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摘要：现阶段，我国的5G无线通信技术有了很大进展，并在铁路通信中得到了广泛的应用。为了提高铁路通信系统运行效率，分析5G无线通信在系统中的应用。首先介绍5G无线通信技术的概念及特点，分析铁路通信系统中常见的5G无线通信技术，最后提出5G无线通信的应用建议，旨在完善铁路通信系统。
关键词：5G；关键技术；铁路通信
引言
在5G时代，移动互联的能力突破了传统带宽的限制，时延或大量终端的接入能力等问题得到根本解决，能够把智能感应、大数据和智能学习的能力充分发挥出来，并整合这些能力，形成强大的服务体系。随着我国铁路技术的不断进步及其在铁路运输生产中的广泛应用，对铁路通信系统提出新的要求。如果结合5G特点并利用其关键技术，将能够满足其不断发展的需求，更加有效地保障行车安全，提高运输效率。
15G无线通信技术的概念及特点
第五代通信技术是通信技术最新发展前言，其属于最新一代的通信技术，是4G技术和3G技术的升级和延伸。通过对第五代通信技术的应用，可以进一步提升通信速率、减少通信延迟、节省通信能源消耗、降低通信成本，对提升通信系统容量，可以发挥非常大的作用。Release-15是初级5G技术的应用代表，并已经成功完成了部署，取得了非常不错的应用效果。Realse-16已经完成研发，目前正处于应用测试阶段，预计到2020年4月可以初步完成技术的研发。由于第五代通信技术应用的特殊性，对其通信速率有着非常高的要求，其通信速度应该达到20Gb/s，可以直接实现宽信道通信和大容量MIMO。5G通信技术是在2G、3G、4G通信技术上发展起来的，属于蜂窝网络通信技术的一种。在该通信技术实际应用的过程中，其可以按照供应商的覆盖区域，被划分为多个小的地理区域。各种声音和图像信息可以直接在手机中被数字化，并由模数转换器转换为比特流信号来进行传输。在实际进行通信的过程中，所有5G通信设备可以通过射频天线与本地蜂窝当中的自动收发器来进行通信。在本地通信的过程中，可以直接使用宽带光纤或者无线回程连接与互联网进行连接。于当前的无线通信技术一样，如果用户需要从一个蜂窝移动到另外的蜂窝，就需要将他们的移动设备自动切换到新的蜂窝天线当中。
2铁路通信常见的5G无线通信技术
2.1超密集异构网络技术
铁路通信系统始终面临带宽的问题，要想扩大带宽，5G无线通信直接利用28GHz-32GHz频率，即毫米波便可达到该目的。毫米波本身穿透能力有限，若铁路通信应用毫米波频率，那么便不能穿透障碍，要建设大量微基站，而且所有微基站网络要密集部署。采用密集部署方式设置网络，将终端、节点距离更近，有利于提高网络功率、频谱效率。5G无线通信涉及“异构”的概念，5G无线通信面对不同结构，往往要采取相应措施维持系统性能的发挥，而且要体现在网络中各个业务的作用，所有节点之间协调、选择网络、节能配置也是十分有效的方法。不同网络整合成为体系，即超密集异构。尽管超密集异构网络技术是5G无线通信相对重要的技术，而且在通信传输方面有极大的空间，然而也难免会存在一些不足，例如节点之间排列过于紧密，大致彼此之间的距离十分有限，通信系统运行也会面临一些问题。因为相同种类的无线接入会面临同频干扰，或者不同种类无线接入之后引发分层干扰。针对以上问题，需要在今后铁路通信系统完善与创新的过程中，进一步探讨5G无线通信传输。
2.2边缘计算技术
移动边缘计算侧重在移动网边缘提供IT服务、云计算能力和智能服务、强调靠近移动用户以减少网络操作和服务交付的时延。移动边缘计算技术使边缘网络具有业务处理的能力，同时下沉内容及应用，是降低时延的有效解决方案。移动边缘计算改变了移动通信系统中网络与业务分离的状态，将业务平台下沉到网络边缘，为移动用户就近提供业务计算和数据缓存能力。
移动边缘计算将业务本地化，将内容本地缓存，业务的理想时延降至毫秒级，典型时延小于10ms。边缘计算作为一种新的部署方案，一方面通过把小型数据中心或带有缓存计算处理能力的节点部署到网络边缘，与移动设备、传感器和用户紧密相连，减少核心网络负载，降低数据传输时延。例如，在车联网中，业务控制和数据传输的实时性要求高，如果数据分析和控制逻辑全部集中在较远的云端完成，难以满足业务的实时性需求。另一方面，边缘计算可以提供流量卸载，移动终端可以根据应用对时延的容忍程度、自身的处理能力以及能耗等因素判断是否需要流量卸载。通过流量卸载，计算密集型和时延敏感型应用可以在边缘计算平台上处理；在时延和回程链路负载允许的情况下，计算密集型应用可以进一步卸载到核心网络以获得更充足和强大的计算资源。
2.3D2D通信技术
在5G通信网络中，用户节点之间能够进行信号的相互转发以及接受，实现了设备到设备之间的有效通信，从而摆脱了传统通信过程中受到基站的束缚，对于频谱效率的整体提升也有着重要意义。但是因为复用小区的社会资源，也就导致了下行链路中的用户容易出现手干扰的情况。针对这一情况，还需要通过干扰协调以及资源优化等方式，尽可能的降低D2D通信对于基站以及用户们所造成的干扰情况，从而获得良好的5G通信技术应用效果。
3铁路通信系统中的5G无线通信运用
3.1应用到光场相机当中
在该相机得到5G技术的加持之后，各种光学信息的获取会变得更加容易，可以有效识别并弥补构图上的各种缺陷，对照片的储存能力也会变得更强。
3.2智能家居
随着人们生活水平的不断提升，对于智能家居的需求也进一步提升。智能家居主要是通过无线通信技术，利用手机对家中的家居进行控制，对于人们自身生活质量的提升也有着非常重要的意义。家具与手机作为两个通信终端，借助于5G技术的应用能够实现万物互联，从而促进智能家居得以完善。通过智能家居的应用能够促进人们的生活质量得到进一步提升，提高人们的居住舒适性，对于人们体验感知水平的提高也有着积极意义。
3.3构建铁路智能通信网
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，并对运输系统产生重大影响。例如，铁路供电系统发生停电事故可能是由接触网系统故障引起，而这些故障可能是由于不可预测的事件造成的，这种情况下，要避免停电则需要必要的反应能力，并采取相应的措施。监视和控制系统以及无线通信解决方案，对远程保护发挥着重要的作用。
结语
综上所述，5G技术最突出的优势在于能够展现多项技术的优势，促使问题高效处理，这对于铁路通信来说，十分适用。5G通信技术在铁路通信系统上的应用，将为各车载系统及铁路运营管理等众多系统，提供高可靠、低时延的无线通信载体，有效地提升传输效率，增强系统的可靠性和稳定性，使系统运行更加安全。
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