超高速无线通信技术助力“智慧高铁”

关键词：5G；铁路通信；智能应用5G网络通信已经影响了人们的生活与通信产业发展方向，目前国内三大运营商已上线了5G 商用套餐，标志着5G网络建设的第一步已经到位，5G网络时代已经初步形成。

对铁路运输业来说，5G能提高高速铁路的通信网络通信质量，通过有效运用5G的各种技术，不仅能让列车的通信、运行和管理更加有序，而且还能提高智能高铁智慧化水平。

15G移动通信技术第五代移动通信技术（5G）是第四代移动通信技术（4G）之后的新一代移动通信技术。

5G 的核心性关键技术主要包括大规模MIMO技术、网络体系架构、超密集组网、全频谱式接入和全双工通信技术。

相较于4G技术，5G具有显著的优势，包括数据传输速度快，网络速度高达4G技术的100倍，带宽是4G技术的1000倍，网络延时缩短至≤1ms，实现了端与端延时毫秒级，能精确地对准时间，给用户提供更加优质的使用体验；而且5G网络容量超大，可接入众多设备进行工作，覆盖范围广泛，进而满足物联网的需求实现万物互联，能耗与成本较低，使用范围更加广泛。

最重要的是5G能够支持500km/h的终端移动速度，这一优点使得5G移动通信技术对中国高速铁路通信系统的发展有着极其重要的作用。

2我国高铁通信系统高速铁路是当前中国非常重要的交通基础设施，在我国客运与货运上承担着重要的分量，我国的高速铁路在世界上属于先进水平，具有完善的高铁技术体系。

而高速铁路通信系统又在整个高速铁路运输过程中扮演着不可或缺的角色，承担着确保高速铁路列车行驶安全及保障高速铁路列车运输与管理工作顺利展开的重任。

但随着通信技术的不断发展，现在已有的铁路专用通信技术已经无法满足高速铁路通信的高速数据传输的要求，主要包括高速列车运行速度快，使高铁通信系统产生频偏，让沿线的各类基站信号接收不稳定；各通信系统枢纽站的距离相对较远，使得各个站点需要服务的范围太广；高速铁路的旅客较多，增加了网络的使用量和基站负荷，导致移动信号下降；高铁速度太快，移动通信网络需要不断切换，会导致掉线、切换失败或缓慢等问题。

基于无线通信技术的高速铁路信号系统应用摘要:目前随着高速铁路不断向智能信息化进行发展，那么铁路信号系统就会在无线通信技术领域提出比较严格的要求同时无线通信不仅能够减少高速铁路信号系统的成本，还可以确保高速铁路的安全。

文中首先分析了利用无线通信技术在高速铁路信号系统中的特点以及问题所在，然后重点分析了无线通信技术在高速铁路信号系统中的应用。

关键词：无线通信、高速铁路、信号系统在整个高速铁路工程中，虽然信号系统的投资总额所占比率较小，但其起到的作用十分关键。

由于轨道电路传输环境较差、传输信息的速率较低、设备更新维护费用高，所以基于轨道电路的列车控制系统己经不能满足高速铁路的快速发展要求。

在80年代，国外开始研究基于无线通信的铁路信号系TBS( Transmission Based Signaling)，希望通过无线通信技术的应用来提高铁路的管理职能、缩短列车间隔时间、节约能源、降低系统的成本。

1995年在关于TBs的国际会议中，会议代表分析了无线通信技术在铁路信号系统应用的可行性，并指出了无线通信技术可能给铁路信号系统带来的积极影响，表明了TBS将会成为未来铁路信号系统的发展方向。

