基于智能信息桿的多業(yè)務協(xié)同部署研究

朱崢

(中通服咨詢設計研究院有限公司)

1 引言

隨著我國城市轉型腳步的加快，智慧城市建設不斷提速。前端傳感器作為智慧城市的“神經(jīng)元”，在智慧城市體系構建中起到關鍵性作用[1]。智能信息桿是以桿柱為載體，通過掛載各類前端傳感器為智慧城市提供數(shù)據(jù)采集及回傳服務。物理上是智慧城市基礎設施建設的重要組成，邏輯上是智慧城市管理與服務的信息來源。

智能信息桿掛載設備涵蓋智能照明、通信網(wǎng)絡、智慧交通、環(huán)境保護等多類業(yè)務，隨著城市大數(shù)據(jù)的發(fā)展，未來將有更多的業(yè)務涌現(xiàn)[2]。不同業(yè)務的部署區(qū)域和密度不同，桿體的承載需求也將有所差異，現(xiàn)有的智能信息桿功能固化、擴展性差，如何實現(xiàn)業(yè)務協(xié)同部署和按需承載是未來研究的重點。

2 智能信息桿建設要求

智能信息桿作為智慧城市基礎設施的重要組成部分，在建設時應體現(xiàn)“三型”要求，即智能型、環(huán)境友好型和資源節(jié)約型。

①智能型要求滿足近遠期多種業(yè)務的掛載需求。

②環(huán)境友好型要求與城市環(huán)境相協(xié)調(diào)，避免隨意掛載破壞城市景觀。

③資源節(jié)約型要求可按需擴展，實現(xiàn)業(yè)務統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)同部署。

因此，智能信息桿建設要遵循系統(tǒng)性、規(guī)范性、協(xié)調(diào)性原則。

3 智能信息桿業(yè)務特點

3.1 業(yè)務類型

基于智能信息桿部署的業(yè)務按照其特征可劃分為通信服務類、監(jiān)測類、視頻類和輔助配套類四大類。

①通信服務類涵蓋移動公網(wǎng)（5G等）、移動專網(wǎng)（政務專網(wǎng)等）、802.11網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)（Lora 等）等業(yè)務。

②監(jiān)測類涵蓋監(jiān)測類WiFi 探針、空氣質(zhì)量監(jiān)測、氣象監(jiān)測等業(yè)務。

③視頻類涵蓋治安監(jiān)控、交通監(jiān)控、國土監(jiān)控等業(yè)務。

④輔助配套類涵蓋智能照明、充電樁、電子發(fā)布屏等業(yè)務。

3.2 業(yè)務特點

基于智能信息桿部署的業(yè)務同時具備“區(qū)域性”和“階段性”兩種屬性。

3.2.1 區(qū)域性特點

區(qū)域性指不同區(qū)域部署的業(yè)務存在種類和密度差異，主要體現(xiàn)在區(qū)域差異、道邊道外差異和地上地下差異3 方面。

1）區(qū)域差異

根據(jù)業(yè)務部署的區(qū)域環(huán)境可大致分為密集市區(qū)、一般市區(qū)、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村5 種類型。

以WiFi 探針為例，主要部署在密集市區(qū)和一般市區(qū)，用于人流管控和行為分析，其他區(qū)域部署的可能性較小。探針有效嗅探距離為200 ～250m，重點監(jiān)測區(qū)域（景區(qū)、廣場等）會加密部署；非重點區(qū)域，僅在關鍵路口部署即可。

以空氣質(zhì)量監(jiān)測為例，主要部署在密集市區(qū)、一般市區(qū)和縣城，用于PM2.5 網(wǎng)格化監(jiān)測及污染源定向監(jiān)測，其他區(qū)域零星部署。城市監(jiān)測點半徑為500 ～4000m，根據(jù)監(jiān)測點掛高和重要程度選擇不同的部署密度。

2）道邊道外差異

智能照明、充電樁、交通執(zhí)法等業(yè)務僅需要在道邊部署即可，非道邊則沒有部署需求。

3）地上地下差異

隨著地上空間使用趨于飽和，未來城市將向地下延伸，智能信息桿也不局限于地上使用。以空氣質(zhì)量監(jiān)測為例，地下建設時將不用考慮或使用需求會發(fā)生變化。

3.2.2 階段性特點

階段性指業(yè)務部署遵循漸進的過程，包括區(qū)域延伸、區(qū)域加密和新業(yè)務部署3 種情況。

以5G 微站為例，初期部署在業(yè)務量較大的密集市區(qū)或有智慧交通需求的道邊場景，隨著業(yè)務的發(fā)展，將向市區(qū)、縣城和非道邊延伸。同時隨著5G 滲透率的提升，也將通過“插花”的方式增加站址密度[3]。

建設過程中，除考慮近期業(yè)務需求外還要考慮為遠期預留，包括空間和承載能力預留兩方面。表1 以智能信息桿當前主要業(yè)務為例，探討業(yè)務區(qū)域性、階段性部署需求。

