5G技術在高速公路監控系統應用探討

王冠文

5G技術在高速公路監控系統應用探討

王冠文

（廣西壇百高速公路有限公司，廣西 南寧 530000）

在現代通信技術快速發展的背景下，傳輸速率更高、傳輸更加穩定的5G通信技術逐漸取得應用，通過大規模的通信基站建設，在我國多個地區已經實現了大范圍5G信號覆蓋。在高速公路監控系統中，為了提高監控視頻畫面傳輸效率并提升傳輸穩定性，可以采用5G通信技術，將其與監控系統的通信模塊進行融合，從而能夠有效提高監控系統運行效率。因此，文章將對5G技術在高速公路監控系統應用方面進行深入地演技與分析，結合實踐經驗總結一些優化措施，以期能夠為相關人員提供參考。

5G通信技術；高速公路；監控系統；具體應用；優化措施

引言

5G技術作為最新一代通信技術，相比于4G通信技術，數據傳輸速率實現飛速提升，從而在現代生產領域具有廣泛的應用。高速公路的監控系統對于信息傳輸速率要求較高，且需要具有良好的穩定性，能夠實時將監控畫面傳輸到控制中心，以便于實現對高速公路運行的全過程監控，在此背景下5G通信技術逐漸取得應用，在高速公路監控系統中具有良好的應用效果，已經成為高速公路監控系統的核心技術，所以需要準確掌握技術關鍵應用要點，以此推動系統運行質量提高。

1 5G通信技術概述

“5G（5th GenerationMobile Networks）通信技術”是對傳統通信技術的全面升級與創新，使得通信傳輸效率以及性能得到大幅度提升。5G通信技術具有傳輸速率快、延遲較低、系統容量較高以及能夠與大規模設備連接等多項顯著的技術優勢。5G通信技術能夠全面提高數據傳輸速率，使得數據上傳與下載速度得到大幅度提升，從而使5G通信技術在多個方面的性能都得到了很大的提升[1]。5G通信技術以多點傳輸方式為基礎，區別于傳統的單一傳輸方式，5G通信技術理論上最大傳輸速度可以達到10 Gbps/s。5G通信技術已經成為世界各國在通信技術領域的發力點，為了能夠掌握關鍵核心技術，需要加強5G技術研發投入，我國當前正在積極推動5G通信技術研究，將5G通信技術應用在各個領域中，能夠有效提升我國通信網絡質量，通過對核心技術以及應用方式的創新，有利于全面提高我國在通信領域的核心競爭力[2]。將5G通信技術應用在高速公路的監控系統中，能夠充分發揮出5G通信技術的優勢，使得監控畫面能夠穩定、快速地傳輸到控制中心中，管理人員能夠根據實時監控關鍵實現對高速公路的管理。5G通信技術中的多項核心技術，能夠滿足高速公路監控系統的運行需求，已經成為高速公路監控系統的主要發展方向，為此需要結合5G通信技術的基本特點，采用相應的技術應用方式，實現高速公路監控系統的5G通信技術全面覆蓋。

2 5G通信技術在高速公路監控系統中的應用優勢分析

在高速公路工程的機電項目中，監控機電系統具有重要的作用，主要負責對道路過往車輛的實時監控。監控系統中主要包含采集模塊、處理模塊以及發布模塊，同時監控系統能夠完成對氣象的監控，還能夠實現對過往車輛的監測以及環境數據收集等，為監控機電體系的主要硬件構成；在處理模塊中，能夠實現通信功能、計算機處理功能等；發布模塊中具有無線廣播功能以及實施信息播報功能。上述三個模塊構成了完整的高速公路監控系統，在高速公路安全性保障方面發揮著重要的作用。但是傳統的高速公路監控系統中，監控獲取的畫面傳輸速率較慢，管理人員無法獲取監控系統的實時傳輸畫面，且監控系統的通信模塊缺乏穩定性，導致監控系統的實際功能無法充分發揮。在此背景下，5G通信技術開始在高速公路監控系統中取得應用，其具體應用優勢包括如下內容。

（1）提高監控畫面傳輸速率。在高速公路中，監控系統的主要功能是獲取高速公路的運行狀態畫面，包括過往車輛等，監控畫面能夠實時傳輸到控制中心，能夠直接影響監控系統功能發揮。5G通信技術能夠有效提升信息傳輸效率，從而能夠將監控系統獲得的畫面、圖像等實時傳輸到控制中心內，以此滿足管理人員對監控畫面的分析，在保障高速公路運行安全、加強高速公路車輛運行監督等方面具有重要的作用，是5G通信技術具有的直觀優勢，使其在監控系統中能夠得以充分發揮。

