5G背景下智能交通的發展趨勢探討

王琪 王廣娜

摘要：本文主要研究了5G的各項組成技術和車聯網的構架原理。通過對比前代技術總結5G技術的優點，分析了在5G時代下車聯網的發展，通過舉例，結合兩者先進技術在智慧運輸系統中的應用，了解智慧運輸系統的功能，感受在5G技術支持下智能交通在未來人民生活中發揮的作用。

關鍵詞：5G技術;車聯網;智能交通

0? 引言

隨著國家工信部提出將于2020年將5G技術正式商用化，5G技術對于交通行業發展將會是巨大的，未來的城市交通將會把汽車和互聯網緊密相連起來，這將幫助車聯網技術的蓬勃發展，車聯網能夠幫助實現人、車、路、云、計算機的五者協同，能夠大幅提升人們的行車安全、舒適度以及環境的保護，實現未來城市人性化的智慧運輸。

1? 5G技術

1.1 5G的定義

5G也稱為第五代移動通信技術，與前幾代通信技術不同的是，5G沒有對通信技術進行大革新，而是改進超密集異構網絡，D2D、M2M通信技術等，并且加入新的無線接入技術進行輔助。形成具有低延遲、高帶寬、傳輸速度快、穩定性好、安全性高的5G網絡。

1.2 5G的關鍵技術

1.2.1 毫米波技術

現在使用的4G，其使用的頻率是3～30GHz，這一波段穿透能力較弱而且帶寬小容易產生頻道之間的干擾，這是我們在人多的建筑場所手機信號差以及網速延遲的原因。5G使用了高頻的毫米波，頻率在30～300GHz，大大提升了帶寬，使之具有了高速率、低延時的優點。

1.2.2 微基站

微基站是一群微基站組成的基站群，可以將宏無線網絡上的數據轉移到微無線網絡上，并且在各個微小基站之間傳輸。因為基站天線的尺寸與電磁波的波長在一個數量級，所以天線的長度也就可以進一步縮小到毫米級別，因此基站也可以縮小到很小。相比于4G的宏基站，5G大規模的微基站成本小而且耗能低而且可以大范圍的覆蓋。

1.2.3 大規模的MIMO（多入多出技術）

如今常見的基站一側使用的天線數量約為2～8根，但是5G大規模MIMO技術下基站側的天線數將會增加到最多256根，MIMO技術將天線用大規模的陣列方式集中放置，充分利用空間資源實現多根天線的同時收發，顯著提升信號的傳輸質量以及系統的可靠性。

1.2.4 波束成形技術

當大量的天線同時傳輸信息時會產生相互之間的信號干擾，所以需要一個“信號控制器”來幫助信號進行定向傳輸。混合波束成形技術可以很好的平衡復雜度以及擁有高性能，通過對射頻信號的控制，可以使信號變窄并且指向我們使用的移動設備，并且在設備移動過程也進行信號跟蹤。此外因為信號變窄，手機也可以獲得更加精準的定位。

1.2.5 全雙工技術

5G時代的產生的數據極多，為了處理如此龐大的數據就需要用到全雙工技術，傳統的信息傳輸是在單信號通道上進行的，這樣使數據需要等一方傳輸完另一方才可以上傳數據，不可以雙方同時進行數據的傳輸。全雙工技術微處理器與外圍設備之間采用發送線和接收線各自獨立的方式，可以使數據雙向進行，將會極大的提升數據的傳輸速度。

2? 車聯網技術

2.1 車聯網技術發展的意義

隨著人工智能以及物聯網技術的不斷開拓，車聯網技術的研發越發火熱。車聯網是在物聯網基礎之上衍生而出的新技術，全稱“汽車移動互聯網”，是構成未來城市智慧交通關鍵的一環。在5G技術的支持下車聯網結合了汽車與人、車、路、環境、互聯網、云端形成一種V2X連接技術，代表了全新的智能人機交互模式。車輛行駛的大數據會上傳到云端，獲取的數據可以用來優化道路擁擠問題，處理交通事故，輔助車路協同。

