图 1 所示）。而其他列车则可以从该网络中实时下载这些信息，再在车载设备上根据这些信息判断自身应该行驶的速度，从而达到移动闭塞，自动调整列车之间的距离。该通信方案能够缩短信息传输的距离，但也对通信网络提出了更高地要求。
图 1 车-车通信简图
3.应用技术方面
（1）海量用户超密集组网
随着5G网络通信带宽大幅提高，5G网络可以承载更多的业务，同时允许大量无线设备组网通信。现有车载、地面有线连接组网的设备，部分可以改为无线组网方式，从而减少大量的布线，同时设备可以灵活地分布放置，从而降低需较大空间集中放置设备的需求，另外也便于设备的安装和维护。5G技术将支持海量终端接入，同时根据终端的特点提供不同的带宽、优先级、安全认证方式等，这为5G更加广泛应用提供了技术基础。
（2）绿色通信
5G通过从网络架构、网络部署、资源调度、链路级技术等方面进行优化，提高系统运行效率，减少传输中的能量损耗，达到提高能量效率和成本效率目标，为实现节能减排、绿色通信提供了技术基础，对于城市轨道交通未来建设和运营具有一定的吸引力。
（3）高速通信
5G一方面采用多种技术增加了频谱效率，在原有的带宽下提供更高的通信速率，另一方面采用更高的频段能够缓解频谱资源紧张的现况，实现极高速、短距离通信。综合多种技术改进，5G网络将频谱效率较4G网络提高了5～10倍，按照现有测试的速率，可以将目前上行平均通信速率提高到18.5～37 Mbit/s，下行通信速率提高到42～84 Mbit/s。这样不仅单网可以综合承载现有的所有业务，还可以增加多路高清视频，以及满足更多业务的需求，既简化了新线网络设计的复杂度，同时也降低了维护的难度。
结语：
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。能够有效增强城市轨道交通通信的灵活性、时效性、全面性。对此，在实施创新驱动发展战略背景下，认知5G通信技术，了解其在城市轨道交通中应用的可行性，并在不断研发与实践下，促进其在交通通信系统中的应用，具有一定的重要性与必要性。
参考文献：
[1]邓宇殷.浅谈现代城市轨道交通无线通信技术及应用[J].通讯世界，2017（16）
[2]胡仁辉.移动通信技术在城市轨道交通中的应用[J].工程技术研究，2016（9）
论文作者:梁月浪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/3
标签：通信论文; 列车论文; 信息论文; 系统论文; 网络论文; 通信技术论文; 轨道交通论文; 《基层建设》2019年第10期论文;