一、国外下TBS的发展情况1.北美TBS的发展情况1983年，美国铁道协会和加拿大铁道协会共同最早提出了基于无线通信的先进列车控制系统ATCS。

ATCS主要是通过数字数据通信手段和先进的微处理器获取列车的精确位置和速度等信息，并对列车进行安全控制。

ATCS的运用不仅避免了很多地面信号设备的安装，节省了系统成本，还消除信号盲区，增强了列车的安全系数。

ATCS是由中央控制系统、无线数据通信网络、车载设备、路旁设备和线路维护人员移动终端五个子控制系统构成的。

它的系统结构设计和功能模块的划分为以后基于无线通信的铁路信号系统奠定了基础。

随着无线通信技术的发展，在ATCS之后北美又出现了很多基于无线通信的铁路信号系统，其中ARES 可以提供非常可靠的检查和平衡手段，在很大程度上降低了人为操作失误造成的错误，使列车行驶更加安全。

借助超⾼速⽆线通信技术⼴深⾼速打造智慧⾼速公路1988年，中国第⼀条标准等级的沪嘉⾼速通车，拉开了中国⾼速公路发展的序幕。

30年后，中国⾼速通车⾥程超过13万公⾥，通车⾥程继2012年⾸次超越美国后连续四年位居世界第⼀。

中国⾼速公路⾏业实现了“初步连通”向“覆盖成⽹”的重⼤跨越，并正从“建设为主”向“建设、养护、管理、服务、安全五位并举”转变。

当前，全国⾼速公路发展处于3.0阶段，是智慧⾼速标准化建设实践试点和攻坚阶段。

什么是“智慧⾼速公路”？智慧⾼速公路的特征是与云计算、⼤数据和物联⽹、⼈⼯智能等新⼀代互联⽹技术融合，实现对⾼速公路透彻全⾯、实时准确的感知，掌握每段路、每辆车和每个结构物的现状并精准预测发展趋势；这些感知到的数据要通过稳定、⼤带宽⾼速公路通信专⽹进⾏传输；有了海量的数据，还要建设协同共享、强⼤⾼效的统⼀智慧管理平台，让业务管理、应急处置、收费管理实现可视化、移动化、智能化和精准化。

同时还要建⽴全媒体矩阵的公众信息服务体系，使得公众更容易获取到⾼速公路路况等各种信息。

由此可见，智慧⾼速公路就是要让路⽹运⾏更安全舒畅、出⾏更便捷愉快、管理更⾼效智能、道路更绿⾊经济。

⼀条标准的智慧公路应该具备四⽅⾯的功能：智慧设施：包括公路、桥梁、附属设施等公路交通基础设施具备多维感知能⼒，能够实现彼此间的信息互联互通和⾃动控制，并与交通⼯具、交通参与者的协同联动，主动检测路⽹运⾏异常，及时上报道路拥堵、设备故障，为公路交通安全和⾼效通⾏提供数据⽀撑。

智慧决策：以云计算、⼤数据、物联⽹、移动互联⽹等信息化新技术与公路⾏业的深度融合，围绕公路交通安全、舒适、⾼效的通⾏能⼒以及⽇常运维管理的智能化，实现主动预测、⾃动处置、快速响应、服务⾼效，全⾯提升以⼈为本的智慧公路决策⽔平。

智慧管控：基于路⽹运⾏的全⾯感知能⼒，实现⼈、车、路的⼀体化运⾏监测，第⼀时间发现公路通⾏异常，实现车路协同、区域路⽹协同管理、出⾏信息服务等智能应⽤。

5G网络在高铁无线通信中的关键技术研究摘要：本论文针对高速列车无线通信中存在的问题，研究了5G网络在高铁无线通信中的关键技术。

首先，介绍了5G网络的特点和优势，然后分析了高铁无线通信中遇到的挑战和需求。

接着，提出了采用大规模天线阵列、MIMO技术、基于波束成形的信号传输等关键技术来改善高速列车无线通信的性能。

最后，通过仿真实验验证了所提出技术的有效性。

关键词：5G网络、高铁无线通信、大规模天线阵列、MIMO技术、波束成形引言高铁无线通信在现代交通中扮演着至关重要的角色，然而传统的无线通信技术在高速列车上的应用存在着一些问题。