4 智能信息桿業(yè)務協(xié)同部署方案

智能信息桿承載業(yè)務種類多，且業(yè)務具有區(qū)域性和階段性的特點。建設過程中若不統(tǒng)籌考慮業(yè)務需求，后期將出現(xiàn)桿體承載能力不足（空間或承載能力不足）所導致的重復建設和安全隱患問題。同時，若不考慮業(yè)務實際需要，預留建設裕度過大也會造成資源浪費。

為避免上述問題，實現(xiàn)桿體的有效利用，需在建設前期做好業(yè)務的統(tǒng)籌規(guī)劃，并在建設過程中協(xié)同部署。

4.1 統(tǒng)籌規(guī)劃

智能信息桿業(yè)務統(tǒng)籌規(guī)劃包含面規(guī)劃、線規(guī)劃和點規(guī)劃3 種類型。

1）面規(guī)劃

通信服務類和監(jiān)測類業(yè)務多屬于面覆蓋業(yè)務，需要在特定的區(qū)域形成連續(xù)覆蓋。由于其拓撲結構（站間距要求）不同，部署密度也存在差異，因此在規(guī)劃時需要統(tǒng)籌規(guī)劃基礎站間距和站址數(shù)量（見表2）。

基礎站間距=min(D1,D2,D3,...,Dn)，其中Di為不同業(yè)務的規(guī)劃站間距。

面規(guī)劃需以業(yè)務最小站間距確定其基礎站間距。5G 網(wǎng)絡的快速發(fā)展及其宏微結合的網(wǎng)絡架構決定了智能信息桿將成為5G 微站的重要載體，將會有大量業(yè)務承載在5G 網(wǎng)絡上。智能信息桿未來在很大可能將以5G 拓撲作為其基礎拓撲[4,5]。

2）線規(guī)劃

智能照明、交通信號燈、交通執(zhí)法等與道路有關的業(yè)務屬于線覆蓋業(yè)務，在道路沿線部署。因此在規(guī)劃時需要根據(jù)道路屬性和業(yè)務需求進行部署（見表3）。

線規(guī)劃主要針對道邊業(yè)務，除智能照明有較明確的站間距外，其他業(yè)務均基于功能特點按需部署。因此線規(guī)劃主要以智能照明作為其基礎拓撲。

3）點規(guī)劃

人臉識別、廣告電子發(fā)布屏、公共廣播等業(yè)務完全基于功能特點按需部署，在規(guī)劃時可根據(jù)相關業(yè)務部門的要求部署或做好資源預留。

4.2 協(xié)同部署

多業(yè)務協(xié)同部署時應根據(jù)業(yè)務特點合理規(guī)劃桿體高度、承載能力、空間使用，并做好電氣接口和安裝構件的預留。

4.2.1 桿體空間規(guī)劃

智能信息桿可根據(jù)業(yè)務掛高要求將桿體劃分為底部區(qū)域、中部區(qū)域、頂部區(qū)域3 類掛載分區(qū)。

1）底部區(qū)域

部署電源/傳輸配套、充電樁、治安視頻監(jiān)控、空氣質(zhì)量監(jiān)測（城市點）、WiFi 探針、電子車牌（RFID）、公共廣播、信息發(fā)布屏、多媒體交互等。

2）中部區(qū)域

部署移動公網(wǎng)/專網(wǎng)（市區(qū)微站）、物聯(lián)網(wǎng)（Lora 等）、無線城市（802.11 系列）、交通視頻監(jiān)控、交通流檢測、交通標志、交通信號燈等。

表1 智能信息桿業(yè)務區(qū)域性、階段性部署

表2 面覆蓋業(yè)務站間距舉例

表3 線覆蓋業(yè)務部署

3）頂部區(qū)域

智能照明、移動公網(wǎng)/專網(wǎng)（郊區(qū)微站或宏站）、空氣質(zhì)量監(jiān)測（非城市點）、氣象監(jiān)測、國土監(jiān)控等。

4.2.2 其他協(xié)同部署要求

1）預留載荷及安裝空間

智能信息桿在設計時應充分考慮近遠期業(yè)務需求，為設備和配套設施預留荷載及安裝空間，便于后期設備的新增、擴容。

2）標準的電氣接口及安裝構件

為保證桿體整體美觀及安全性，智能信息桿應配置標準的電氣接口（電源、傳輸）及安裝構件，便于設備快速部署。目前常用的標準安裝構件主要有分體式、環(huán)接式、導軌式、滑槽式幾種。

5 結 語

結合智能信息桿的建設原則分析了業(yè)務的區(qū)域性和階段性特點。在建設過程中應統(tǒng)籌考慮業(yè)務的當前需求以及未來擴展的可能，為智能信息桿預留足夠的載荷、空間的同時也要避免過度預留導致的資源浪費。從平面（業(yè)務分布）和立體（桿體空間規(guī)劃）兩個層面明確業(yè)務需求，已實現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)同部署，提升桿體整體利用率。