導(dǎo)語：5G技術(shù)在鐵路通信工程的運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，5g技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，人類有了全新的技術(shù)改造世界。本文就5G技術(shù)在鐵路通信工程中的運用做出分析，首先簡要概述5G技術(shù)的概念，隨后分析5G的關(guān)鍵技術(shù)，最后就5G技術(shù)在鐵路通信工程中的應(yīng)用做出探究，以供參考。隨著人們進入5G時代，傳統(tǒng)寬帶已經(jīng)限制不了現(xiàn)代移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從根源上解決了大量終端接入能力以及時延的問題，充分發(fā)揮出再審智能學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)以及智能感應(yīng)等能力，并且將這些能力進行高度整合，最后形成了一個完善的服務(wù)體系。同時，隨著我國鐵路技術(shù)的發(fā)展，5G技術(shù)也開始在鐵路通信工程中得以應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。若能夠充分利用5G技術(shù)及其關(guān)鍵特征，現(xiàn)階段鐵路運輸行業(yè)的需求必然能夠被充分滿足，形成安全也能夠得到充分保障，提升運輸效率。

一、5G概述

5G網(wǎng)絡(luò)是一個真正具有傳統(tǒng)意義上的融合性網(wǎng)絡(luò)，這個整體性和融合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)將為我們提供了人與人、物、事和地之間的高速、安全、自由連接，這種席卷而來的整體性和融合力也將隨著移動通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逐步凸顯；5G無線通信技術(shù)的基本優(yōu)勢主要有：高速度、泛在互聯(lián)網(wǎng)、低功耗、小時延、萬物互聯(lián)和重構(gòu)安全系統(tǒng)；5G旨在解決智慧城市在高速率、低延遲通信、海量移動互聯(lián)、智慧城市的建設(shè)等各方面的新一代技術(shù)問題，如果說4G改變了我們生活的話，那么5G的到來將會徹底改變我們的經(jīng)濟社會，也就是說，這種新的技術(shù)改變，無論從廣度還是深入得多，都比5G要深刻得多；5G不僅僅是一項新型技術(shù)，而且是由大批新型技術(shù)組織形成的一個整體，它們都會在5G的建設(shè)中得到不斷的完善。圖1為5G鐵路通信設(shè)備。

二、5G的關(guān)鍵技術(shù)

1.超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為了將帶寬做得很廣闊，5G采用的頻率是28ghz-4ghz的頻率，也就是毫米波。而且該類型的電子波基本上并無穿透性。如果無線通信都是采用毫米波的頻率，意味著我們根本沒辦法直接穿透障礙物，所以需要我們使用到許多微型基站，做到緊密地部署。密集部署的網(wǎng)絡(luò)將終端和節(jié)點之間的距離拉進來，使網(wǎng)絡(luò)的功率和信號頻譜效果得到了極大地改善。異構(gòu)是指不同結(jié)構(gòu)之間的意義。5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計需要通過一些措施來保證系統(tǒng)的性能，主要包括不同的業(yè)務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)中的實現(xiàn)，各個節(jié)點之間的相互協(xié)調(diào)解決方案，網(wǎng)絡(luò)類型的選擇以及相關(guān)節(jié)能資源配置的方法。這種將多個網(wǎng)絡(luò)組織成一個體系并形成某一個體系的技術(shù)叫超密集異構(gòu)。2.邊緣計算技術(shù)邊緣計算技術(shù)作為一種新型的部署解決方案，一方面是通過把小型的數(shù)據(jù)中心或者那些具有緩存計算處理功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點直接部署在網(wǎng)絡(luò)的邊緣，與移動設(shè)備、傳感器和用戶之間緊密地相連，減少了核心網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，降低了數(shù)據(jù)傳送的時延。比如，在目前的車聯(lián)網(wǎng)中，業(yè)務(wù)控制和數(shù)據(jù)傳遞的實時性需求很高，如果企業(yè)的數(shù)據(jù)分析和控制的邏輯都是集中在比較遠的云端去完成，難以滿足企業(yè)業(yè)務(wù)的實時性；另一方面，邊緣計算系統(tǒng)也可以為用戶提供流量的卸載，而且移動終端則可以依靠應(yīng)用時延的容忍度、自己的處理能力和所使用的能耗來判斷用戶是否需要流量的卸載。通過對流量的卸載，計算密集型和時延靈敏度類型的應(yīng)用，它們都可以放置在邊緣計算的平臺上進行處理；在時間延遲和回程鏈路的負(fù)載條件允許的環(huán)境下，計算密集型的應(yīng)用系統(tǒng)就可以進一步地卸載并安裝到核心網(wǎng)絡(luò)上，從而獲得了更充裕、強大的計算資源。

