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5G通信技术在城市轨道交通视频监控系统中的应用

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：童桦

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的5G通信技术有了很大进展，并在城市轨道交通工程中得到了广泛的应用。

        福建省邮电规划设计院有限公司福建省福州市 350000
        摘要：随着科学技术的发展，我国的5G通信技术有了很大进展，并在城市轨道交通工程中得到了广泛的应用。让新兴的移动通信技术和现在的轨道交通行业进行有效结合，能够更好地为人们出行提供便利条件，有效推动社会经济发展。
        关键词：5G通信技术；城市；轨道交通
        引言
        我国当前城市轨道交通得以大范围开展建设，随着互联网业务应用的快速发展，轨道交通提供了更为优质的服务，譬如：全自动的列车驾驶等，但大量数据信息的可靠传输、列车高速行驶过程中各种服务的畅通保障与路基桥梁和隧道等通信环境确保信号覆盖的额连续性等各种技术问题随之产生，现已成为当前轨道交通提升的难点。逐渐成熟的5G技术在城市轨道交通中的运用成功解决了轨道交通中的现存的技术难题。5G通信在生活中得以广泛运用，小到利用手机和电脑与外界之间的联系，大到国与国之间的消息传输。现如今，5G通信技术在智能交通的利用让信息的传输速度、信息的传输距离、信息传输的安全性均突破了新高。
        15G通信技术
        第五代移动通信技术（Fifthgenerationmobilecommuni-cationtechnology）简称“5G”，是新一代蜂窝移动通信技术，又被称之为“第五代移动电话行动通信标准”，是2G、3G、4G延伸的移动通信技术。5G移动通信技术作为21世纪20年代新的、最先进的通信系统能够满足当下的通信需求，能够支撑通信技术的进一步发展。第五代移动通信技术将进一步提高频谱利用率，进一步提升能效，比第四代移动通信技术具有更高的资源利用率及传输效率，第五代移动通信技术的无线容量、系统安全性、传输时延及客户体验比第四代移动通信技术均有明显提升。第五代移动通信技术与其他智能化网络密切结合，组建成更加完善，更加高效，更加智能的移动通信网络平台，为互联网产业今后一个时期内的发展需求提供了上千倍的数据容量支持，10到100倍的无线设备连接，10到100倍的用户速率需求，续航时间也提升近10倍等等。第五代移动通信系统具有网络的感知力，自动调整的智能化能力，具有灵活多变的自适应能力，能够满足一段时间的移动信息社会智能化的快速变化需求。第五代移动通信系统的应用化平台也将进一步提升，其系统设计的重要指标之一也体现在对传感器的大量应用、终端之间（M2M）的通信提供有力支撑。
        2 5G通信技术的优势
        （1）毫米波。通常是指移动通信应用高频段，这也是尤为重要的发展趋势。其优势就是具有足够的可利用带宽，便捷式小型设备天线和天下增益高等毫米波通信优势。（2）小基站。因为以往基站中心式业务现已无法满足不同环境下用户对移动通信业务的应用需求，除此之外，缺少灵活性，耗资巨大，5G技术应用的小基站可成功开拓网络接入方式，改变当前通信情况。小基站比较适用与短途直接通信，并且具有较高的信道质量，可实现快速的数据传输速率和低时延与低功能等优势，除此之外，利用通信终端的广泛分布，有效提升信息通信覆盖和频谱资源的高效运用。（3）新式天线主要是指把传统2D模式天线阵列经过开拓变成3D模式天线阵列，进而形成新颖技术，不但能够满足多用户信息波束智能通信，降低用户之间信息的干扰，还可以充分结合技术和毫米波有效改善信号的覆盖问题。全双工主要是指同频同时，不但可以改善以往频谱资源的应用约束，使频谱资源得以更为灵活的运用，而理论计算的利用可将空口频谱的通信效率提高一倍。（4）网络新型架构。通过处理集中化、无线电协作方式、云计算的接入式新型网架构的支持，有效降低杂乱信息带来的干扰、减小设备功率消耗、提高通信频谱效率，不仅如此，智能化组网的动态利用更为便捷。