（2）提升監控系統運行穩定性。在傳統高速公路監控系統中，由于缺乏先進的通信技術，導致監控系統運行穩定性不足，經常會發生系統崩潰等問題，從而導致監控系統的圖像無法及時傳輸，還容易導致畫面傳輸中斷，無法保障監控系統運行穩定性。而通過采用5G通信技術，能夠有效保障監控系統運行穩定性，確保監控系統運行效率提高，滿足對高速公路運行管理的需求，是5G通信技術在監控系統中的主要應用優勢。

（3）優化監控畫面的分析。在高速公路管理中，需要通過對監控畫面的分析，獲取相應的信息，通過采用5G通信技術，能夠有效優化監控畫面分析模式，5G通信技術能夠將實時畫面傳輸到管理中心內，以便于管理人員對畫面中的信息技術分析，從而能夠提高對高速公路的管理效率與質量，全面發揮5G通信技術的優勢。

3 5G通信技術在高速公路監控系統中的核心技術應用分析

5G通信技術中包含多項核心技術，比如網絡切片技術、邊緣技術以及其他多項技術等，不同的技術在高速公路監控系統中具有不同的應用要點，所以需要結合技術具體內容，將其準確地應用在監控系統中，確保能夠發揮技術實際作用，為完善監控系統提供支持。

3.1 網絡切片技術

監控系統是高速公路運行管理的重要保證技術，整個系統需要進行嚴格的內外隔離，從而保障監控系統運行安全性。5G通信技術的端到端網絡切片技術，能夠實現與專用網絡相同等級的安全性和隔離性，通過采用5G通信切片技術，能夠構建一個自主虛擬的移動網絡，只有經過授權的設備才能夠進入切片中，在切片中進行網絡通信，沒有得到授權的用戶不能使用該網絡切片；可以通過端到端的NFV和軟件定義網絡技術手段，完成動態化靈活網絡資源分配任務，從而滿足當高速公路出現突發事件后的網絡資源增加，比如節假日等特殊時間增加視頻監控密度等方式。5G通信技術相比于光纖專網等技術，能夠提高監控系統的網絡彈性，使得監控系統具有更高的敏捷性，能夠快速完成業務部署工作。

3.2 邊緣技術

想要實現高速公路監控系統的視頻畫面高清晰度建設目標，則需要提升計算能力，客戶高清監控視頻畫面在轉發以及存儲方面存在的問題；在攝像頭連續采集高速公路的高清畫面時，需要對攝像頭進行智能管控，從而實現快速實時轉發與處理，通過采用5G通信技術的承載網絡邊緣部署變化計算技術，能夠將視頻畫面處理業務應用在用戶端中，能夠通過5G通信基站中的攝像頭獲取信息實現本次存儲，從而能夠降低視頻數據傳輸延遲。此外，通過采用5G通信的邊緣計算平臺，能夠實現對監控系統攝像頭的個性化策略管控，利用采集的參數數據實現對監控視頻畫面的動態調整。

通過采用5G通信技術與邊緣計算技術的融合，高速公路視頻監控的業務流則不需要經過運營商核心網，能夠通過邊緣計算平臺直接分流到本地網絡中，能夠保證監控系統數據私有化，提高監控系統數據安全性；本地業務分流能夠降低回傳帶寬消耗和業務訪問延遲，使得業務體驗得到提升。最為重要的是，利用5G通信技術與邊緣計算技術，能夠構建用戶端的云管理平臺，使得監控系統的其他延時敏感類業務能夠應用在邊緣計算模式中，構建功能完善的用戶端信息計算系統，以此適應高速公路監控系統建設，能夠有效提高監控系統運行效率，是5G通信技術在高速公路監控系統中應用的核心技術。

