基于5G技術的先進通信系統面向智能交通的研究

王智超

（天津七一二移動通信有限公司，天津 300140）

1 背景

從未來智慧城市發展趨勢來看，高帶寬多模式的通信是必不可少的內容，高帶寬可以保證數據的快速上行下載，可以有效支撐專業通信領域業務傳輸的實時性要求和帶寬要求，比較典型的是高清視頻在安全方面的應用。隨著智能傳感網絡的普及，可以匯集海量的傳感數據，進行數據分析和交叉數據處理，為城市提供更好的運作參照和安全保障。更先進的通信系統將極大降低通信成本和延遲，使數據綜合處理和海量數據傳輸成為可能，未來經過AI優化，基于場景的動態處理方式將補充甚至取代現有基于規劃的管理方式，比如在一個智能交通的路口，邊緣服務器通過8K視頻動態采集當前等待行人情況、通過車聯網車流等候時間等信息，動態調整紅綠燈長度，并通過物聯系統發布等待預期，提示車輛提前結束發動機啟停，增加單位時間通行數量。一個綜合的園區可以通過監控用電、用水、交通占用等情況綜合評估當前開工情況，預估配套力度。可以通過傳感器了解電路溫度、倉儲溫度，通過傳感網絡了解消防水位情況，通過視頻分析臨時車輛停放，通過AI分析火災發生概率，預估援救效率。通過網絡快速發布應急預警等。

隨著移動通信，大數據，人工智能等技術的蓬勃發展，先進通信也將深深地影響了人們日常生活的方方面面。交通、環境信息的快速搜集和傳遞，極大的方便了人們的生活，對人們社交生活帶來了深刻的變革。同時，先進的通信網絡對工農業生產，城市運行，公共事業等的發展也有很大的推動作用。公用和專用通信網絡已經成為生產，生活，社交的基礎設施。

隨著國內軌道交通的大發展，基本已經解決了有和無的問題。但是用戶已經不僅僅滿足于能乘坐軌道交通工具，而是需要安全、便捷、舒適地乘坐。同時，地鐵運維人員隨著線路，車次的增多，工作量大大增加，因此突發事件的及時處置，線路的智能運維，業務聯動的需求變得比較迫切。

車載、車站4K高清視頻的實時上傳業務，人工智能的人臉識別業務，能為乘客提供良好安全體驗。4K高清PIS（乘客信息）系統能提供的精準的信息導引信息和精彩豐富娛樂內容和基于4K高清視頻和人工智能的擁擠度識別功能提升了乘客的舒適體驗。

借助5G先進通信網絡和人工智能的地鐵線路維護，關鍵業務聯動，實時監測，應急管理等系統能使地鐵運營更加智能化，能及時發現故障隱患，能及時進行突發事件的處置，能為運營人員提供運維的輔助決策，提高運營人員的效率。

2 智能交通應用的技術特點

先進通信系統用于智能交通領域，除了5G自身的技術特點之外，還要滿足一些契合智能交通項目本身的技術特性。

2.1 高清視頻

目前地鐵的車載視頻已從普清過渡到高清（1080P），隨著用戶對安全性，視頻信息挖掘等需求，后續將逐漸過渡到4K，8K等更高清晰度的視頻。

2.2 高清車地無線PIS

目前受限于車地無線的帶寬，時延等因素，PIS大部分還是通過錄播的方式播放普清視頻。后續將逐漸過渡到4K，8K等更高清晰度的實時視頻播放。

2.3 人工智能

地鐵內的人工智能識別的迫切需要主要體現在人臉識別，特征識別，行為分析，人群密度分析等領域。

2.4 多媒體集群

地鐵的指揮調度目前還以語音為主。后期將過渡到視頻呼叫，視頻指揮。現場情況，調度員將一目了然。

2.5 智能運維

借助各種通信手段和監測設備，通過智能服務器進行輔助決策，地鐵能進行智能化的運維。

2.6 業務聯動

地鐵的特點決定了，當有突發事件發生時，需要各部門參與進行業務聯動，將視頻，監測等信息提供給各部門，并智能分析輔助決策，進行突發事件的業務聯動。

3 基于5G的列車全景遠程監控

圖1 系統架構圖

3.1 場景說明

（1）在5G網絡覆蓋區域，實現多路高清視頻同時傳輸到監控平臺。

（2）應用廣泛：列車全自動運行實時采集全景視頻監控圖像及其數據到監控運營平臺，用于地鐵高效運營管理，如駕駛員行為分析、故障快速響應、遠程診斷等。

3.2 方案說明

目前的地鐵車地無線主要有5.8G 802.11ac WLAN，1.8G LTE等技術體制，但不同程度存在著移動性差，速率較低，頻段受限，易受干擾等缺點。

5G提供了sub 6GHz和毫米波等多種頻段選擇，高帶寬低延遲特性可以滿足高速互聯車地無線對帶寬，時延的苛刻要求。

通過5G無線網絡，可實時上傳傳輸多路4K 高清監控視頻；可實時下傳多路高清4K高清PIS視頻，實現電視節目，廣告等的高清直播。可實時傳輸列車運行的各種數據。

（1）全景視頻支持十幾路8Mbps高清視頻碼流或者幾十路2Mbps高清視頻 碼流，視頻碼率可調整。

（2）車站視頻服務器采用MEC云化部署。

（3）視頻遠程監控系統將列車PIS網絡攝像機實時視頻碼流數據根據需求借助5G傳輸網絡高速實時傳輸到地面，實現對視頻遠程調用功能。當列車發生故障時，地面監控人員就能夠實時調取相應車輛攝像頭，對列車故障處置進行快速響應，減少故障解決時間，保障列車安全高效運營。

（4）監控平臺收集列車數據及圖像數據，從而為列車運行提供遠程監控遠程診斷。分析司機是否有非法駕駛操作，識別分析乘客是否有異常聚集等行為，借助5G無線傳輸網絡傳輸到地面運維平臺，并通過移動端查詢。

4 基于5G的地鐵乘客車載信息服務

圖2 系統架構圖

4.1 場景說明

（1）在5G網絡覆蓋區域，實現多路視頻傳輸。

（2）應用前景：5G實時下行大帶寬傳輸能力支持實時更新高 清視頻，滿足乘客出行所需實時動態信息。

4.2 方案說明

（1）支持多路25Mbps 4K高清視頻，每節車廂可播放不同內容。

（2）車站媒體服務器采用MEC云化部署。

（3）地面傳輸網利用地鐵既有傳輸系統，申請分配萬兆以太網通道。

（4）編播中心利用地鐵既有系統進行聯調。

5 結束語

相比傳統的移動通信技術，5G網絡技術在用戶體驗速率、端到端時延、吞吐量、連接數密度等參數指標上有明顯的優勢，能夠很好地應對智能交通場景用戶接入量大、列車高速運行、突發性高數據量的情況，產生了積極的作用。