2.2 車聯網技術工作原理

車聯網是行駛在道路上所有車和云端網絡形成的一個巨大的網絡，在道路上行駛任何輛車都可以成為一個網絡節點，另外借助路側基礎設施進行一些設備的布置，形成一個完備的的網絡體系。信息的獲取是車聯網的第一步，車聯網中的每輛車都將配備有高精度的傳感器，能夠及時收集數據。隨后就是車聯網技術中最重要的RFID（射頻識別技術），它可以對地面物體自動識別并且通過射頻技術獲取信息。而且射頻技術不易受到外界因素的干擾，能夠在惡劣的天氣環境下工作。隨后是云計算功能，通過射頻技術獲得海量的數據需要一個強大的對接口，而云計算恰巧能夠提供這一數據處理功能，通過資源共享，將大量的計算工具放置于一個“池子”中，可以根據用戶上傳的數據大小來有針對性的提供“云端服務”。這些技術構成了一個初步的車聯網框架。

3? 未來智能交通的發展趨勢

3.1 基于云計算的智慧運輸系統

在交通運輸過程中，信息的收集、最優路徑規劃、實時路況、車輛安全及車身硬件狀態等數據的分析是目前運輸過程中需要關注的點。但是目前的數據傳輸存在嚴重滯后等問題，而5G可以通過全雙工技術和多入多出技術及智能運輸云系統可以處理這些信息。

云計算技術收集信息面廣，可以通過機場，地鐵，汽車等公共場所的監控，卡口以及電子警察等來獲得大量的車輛交通信息，對車流量、路面、噪聲、天氣、位置、溫度等進行監控。然后利用大數據的分析，借助圖像識別，視頻識別以及混合定位系統等生成可以誘導交通能力的信息。在未來的貨物運輸中高智能的機器人將作為主導，云計算平臺將作為機器人的“大腦”對其發號施令。運輸過程將變得可視化、規范化，整個運輸過程中產生的信息都會被傳回云端保存以供分析，能夠優化運輸途徑來減少成本的損耗。

3.2 基于無人駕駛的智慧生活

隨著5G技術的發展，更加高精度的傳感器和智能云計算系統能夠應用在無人駕駛中，可以實現車內網和車外網的對接。在行駛過程中通過自動細微調整，形成車輛的跟蹤，來保證良好的路況視野。行駛過程中通過前后車的監測可以保證車輛的安全距離，當即將發生事故時，車內的安全系統就會提前制動以保護乘客安全。另外，汽車將不再僅僅是代步工具，將成為兼具娛樂辦公等多項功能的一個特殊載體。當自動駕駛技術完全成熟時，人們只需要花將近20%的時間專注于駕駛，剩余的80%時間可以用于自由支配。第三，可以很好地解決停車難的問題。未來當自動泊車系統完善時汽車可以自動尋找車位，完全釋放駕駛員的雙手，將會進一步提升人們的出行效率。

4? 結論

目前城市道路交通仍然存在著許多問題，5G和車聯網就是打破這些問題瓶頸的關鍵技術。在車聯網的幫助下，運輸管理部門可以智能監控各個地區的交通狀況，并且智慧運輸系統會給出自我調度，平衡城市道路壓力。在云端的幫助基礎之下，車與車之間也會構架成密集的網絡，輔以先進的GPS技術和感知技術互通實時信息，從云端和地面同時引導車輛，提升車輛駕駛的安全性以及舒適性，汽車會更加的人性化智能化，車與路形成智慧的城市交通運輸系統，未來的城市智能交通一定會在全新的5G和車聯網技術下開辟出一片“藍海”。

參考文獻：

[1]孔慶玉，商文宇.5G核心技術研究發展探析[J].中國管理信息化，2019，22（19）：159-160.

[2]花麗.淺析5G移動通信的關鍵技術和發展趨勢[J].信息記錄材料，2019，20（12）：14-15.

[3]李奕凝.解析物聯網形勢下的5G技術[J].數字技術與應用，2019，37（11）：27-28.

[4]蔡赫.基于車聯網技術的車路協同系統設計研究[J].時代汽車，2019（03）：196-197.

[5]井驍.淺析車聯網技術與應用[J].上海汽車，2019（04）：9-12.

[6]周輝.5G車聯網對自動駕駛技術發展的影響[J].數字通信世界，2019（09）：146.

[7]陳晨.云計算、霧計算和邊緣計算在智慧交通中的應用[J].數字通信世界，2019（09）：211.

[8]鐘德健.基于車聯網的智能交通系統簡述[J].科技創新與應用，2019（24）：64-65.