刘兆琰
中国铁路济南局集团有限公司济南通信段，山东 济南 250001
摘要：现阶段的5G技术最佳的优势是能够将多种技术的优势结合在一起，提高网络连接的有效性和快速性，使得问题处理地更加方便简洁，这对于铁路通信技术而言，5G技术的应用非常有必要，且适用。5G技术在铁路交通通信系统中的应用能够为列车车载和铁路运营系统提供可靠高效的无线通信载体，有效提升传输效率，切实保障系统的整体稳定性，使得系统能够为铁路通信提供更优质的网络服务。为此本文着重分析铁路通信系统中结合5G技术的应用优势，以供参考。
关键词：铁路通信；5G技术；5G应用；技术优势
一、前言
现在全球通信已经迈向5G新时代，移动互联技术的能力已经超越了传统带宽的限制和束缚，网络链接时延和大量终端接入问题已经得到良好的缓解和改善，并且能够将智能技术、大数据和智能学习能力综合在一起，将其优势充分发挥出来，形成功能强大且有一定价值的网络服务体系。我国铁路是最早的无线通信技术之一，随着我国铁路技术的不断更新和进步，新时代和新社会对于铁路的通信系统已经提出新的要求，要求将5G技术充分结合在铁路通信系统中，落实且满足不断发展的需求，这不仅能够更加有效地保障铁路运行的安全，更能提高铁路运输的效率和质量。
二、5G在铁路通信系统中的应用分析
（一）铁路智能管控系统中的5G技术应用分析
在铁路运行期间，通信系统的作用至关重要。随着现阶段互联网技术的飞速发展，各种云计算和大数据等网络技术均能够在5G通信技术的支持下对铁路进行高效式集中管理，实现智能化管控目的。5G通信技术能够为铁路运行实时监控提供有力的技术支持，并且还能通过列车中的检测设备将数据上传至铁路运输系统中，以便对这些数据进行实时分析，并对可能出现的故障进行检测及预判，继而提出合理有效地解决方式，降低铁路运行故障的发生率，进一步提升铁路运输的安全性。在5G通信技术中系统的端对端时延为毫秒级别，且设备数量大、密度大，这样的情境下，采用5G技术能更好地实现列车之间或列车与路侧配套设备之间的通信，并进一步实现列车紧急制动告警等功能，使列车能够实现主动安全控制。通过采用基于5G技术的高速铁路列车通信系统可以实现列车自动化调度管理的功能，以及列车监测及行车线路状态监测等功能，更高水平地保障高速铁路运输过程中的安全。
（二）辅助式卫星定位系统中的5G技术应用分析
由于高速铁路沿线地形特征复杂，经常会出现密集的障碍物，列车在运行期间也会穿越山洞、隧道等特殊路段，在这样的运行条件下，卫星信号就容易受到遮挡，继而产生多径效应，甚至导致“丢星现象”发生。此时，就需要移动通信系统提供辅助功能，采用5G通信技术就能够使得铁路通信系统快速地获取列车的位置信息。当列车发出定位请求时，5G系统可以快速的将定位信息传递给列车，列车通过接受的信息准确判断位置信息。在铁路通信系统的实际应用中，由于引入了5G技术，使得列车的定位更加精确，同时也大大改善了卫星信号被遮蔽等问题，实现了在隧道内、密集城市、卫星信号较差等行车区域精确定位服务。
（三）5G 物联网应用
5G 物联网应用是智能高铁中5G 应用的一个重要应用形式，利用物联网技术和设备监测控制技术可以加强对高速铁路系统的信息管理和服务。高铁内需要维护的设施众多，维护任务繁重，可利用物联网技术采集各类设备状态信息，后通过 5G 网络接入回传到物联网操作平台处理。
这样就可以解决以往数据回传网络存在的带宽及传输速率的限制，从而让轨道交通由被动维护变为了智能监管，可以实现高铁运维实时监测控制、高清视频监测控制、远程维修维护、物流跟踪管理，大大提高了整个轨道交通系统的维护效率和强化系统的安全性。
三、5G应用在铁路通信系统中的技术优势
（一）铁路移动通信系统更加完备
现有的铁路数字移动通信系统（GSM-R），虽然能够实现普通的通信功能，但GSM-R系统主要提供语音通信和数据通信业务，且移动终端到基站的传输速率很低，不能满足高速铁路通信日益增长的高速数据传输需求；随着铁路大规模发展，特别是高速铁路和客运专线铁路高效安全运行模式，对铁路通信系统提出了更高要求，未来铁路移动通信网中移动终端的数量定将成倍数增长，随着智能调度的推出以及视频监控在列车运行控制系统中的大量应用，铁路移动通信系统势必需要传输大量的视频和图像信息，只有5G无线通信系统的高速率、低时延才能够满足未来不断涌现的新功能、新业务和应用场景需求，从而保证铁路行车安全，提高运营效率。
（二）车—车通信机制更加高效
列车自动驾驶系统中，两列运行的车辆之间的信息交互，如果采用“车—地—车”的通信链路，就存在配置设备多、接口复杂的问题。而更高级别的列车自动驾驶控制系统不仅需要车辆和地面基础设备的通信，还需包括车辆与车辆之间的通信，这些通信连接要准确接收低时延且高可靠的指令，这对于安全驾驶极为重要。尽管这些指令通常不需要大带宽，但是不同的列车之间需要进行视频信息交换时，就需要非常大的传输效率。此外，当支持高速车辆的移动性时，无人参与的控制必须具备完全覆盖条件。5G技术的低时延特性，必将使铁路列车自动驾驶技术实现再一次飞跃，大大提高运营效率，降低运营成本。
（三）铁路应急通信网络更加可靠
创建高效、安全、稳定、可靠的铁路通信网络是铁路应急的必要手段和途径，在紧急情况下，可靠的通信网络对于应急救援非常重要。5G无线通信系统中，就可以通过设置临时救援节点辅助网络连接功能，用户终端也能够承载中继功能，帮助其他的终端技术保持通信能力；5G技术的高可用性和高节电效率恰是未来应急通信网主的需求。5G无线通信技术结合北斗导航定位系统，一定能够使铁路应急通信系统的功能更加完备。
（四）铁路通信更加智能
铁路智能通信网必须能够快速的响应供给或者使用的变化，避免可能的大规模系统故障，以及对运输系统产生较大影响。及时可靠的重要信息交换是保证迅速做出响应的关键因素。5G技术的高频率资源，实现了万物互联，为智能通信网的构建创造了条件。
四、结语
当前，铁路专用无线通信正向宽带化演进，结合已冻结的5G国际标准，成熟的产业，匹配的关键技术，尤其是铁路特有的可靠性及高速技术，5G系统成为铁路无线专网的建设方向。未来，应立足成熟的无线通信技术，抓住铁路智能化发展有利条件，加快铁路5G专网建设，推动铁路技术装备的不断升级。
参考文献
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