高速鐵路通信系統在5G下的應用

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摘要：該文主要針對高速鐵路通信系統在5g環境下的應用情況進行了研究與分析。首先對國內高速鐵路通信技術發展情況進行概述，引出5G通信技術的內容，并在此基礎上，提出幾種基于5G系統環境下的高速鐵路通信系統的應用方案。重點結合5G系統與Wi-Fi技術等先進技術內容，攻克當前高速鐵路通信系統運行效果不佳的情況，促使高速鐵路運輸過程不斷向智能化、網絡化方向發展。希望通過該文的相關研究與分析，可以給相關人員提供一定的借鑒。

關鍵詞：高速鐵路；通信系統；5G

目前，中國鐵路建設事業在科技力量的驅動下，逐漸迎來了全新的發展機遇與挑戰。結合當前的發展情況來看，以大數據技術以及云計算技術為主的先進技術已經廣泛應用于鐵路建設事業當中，尤其是在高速鐵路建設體系當中。在上述技術的驅動下，智能化調度、監控以及安全管理儼然成為當下高速鐵路的發展方向。2018年由中國制造的智能高鐵在京沈高鐵路線正式試行，其中，以自動駕駛系統為主的智能系統被應用于高鐵建設體系當中?？梢哉f，無人駕駛將會成為未來高鐵行業的目標方向。在這樣的發展趨勢下，高鐵鐵路通信系統應該及時解決當前系統穩定性差、承載效果不足的問題，為高鐵鐵路運行的安全性與穩定性提供內在驅動力。

1高速鐵路通信系統的相關研究

1.1高速鐵路通信系統。高速鐵路通信系統基本上可以將其視為高速鐵路運輸安全的可靠保證。運行過程中，該系統主要肩負保證高速鐵路列車行駛安全、管理安全的重要任務。根據當前情況來看，高速鐵路通信系統在通信樞紐方面存在距離較遠的問題，且通信基站服務布設范圍較廣，正常運行過程往往會受到不確定因素的影響，而出現風險隱患問題。因此，唯有優化與改進高速鐵路通信系統才能夠從根本上實現對高速鐵路的安全管理。1.2發展現狀。高速鐵路列車具備的智能化特點與無人化特點對鐵路移動通信功能及作用效果具有直接影響?；诖?，高鐵通信系統必須結合高速鐵路的發展方向，加強對鐵路移動通信系統的可靠管理。近些年來，隨著高速鐵路的發展與建設，鐵路移動通信系統應該結合安全性原則與穩定性原則，滿足高鐵發展的需求。結合國際發展情況來看，以GSM-R（綜合專用數字移動通信系統）為主的系統成為當前高鐵通信系統比較常見的類型。從運作效果來看，綜合專用數字移動通信系統基本實現了列車調度與監控管理的功能要求，且在滿足旅客通信需求方面也比以往有了明顯加強。然而，隨著智能調度系統與視頻監控系統的不斷應用，傳統技術內容已經無法滿足當前高鐵通信系統的運作需求，尤其是數據傳輸需求。主要體現在旅客在列車上的通信質量不佳，無法實現視頻、語音通信等功能。近日，研究人員針對高鐵列車通信基站范圍及作用效果提出了多種方案措施，目的在于確保通信質量與網絡連接之間始終呈現高效率關系。一般來說，通信系統需要每隔6s就自動切換一次，但是在切換的過程中，由于高鐵運行環境較為復雜，因此在穩定性方面難以得到有效保證。考慮到其他因素的影響，如4G通信技術系統頻率較快，再加上受到多普勒效應的影響，很容易造成信號傳輸過程的錯位傳輸現象。雖然當前利用補償算法可以抑制上述不良現象，但是作用效果還是無法達到預期，因此在高鐵上如果想實現正常通話或者上網功能還是需要經過一定的努力，才可以達到預期。

