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隨著我國現代科學技術的快速發展，5g技術已經在商業領域中得到了廣泛的應用，人類有了全新的技術改造世界。本文就5G技術在鐵路通信工程中的運用做出分析，首先簡要概述5G技術的概念，隨后分析5G的關鍵技術，最后就5G技術在鐵路通信工程中的應用做出探究，以供參考。隨著人們進入5G時代，傳統寬帶已經限制不了現代移動互聯網技術，從根源上解決了大量終端接入能力以及時延的問題，充分發揮出再審智能學習、大數據以及智能感應等能力，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體系。同時，隨著我國鐵路技術的發展，5G技術也開始在鐵路通信工程中得以應用，取得了良好的應用效果。若能夠充分利用5G技術及其關鍵特征，現階段鐵路運輸行業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網絡是一個真正具有傳統意義上的融合性網絡，這個整體性和融合統一的標準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應用領域逐步凸顯；5G無線通信技術的基本優勢主要有：高速度、泛在互聯網、低功耗、小時延、萬物互聯和重構安全系統；5G旨在解決智慧城市在高速率、低延遲通信、海量移動互聯、智慧城市的建設等各方面的新一代技術問題，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濟社會，也就是說，這種新的技術改變，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，而且是由大批新型技術組織形成的一個整體，它們都會在5G的建設中得到不斷的完善。圖1為5G鐵路通信設備。

二、5G的關鍵技術

1.超密集異構網絡技術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。密集部署的網絡將終端和節點之間的距離拉進來，使網絡的功率和信號頻譜效果得到了極大地改善。異構是指不同結構之間的意義。5G網絡的設計需要通過一些措施來保證系統的性能，主要包括不同的業務在互聯網中的實現，各個節點之間的相互協調解決方案，網絡類型的選擇以及相關節能資源配置的方法。這種將多個網絡組織成一個體系并形成某一個體系的技術叫超密集異構。2.邊緣計算技術邊緣計算技術作為一種新型的部署解決方案，一方面是通過把小型的數據中心或者那些具有緩存計算處理功能的網絡節點直接部署在網絡的邊緣，與移動設備、傳感器和用戶之間緊密地相連，減少了核心網絡的負載，降低了數據傳送的時延。比如，在目前的車聯網中，業務控制和數據傳遞的實時性需求很高，如果企業的數據分析和控制的邏輯都是集中在比較遠的云端去完成，難以滿足企業業務的實時性；另一方面，邊緣計算系統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載條件允許的環境下，計算密集型的應用系統就可以進一步地卸載并安裝到核心網絡上，從而獲得了更充裕、強大的計算資源。

三、5G技術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現有鐵路采用數字化的移動通信系統（GSM-R），雖然可以直接實現調度通信、列尾設備的信息傳遞、無線機車信號和調站監控信息的傳輸、機車同步運行信息的傳輸、列車控制數據的傳輸、區間移動公務通信、應急指揮的移動通訊話音和數據業務、旅客列車移動通訊服務等多種信息傳遞功能。但是，現有的GSM-R系統主要為乘客提供語音通信和數據通訊業務，且從移動終端到基站的數據傳輸速率較低，不能滿足日益增長的中國高速鐵路通訊數據傳輸需求；隨著中國鐵路的大發展，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對鐵路通訊網絡的建立提出了愈來愈高的技術要求，未來鐵路移動通信網中移動終端的數量將成倍數增長；且隨著智能調度的推出以及視頻監控在列車運行控制系統中的大量應用，鐵路移動通信系統需要傳輸大量的視頻和圖像信息。5G無線通信系統的全雙工技術、超密集異構技術，以及在GSM-R系統中采用移動軟交換等技術，能夠滿足未來不斷涌現的新功能、新業務和應用場景需求，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”的通訊網絡鏈路，存在著所配置的設備數量多、系統接口和網絡結構復雜、列車運行對中心裝置的設施依賴大等諸多缺點。更高層次的列車自動駕駛監控系統不僅僅是一個車輛與地面基礎裝置之間的通訊，也包含了車輛和其他車輛之間的聯絡。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備之間的情況下，較高的數據傳輸效率仍然十分必要。另外，當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技術的低時延特性，必將使鐵路列車自動駕駛技術實現再一次飛躍，大大提高運營效率，降低運營成本。3.更加可靠的鐵路應急通信網絡建設安全可靠、迅速快捷、機動靈活的鐵路應急通信網，是確保鐵路應急運輸和鐵路搶修預防指揮聯系的重要措施。在各種緊急狀態下，可靠的無線通信網絡對于突發事件的救援十分重要，并且即便在各種突發事故中，局部無線網絡已經遭到了損害，這個要求也絕對不能被放寬。5G無線通信系統中，臨時的救援無線通信節點已經被廣泛地用來作為輔助受損網絡，用戶的終端還已經能夠同時承載起中繼功能，幫助其他終端技術仍然是具有無線通信技術支持能力的網絡節點；5G技術的高可用性和低節約資源效率恰恰適合未來的應急通訊網主的需求；5G無線通信技術結合北斗導航定位系統，能夠使鐵路應急通信系統的功能更加完備。4.更加完善的旅客通信服務火車站作為典型的大客流密集型場所，通過建設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、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網，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實的會議。而當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為是一項具有挑戰性的任務。高速列車上通信最重要的兩個指標是用戶速率和端到端時延。5G無線通信系統較好的指標可以確保高帶寬、低時延的需求，給旅客完美的旅途體驗。5.構建鐵路智能通信網鐵路智能通信網必須能夠快速地響應供給或者使用的變化，避免可能的大規模系統故障，并對運輸系統產生重大影響。例如，鐵路供電系統發生停電事故可能是由接觸網系統故障引起，而這些故障可能是由于不可預測的事件造成的，這種情況下，要避免停電則需要必要的反應能力，并采取相應的措施。監視和控制系統以及無線通信解決方案，對遠程保護發揮著重要的作用。及時、高可靠的重要信息交換是保證迅速做出響應的關鍵因素。5G技術的高頻率資源，實現萬物互聯，為智能通信網的構建創造了條件。

四、結語

5G技術最突出的優勢在于能夠展現多項技術的優勢，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通信技術的發展和運輸網絡在鐵路通訊系統中的廣泛應用，將會給各種車載運輸系統和鐵路運營和管理等眾多網絡系統，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，增強系統的可靠性和穩定性，使系統運行更加安全。

作者：林海