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        3 5G通信技术在城市轨道交通视频监控系统中的应用
        3.1网络切片技术在视频监控系统中的运用
        视频监控系统是城市轨道交通运营和治安的重要保证系统，整个系统需要进行严格的内外部隔离，以保证其安全性。5G通信技术的端到端网络切片技术可以达到与专网同等级别的安全度和隔离性。通过该技术可以建立一张自主虚拟移动网络，只有经过授权的设备才可以接入该切片，并在切片中进行通信，未经授权的用户无法连接使用该网络切片。同时，可以通过端到端的NFV以及软件定义网络（SDN）技术手段，实现动态灵活分配网络资源，以满足因突发事件导致网络资源增加的场景，如节假日特殊区域增加视频监控密度等。5G通信网络相比于自建的光纤专网具有更大的网络弹性，敏捷性更高，可以快速实现业务部署。
        3.2应用循序渐进的原则，提升技术的延展性与应用性
        确保在4G通信技术的基础上实现系统的改造升级，在5G网络出现突发状况时，就能立即转到其他设备上维持正常的通讯，为列车的运行安全提供安全保障，有效提升通信技术的安全水平，推动通信资源的科学运用。
        3.3超高清可视化视频业务
        此项技术对网络带宽要求非常高，对时延要求较低，可以满足列车视频监控图像上行传输以及控制中心流媒体下行播放功能；CBTC、TCMS、紧急文本等非高速数据业务：此项业务涉及保障列车运行的安全性，对时延要求高，需要优先保障数据带宽可用，优先保障列车运营的控制系统数据、列车控制管理系统数据以及紧急文本传输数据的及时性及准确性。
        3.4边缘计算技术在视频监控系统中的运用
        视频监控系统高清化的核心是提升计算能力，解决高清视频在转发、存储方面遇到的瓶颈；当摄像头采集连续的高清画面时，需要对摄像头进行智能控制，以实现流媒体快速及时转发等处理。通过在5G通信的承载网边缘部署边缘计算，可以将视频处理业务面下沉到用户侧，对基站下摄像头抓取的信息进行本地存储，以降低视频数据分析处理的时延。同时，可基于边缘计算平台实现对摄像头个性化策略管理，根据采集的参数实现对视频业务质量的动态调优。通过5G通信技术+边缘计算平台，视频监控业务流不需要经过运营商核心网，直接由边缘计算平台分流到本地网络，保证了业务流的私有化，更有利于安全管控。同时，本地业务分流可以降低回传带宽消耗和业务访问时延，提升了业务体验。另外，可以基于5G通信技术+边缘计算平台构建用户侧的一朵云，按业务实际需求将其他时延敏感类的业务也下沉到边缘计算平台，建立用户侧强大的信息计算能力，以适应城市轨道交通线路全专业智能化运维、列车无人驾驶、基于高清视频的客流疏导应用、人脸识别及跟踪定位等创新应用。
        结语
        综上所述，在城市轨道交通领域使用5G移动通信技术能够将信息的传递变得更为高效，信息传递的速度加快，直接影响着城市轨道交通行业的未来发展。在城市轨道交通行业应用5G移动通信技术，主要是借助了小蜂窝技术，而伴随着城市轨道交通规模的不断扩大，使得在城市轨道交通领域提高信息的传递速度以及覆盖范围变得越来越重要。城市轨道交通中运用小蜂窝技术能够使得信息传递的速度有所增加，信息覆盖的范围有所增大，使得城市轨道交通中面临的一些问题都能够迎刃而解。
        参考文献：
        [1]徐旭志.我国安防视频监控系统的发展历程分析及5G趋势展望［J］.机电信息，2020（3）：98.
        [2]陆诗钊．城市轨道交通中5G通信技术的应用探讨［J］．中国新通信，2020，22（2）：37－38．
        [3]黄霁.5G无线通信技术在城市轨道交通中的应用探讨[J].都市快轨交通，2019，32（5）：33-37.