为了改善高铁无线通信的性能，本论文研究了5G网络在高铁无线通信中的关键技术。

这些技术包括大规模天线阵列、MIMO技术以及基于波束成形的信号传输等。

本文旨在探讨这些技术的应用效果，为未来高速列车无线通信的发展提供理论和实践基础。

一目的：探究高铁无线通信中存在的问题和挑战随着高速列车的日益普及，高铁无线通信已经成为了现代交通中不可或缺的一部分。

然而，传统的无线通信技术在高速列车上的应用存在着一些问题和挑战。

这些问题主要包括：首先，高速列车的高速运动会导致信号的强度和信噪比的不断变化，因此传统的通信方式会出现信号不稳定、中断等问题，严重影响通信质量。

其次，高速列车的隧道和高墙等建筑物的遮挡，也会导致无线信号的传输受阻，使得信号弱化或消失，从而导致通信不畅或中断。

此外，高速列车上的旅客数量庞大，网络带宽需求巨大，因此传统的无线通信技术无法满足高速列车上的大容量数据传输需求。

针对以上问题，本论文旨在探究高铁无线通信中存在的问题和挑战，并提出解决方案，以期为未来高速列车无线通信的发展提供理论和实践基础。

二现状：分析传统无线通信技术在高速列车上应用时遇到的问题传统无线通信技术在高速列车上的应用时，会面临着很多问题。

首先，高速列车的高速运动会导致信号的强度和信噪比的不断变化，从而影响通信的质量。

无线通信系统在高速铁路中的应用摘要：在当前随着高速公路不断向着指挥信息化的方向发展，铁路信号系统也会在无线通信技术领域提出相当高的要求。

无线通信系统不仅仅能够减少高速铁路信号系统成本，还能够确保高速铁路的安全。

本文主要分析运用无线通信技术在告诉铁路信号系统中的特点以及存在的问题进行分析，同时重点分析无线通信技术在告诉铁路系统信号中的应用和特点。

关键词：无线通信；高速铁路；信号系统；轨道旅客在称作高铁的时候，无线通信系统会进行数据交换的过程中很难达到让乘客满意的效果。

为了对这个问题进行解决，告诉铁路无线通讯系统由此产生。

在网络层和链路层上实现对IP分割的效果，将时间点进行错开，这样就可以在很大的程度上组织通信中断的毛病发生。

因此在无线网络连接之后，移动网络格局自身就发生了很大的变化，这样就可以达到顾客对网络快带的需求。

一、概述在对列车信号控制方面，轨道的信号所处的环境相对平时是比较差的，因此，在传输速率比会降低很多，还可以支持高速铁路的迅速发展。

信号系统主要是指能够保证高铁列车在安全的情况下可以加速运行速率。

信号系统主要是指控制列车指挥和运行的设备，苏日安他的投资总额在整个告诉铁路工程占的比例比较小，那么在一些方面却有着十分重要的作用。

加强通行力度，保证告诉萜类的安全性对于提高告诉铁者的工作环境都是有着积极意义。

在上世纪80年代，国外就着手于对无线通信技术的告诉铁路信号系统进行研究和分析，并且实现了很多功能性的突破。

在成本控制、降低能源消耗、建设高铁列车的时间间隔、提高高铁的管理职能是有着积极意义。

在高铁列车的加速以后，要想保证高铁安全一定要增加高铁信号灯，同时还要加大的资金的投入力度。

高速铁路的交通中要运用一些先进的信号系统，信号系统自身是一种积极的方法，还有在全球一些发达国家的交通运行方面也是可以表明。

在高铁中都是有着比较好的信号心疼，这样才可以实现另外的技术设备能力。

二、无线通信技术的高速铁路信号系统中的特征及问题当前先进的无线通信技术为：红外、蓝牙、2.4GHz以及433MHz频段，在速度比较高的高铁列车上，当距离比较小时，就能够利用以上这些无线通信技术；然而假如距离比较远的时候，那么同时也要无线通信的距离比较远，这样就能够实现少用或者不用中继。

