浅析5G技术在铁路通信系统的应用

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TECHNOLOGY AND INFORMATION 信息化技术应用浅析5G 技术在铁路通信系统的应用毛慕驰

中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

摘要我国铁路整体技术的不断进步，对铁路沿线的移动通信系统提出了新的发展要求。如果能够发展下一代的 移动通信系统，提供更大的网络带宽和更高的网络速率，将对铁路视频的实时回传，旅客服务体验的大幅提升，应 急抢险现场的视频、语音、数据实时回传等将大有帮助。第五代移动通信技术（5G ）拥有连续广覆盖、热点高容量、 低功耗大连接和低时延高可靠的优势。本文提出5G 技术是构建智慧交通体系应用基层的前沿技术，并对5G 技术在 智慧交通构建中的应用场景进行了简要介绍。

关键词铁路通信系统；5G 技术；智慧交通；应用场景

引言随着工信部向中国移动、中国联通、中国电信和中国广电 四家运营商正式发5G 商用牌照，5G 技术已具备了全面开展网络 建设和商业运营的条件。5G 技术可实现高带宽、低时延和海量 物联，其投入将对全世界交通运输领域全面改观，伴随着中国 铁路的不断发展，铁路部门引入5G 技术，能一改以往在列车上 网络不稳定、网速慢等的问题，能为乘客提供更优质的服务。 与此同时，凭借着5G 拥有的更好的性能，其在铁路上的应用也 能促进铁路智能化的发展。1 发展下一代铁路移动通信的必要性现在国际上比较常见的应用于铁路的通信系统主要为 GSM-R （综合专用数字移动通信系统），该系统可实现对列车 的调度、监控及管理，也可满足旅客的简单通信要求。但随着 智能调度以及视频监控等列车安全辅助系统的应用，现有技术 已无法满足高速铁路通信的高速数据传输要求，且现有方案不 利于旅客的智能便携设备接专用移动网络，导致旅客在列车上 的通话、网络连接等体验不佳。如当高铁正常运行时，由于运 动速度过快，且4G 系统频率较高，由于多普勒效应的影响会导 致信号错位，多径效应等也会对信号的传输造成影响。现有的 通信技术会应用一些补偿算法对这些有害效应进行一定程度的 抑制，但效果并不理想。由于既有无线通信系统已经显露出一 些缺点，发展下一代铁路移动通信系统已不可避免地需要提上 研究日程叫2 5G 移动通信5G 的核心性关键技术主要是超密集组网、新型式的网络架 构、大规模的天线列阵以及全频谱式接入。5G 是在4G 技术的基 础上发展的，相较于4G 技术，5G 具有显著的优势，如网络速 度高达4G 技术的10啼，带宽是4G 技术的1000倍，网络延时缩 短至Wlms,而且5G 可实现海量连接，进而满足物联网的需求 实现万物互联。虽比4G 技术多不少优势，但同时也提出更高的要求，如 5G 技术的标准频谱集中在中高频，需要我国增高高频段无线电 波的利用率，同时5G 技术应用需要更高的网络覆盖成本，且系 统功耗较大，需要加大资金投入增加网络覆盖面积，同时也需 重点研发并设计软配置，进而降低成本与功耗。3 铁路通信系统应用5G 技术的典型场景3.1 5G 车站

2019年2月18日，采用5G 室内数字系统建设的全球首个5G 火车站在上海虹桥火车站启动建设。据悉，虹桥火车站计划于 2019年9月完成5G 网络深度覆盖。火车站是典型的客流密集场 所，虹桥火车站更是亚洲客流量排名前列的重要交通枢纽，每

年发送旅客超过6000万人次，高峰期间单日旅客发送量超过 33万人次。作为上海的一个重要门户，虹桥火车站提供的各方 面体验都体现了上海的形象。通过5G 网络，一方面可以解决 火车站大客流场景下旅客的高速上网、高清视频通话等生活需 求，更重要的是未来将进一步探索5G 赋能智慧火车站，提升火 车站、铁路系统的管理效率，提升火车站运行和服务品质。3.2大容量数据转储系统列车在运行过程中，将产生大量的监测数据，包括6A 视 频、TCMS 、LKJ 、弓网监测数据及走行系统等数据，这些数据

在车辆回机务段时，需要进行转移存储，以供机务段进行车辆运 维研究分析。随着列车长交路、轮乘制的推行，车载数据特别是 车载视频数据激增，而目前车载视频数据普遍采用乘务员U 盘 人工转储的方式进行，经常出现U 盘损坏、视频丢失或人为破坏 等问题，给机务段运用安全带来很大的隐患。为实现车载视频数 据的自动无线高速下载，5G 转储系统通过车辆部分（视频自动 记录）、车站和场站（视频自动转储）和中心机房（视频自动分 析）三部分的协调运作，可实现下载数据Gbits 秒级快传。3.3车地无线通信系统高传输速率的5G 通信系统为列车运行的实时监控提供可 能，通过列车上自带的检测设备可以随时将路轨状况以及列车状 况上传到数据库中，进行实时分析，并对可能出现的故障进行检 测及预判，提出合理的解决方案，从而减小了列车运行中的故障

率，保障了列车的运行安全。通过使用基于5G 系统的高速铁路

列车通信系统可以实现管理列车并实现自动化调度的功能、监测

列车及行车线路状态的功能以及列车的主动安全控制功能等，可 以更好地保障铁路运输过程中的安全。同时，基于5G 系统的乘 客用网可以在高速铁路列车运行过程中为乘客提供超高清移动视 频直播、视频通话、视频会议和视频监控等功能。4 结束语

5G 通信技术的推广和应用会带来性的改变，于2020 年以后广泛推广的5G8信技术将会极大地改变人们的生活。5G 通信技术在铁路无线通信系统上应用，将为各车载系统及铁路 运维管理等众多系统提供高可靠、低时延的无线通信载体，为 智慧轨道交通建设做出贡献。同时，也需对5G 在铁路通信系统

的应用进行更深入的探讨，尤其在5G 技术的安全性、无线频谱

带宽及隧道传播特性等方面须开展深入研究O

参考文献[1]杨锐.铁路无线通信业务应用场景分析[J].中国学术期刊电子杂 志社,2018,（7）:54.

科学与信息化2019年9月中 1

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