25G系統

2.1基本內容。5G通信技術主要是指第五代移動通信技術，屬于一種延續4G通信技術優勢及特點的技術內容[1]。5G通信技術主要結合移動互聯網技術的發展進程作為5G系統的內在技術支持，基本上為云計算與后臺服務的優化發展提供了潛在可能。相較于4G通信技術，5G通信技術在應用方面攻克了4G通信技術的不足，具體表現在2個方面。1）5G通信技術主動結合物聯網技術優勢，在拓寬數據傳輸范圍方面取得了突飛猛進的發展。相較于4G技術而言，5G通信技術傳輸速度得到了進一步加強。即便處于不穩定的運行狀態下，信息傳送量也可以達到常規狀態，解決以往4G技術運輸不穩定問題。2）5G通信技術解決了以往移動網絡基站覆蓋面不足的問題。正式傳輸過程中，5G通信技術打破了傳統覆蓋范圍的局限問題，即便不在基站覆蓋范圍當中，也可以實現數據傳輸過程?？梢哉f，5G通信技術的出現與應用，無疑彌補了4G通信技術的不足，為未來社會生產的進一步發展提供內在驅動力。2.25G通信系統的現狀發展。無線移動通信技術歷經多展，已經從原本的4G通信技術過渡到5G通信技術體系當中。早在2012年，隨著第四代通信技術標準踐行之后，移動通信行業就已經針對第五代通信技術開展了精細化研究與分析[2]。像三星、聯發科等眾多廠商都全力針對5G通信技術芯片研究工作進行充分實踐。目前，國內移動運營商、聯通運營商以及電信運營商紛紛在一線城市當中建設屬于自身的5G網絡試點。根據當前的情況來看，5G網絡試點預計在明年就可以實現商用。相較于成熟并且廣泛應用的4G通信系統，5G通信系統所具備的低成本、傳輸速率高等特點，更加適用于當前時代。如圖1所示，5G通信系統可以支持500km/h的終端移動速度要求，這一舉措的出現與應用進一步促進了高鐵通信系統的發展進程，具有非常重要的意義。

35G環境下高速鐵路通信系統的應用分析

3.15G系統下高速鐵路智能管控系統的應用分析。具備高傳輸特點的5G通信系統在一定程度上可以為列車運行過程提供實時監控保證。通過運用高速鐵路列車自帶的檢測設備，可以實現對高鐵列車路軌情況的全面監督與管理，并且可以及時將列車運行過程中涉及的數據內容上傳到本地數據庫當中。操作人員通過調控系統數據內容，可以針對系統運行過程中存在的故障問題進行精準檢測。操作人員可以根據具體問題制定科學、合理的解決措施，以期可以減少高鐵列車運行的質量問題。同時，5G通信系統基于可以實現毫秒級端到端時延的特點，基本上可以進一步強化設備的連接密度，確保列車運行過程安全無誤。3.25G系統下乘客用網的應用分析。近些年來，隨著移動設備與移動網絡的規?；l展，移動設備在線視頻觀看頻率已經超出傳統在線視頻觀看時長。目前，隨著移動視頻的普及應用，移動視頻清晰度已經從原本的標清提升到高清，乃至當前的4K超清。但是從當前的情況來看，現有的4G系統難以滿足4K超清的要求，且在帶寬穩定性方面也難以達到規定要求。而5G通信系統的出現與應用無疑是給4K超清移動視頻提供了良好的技術支持。高鐵列車上的乘客可以運用5G網絡觀看超高清視頻，實現通話、監控等功能效果[3]。3.35G系統下輔助式衛星定位系統的應用分析。高鐵列車沿線地形特征較為復雜，經常會遇到隧道、樹木等，給高鐵列車運行質量帶來隱患。在這樣的發展情況下，衛星信號反射過程容易受到高層建筑物或者樹木的影響而出現屏蔽現象。5G通信系統的出現與應用，使得高鐵列車可以借助5G網絡，獲取衛星輔助數據，得到具體位置信息。

4結論

5G系統憑借自身速率高、穩定性高、時延性低等特點，有效地促進了高速鐵路通信系統的全面發展。初步改善了高速鐵路通信系統穩定效果差、承載效果不佳以及易受周圍因素干擾等問題，促使列車運行過程的網絡連接效果、智能化運行效果不斷向安全性與穩定性方向發展。根據當前的應用情況來看，5G系統與Wi-Fi技術的融合組網措施已經得到良好運用，并且通過衛星導航技術與5G系統相結合的方式，初步改善了當前高速鐵路通信系統存在的運行質量問題。雖然從客觀角度上來看，5G高速鐵路通信系統尚未得到廣泛推行與使用，但是相信在不久的將來，高速鐵路通信系統在5G環境下勢必會得到良好應用。

參考文獻

[1]翟冠楠，李昭勇.5G無線通信技術概念及相關應用[J].電信網技術，2013（9）：25-26.

[2]薛雨霏.高速鐵路通信系統技術淺談[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2014（3）：112-113

[3]劉志英.5G技術及其在鐵路通信中的應用[J].通信技術，2018（2）：394-398.

作者:趙志博 單位:中鐵建電氣化局集團南方公司