三、5G技術(shù)在鐵路通信工程中的運用分析

1.更加完備的鐵路移動通信系統(tǒng)現(xiàn)有鐵路采用數(shù)字化的移動通信系統(tǒng)（GSM-R），雖然可以直接實現(xiàn)調(diào)度通信、列尾設(shè)備的信息傳遞、無線機車信號和調(diào)站監(jiān)控信息的傳輸、機車同步運行信息的傳輸、列車控制數(shù)據(jù)的傳輸、區(qū)間移動公務(wù)通信、應(yīng)急指揮的移動通訊話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、旅客列車移動通訊服務(wù)等多種信息傳遞功能。但是，現(xiàn)有的GSM-R系統(tǒng)主要為乘客提供語音通信和數(shù)據(jù)通訊業(yè)務(wù)，且從移動終端到基站的數(shù)據(jù)傳輸速率較低，不能滿足日益增長的中國高速鐵路通訊數(shù)據(jù)傳輸需求；隨著中國鐵路的大發(fā)展，特別是高速鐵路和客運專線鐵路的安全、快捷、高效率的運行管理模式已經(jīng)對鐵路通訊網(wǎng)絡(luò)的建立提出了愈來愈高的技術(shù)要求，未來鐵路移動通信網(wǎng)中移動終端的數(shù)量將成倍數(shù)增長；且隨著智能調(diào)度的推出以及視頻監(jiān)控在列車運行控制系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，鐵路移動通信系統(tǒng)需要傳輸大量的視頻和圖像信息。5G無線通信系統(tǒng)的全雙工技術(shù)、超密集異構(gòu)技術(shù)，以及在GSM-R系統(tǒng)中采用移動軟交換等技術(shù)，能夠滿足未來不斷涌現(xiàn)的新功能、新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景需求，保證鐵路行車安全，提高運營效力。2.更加高效的車—車通信機制列車自動駕駛系統(tǒng)中，兩列正在運行的列車車輛之間的信息交互，如果仍然只能夠采用“車－地－車－車”的通訊網(wǎng)絡(luò)鏈路，存在著所配置的設(shè)備數(shù)量多、系統(tǒng)接口和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、列車運行對中心裝置的設(shè)施依賴大等諸多缺點。更高層次的列車自動駕駛監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是一個車輛與地面基礎(chǔ)裝置之間的通訊，也包含了車輛和其他車輛之間的聯(lián)絡(luò)。這些通訊連接都需要一個能夠承載很小的時延和高度可靠的車輛控制指令，而這些控制指令對安全的駕駛來說極為重要。雖然這些指令一般不需要很大的帶寬，但是在汽車之間或者機械設(shè)備之間的情況下，較高的數(shù)據(jù)傳輸效率仍然十分必要。另外，當(dāng)支撐高速汽車的移動性，無人駕駛者參與時，控制裝置必須能夠具備充分覆蓋的條件。5G技術(shù)的低時延特性，必將使鐵路列車自動駕駛技術(shù)實現(xiàn)再一次飛躍，大大提高運營效率，降低運營成本。3.更加可靠的鐵路應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)安全可靠、迅速快捷、機動靈活的鐵路應(yīng)急通信網(wǎng)，是確保鐵路應(yīng)急運輸和鐵路搶修預(yù)防指揮聯(lián)系的重要措施。在各種緊急狀態(tài)下，可靠的無線通信網(wǎng)絡(luò)對于突發(fā)事件的救援十分重要，并且即便在各種突發(fā)事故中，局部無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遭到了損害，這個要求也絕對不能被放寬。5G無線通信系統(tǒng)中，臨時的救援無線通信節(jié)點已經(jīng)被廣泛地用來作為輔助受損網(wǎng)絡(luò)，用戶的終端還已經(jīng)能夠同時承載起中繼功能，幫助其他終端技術(shù)仍然是具有無線通信技術(shù)支持能力的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；5G技術(shù)的高可用性和低節(jié)約資源效率恰恰適合未來的應(yīng)急通訊網(wǎng)主的需求；5G無線通信技術(shù)結(jié)合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，能夠使鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)的功能更加完備。4.更加完善的旅客通信服務(wù)火車站作為典型的大客流密集型場所，通過建設(shè)5G車站，可以滿足鐵路在火車站大客流情況下對旅客高速上網(wǎng)、高清視頻通信等的需要；而且乘客們在高速運行的鐵路列車上，仍然更加期待自己能夠做到像是在家里一樣更好地使用互聯(lián)網(wǎng)，例如，觀看高清的視頻，玩游戲，或者遙控接入到辦公云和虛擬現(xiàn)實的會議。而當(dāng)列車處于高速運行中時，在其用戶體驗不明顯下降的情況下，較好地滿足以上要求將被認(rèn)為是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。高速列車上通信最重要的兩個指標(biāo)是用戶速率和端到端時延。5G無線通信系統(tǒng)較好的指標(biāo)可以確保高帶寬、低時延的需求，給旅客完美的旅途體驗。5.構(gòu)建鐵路智能通信網(wǎng)鐵路智能通信網(wǎng)必須能夠快速地響應(yīng)供給或者使用的變化，避免可能的大規(guī)模系統(tǒng)故障，并對運輸系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。例如，鐵路供電系統(tǒng)發(fā)生停電事故可能是由接觸網(wǎng)系統(tǒng)故障引起，而這些故障可能是由于不可預(yù)測的事件造成的，這種情況下，要避免停電則需要必要的反應(yīng)能力，并采取相應(yīng)的措施。監(jiān)視和控制系統(tǒng)以及無線通信解決方案，對遠程保護發(fā)揮著重要的作用。及時、高可靠的重要信息交換是保證迅速做出響應(yīng)的關(guān)鍵因素。5G技術(shù)的高頻率資源，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，為智能通信網(wǎng)的構(gòu)建創(chuàng)造了條件。

四、結(jié)語

5G技術(shù)最突出的優(yōu)勢在于能夠展現(xiàn)多項技術(shù)的優(yōu)勢，促使這些問題得到高效地處理，這對于我國的鐵路運輸和通訊來說，十分合宜。5G通信技術(shù)的發(fā)展和運輸網(wǎng)絡(luò)在鐵路通訊系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，將會給各種車載運輸系統(tǒng)和鐵路運營和管理等眾多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提供了高可靠、低功耗和時延性的無線通信載體，有效地提升傳輸效率，增強系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使系統(tǒng)運行更加安全。

作者：林海 單位：中鐵十七局集團電氣化工程有限公司