基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用作者：蓝博来源：《科技视界》 2015年第19期基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用蓝博（桂林电子科技大学，广西桂林 541004）【摘要】针对高速铁路无线通信系统数据交换速度缓慢的问题，给出一种可用于实际的无线WiFi通信系统。

该系统以智能天线和无线收发设备为基础，通过分割移动IP在链路层（L2HO）及网络层（L3HO）切换的时间点，从而避免传统无线通信在切换时间点重合时所出现的通信中断问题。

由于采用WiFi网络连接，故能提供相对于传统移动网络更为流畅的用户体验效果，可较好的满足用户日益增长的网络带宽需求。

【关键词】高速铁路；WiFi；无线通信Application of Wireless Communication System Based on WiFi in The High Speed RailwayLAN Bo(Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China)【Abstract】The traditional high-speed railway communication systems met a lowly data exchange problem, this paper proposed a WiFi based wireless communication system. The system used smart antenna and the radio equipment, through separating the mobile IP handovers time in the data link layer (L2HO) and the network layer (L3HO) to avoid fatal communication disruption in the conventional wireless communication. This WiFi based network connection can provide better internet experience compared with traditional mobile network, also can met the growing demand for bandwidth of customers.【Key words】High-speed rail; WiFi; Wireless communication高速铁路最大特点是高速运行在200km/h以上的速度区间内，国内最高曾达到过486.1km/h。

5G移动通信技术在高铁通信网络中的应用在当今高速发展的信息时代，高铁作为一种高效、便捷的交通工具，已经成为人们出行的重要选择。

然而，随着人们对通信需求的不断提高，高铁通信网络面临着诸多挑战。

5G 移动通信技术的出现，为高铁通信网络带来了新的机遇和解决方案。

高铁通信网络的特点和需求高铁运行速度快，这就导致了多普勒频移、频繁的小区切换等问题，对通信的稳定性和连续性提出了很高的要求。

同时，高铁车厢内乘客众多，对网络容量和数据传输速率也有较大的需求。

此外，高铁通信需要保障实时性和低时延，以支持列车控制、安全监控等关键业务。

5G 移动通信技术的优势5G 具有高速率、低时延、大容量等显著优势。

其峰值速率可达20Gbps，能够满足高铁乘客对高清视频、在线游戏等大流量业务的需求。

低至 1 毫秒的时延，能够为列车控制和安全保障提供可靠支持。

此外，5G 的大规模机器通信能力，可以连接大量的终端设备，满足高铁车厢内众多乘客的通信需求。

5G 在高铁通信网络中的应用场景一是智能列车控制和安全监控。

通过 5G 网络实现列车与控制中心之间的实时数据传输，能够及时获取列车的运行状态和故障信息，提高列车运行的安全性和可靠性。

二是乘客的多媒体娱乐服务。

5G 可以为乘客提供流畅的高清视频播放、快速的文件下载等服务，提升乘客的出行体验。

三是高铁的运维管理。

利用 5G 技术实现对高铁设备的远程监测和维护，提高运维效率，降低维护成本。

5G 应用面临的挑战尽管 5G 技术在高铁通信中有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。

首先是高铁沿线的 5G 网络覆盖问题。

高铁线路通常穿越不同的地理环境，如山区、隧道等，这给 5G 基站的建设和信号覆盖带来了困难。

其次是高速移动带来的信号衰落和干扰。

高铁的快速移动会导致信号强度的快速变化，增加了通信的误码率和中断概率。

再者是 5G 设备的能耗和散热问题。

在高铁车厢等密闭空间内，设备的能耗和散热需要得到有效解决，以确保设备的稳定运行。