3.3 超密集異構網絡技術

超密集異構網絡技術在當前5G通信技術中的重要組成部分，能夠對高速公路監控系統通信網絡進行全面優化，從而解決高速公路監控系統網絡傳輸信息量快速增長引起的難題。因為高速公路監控系統的信息量不斷增大，且移動數據流量近些年來增長速度較快，半徑參數降低、低功率節點數量有所提升，所以傳統的超密集網絡技術已經不能滿足信息傳輸需要。超緊密異構網絡技術能夠滿足高速公路監控系統所需，通過超密集異構網絡技術，能夠解決不規則形狀網、邊界數量等問題，從而能夠提高高速公路監控系統穩定性，對于高速公路監控系統建設具有重要作用，將其應用在監控系統中，能夠全面提升監控信息傳輸效率，且需要的設備及基礎設施投資較少，具有良好的社會效益和經濟效益，為此需要掌握超密集異構網絡技術在高速公路監控系統中的應用方式[3]。

3.4 大規模天線陣列技術

在高速公路監控系統建設中，為了解決系統容量不足、傳輸網絡安全性及可靠性存在的問題，采用大規模天線陣列技術具有良好的應用效果。多輸入多輸出技術能夠增強系統頻率和傳輸速度，同時提高高速公路監控系統容量，進而使監控系統網絡傳輸的安全性和可靠性得到提升，大規模天線陣列技術可以在規定的情況下拓寬信息輸送的渠道，從而提高高速公路監控系統信息傳輸的容量，并將高速公路監控系統信息的分辨率進行提升，從而完成對大量信息在相同時間內進行高效、穩定的傳輸，還可以在同一個頻率內對不同的信息接收對象提供支持，并降低高速公路監控系統信息傳遞過程中所受到的影響，使傳輸效率大幅度提升，對于高速公路監控系統建設而言具有重要作用[4]。

4 5G通信技術在高速公路監控系統中的具體應用分析

將5G通信技術應用于高速公路的監控系統中，能夠全面提升監控系統運行效率，從而提高高速公路管理工作質量。5G通信技術已經成為高速公路監控系統中的核心技術，使得通信效率得到很大提升，能夠解決現有系統中存在的多項問題，使得監控系統的功能與作用全面發揮。結合相關實踐應用經驗來看，當前5G通信技術主要應用在監控系統的如下方面。

4.1 在高速公路運行監控中的應用

高速公路中車輛行駛速度較高，容易出現危險事故，所以需要完善的監控系統，將高速公路信息實時傳遞到地面指揮中心中。通過采用5G技術搭建遠程視頻監控系統，能夠保證視頻畫面實時傳輸到控制中心的顯示區域，管理人員則能夠實現對高速公路運行的實時監控，從而為現場管理人員的管理工作提供指導，同時還能夠及時發現高速公路運行存在的危險問題，保障車輛運行安全性。5G技術具有較高的信息傳輸速率，能夠滿足高速公路信息傳輸到地面控制中心的需求，相比于傳統的監控系統建設而言，5G技術的網絡傳輸更加穩定，傳輸速度也有很大提升，同時能夠節省相關設備的建設投入，能夠降低煤礦高速公路監控建設成本投入，通過高效化的信息傳遞，能夠有效提升高速公路監控系統運行質量。5G通信技術的高效傳輸優勢，能夠全面提高高速公路監控系統運行效率，實現對高速公路運行全過程的監管，能夠實現遠程化的高速公路監控系統信息高效化傳輸，為高速公路管理提供堅實的技術保障[5]。

4.2 在高速公路監控設備檢修中的應用

高速公路監控系統需要采用大量的機械設備以及電力設備，在傳統的管理模式下，高速公路監控設備運行是否正常，需要工作人員在現場進行測試，存在一定危險性，且檢修效率較慢。但是在應用5G通信技術后，通過采用巡線機器人能夠實現對高速公路監控設備的檢測，從而減少工作人員的勞作強度。高速公路監控設備檢修，對于高速公路監控系統效率和安全性具有重要作用，而通過采用5G通信技術構建巡檢系統，利用巡檢自動化運行模式，能夠完成對大部分高速公路監控設備的檢修，從而能夠提高檢修工作效率。5G通信技術的多項優勢，能夠為監控系統設備檢修提供良好的便利性，使得監控系統能夠保持安全運行狀態，且用于高速公路沿線較長，監控設備較多，傳統的檢修模式中無法第一時間發現設備或線路存在故障，而通過采用5G通信技術，能夠有效提高檢修效率，準確識別故障及發生位置，從而保障高速公路監控系統安全穩定運行。

4.3 在保障監控系統穩定性中的應用

因為高速公路監控系統所面臨的環境較為復雜，在監控系統運行過程中，安裝在高速公路沿線的通信線路會發生一定的故障問題，此時需要迅速對網絡故障進行排查，如果采用傳統的光纖網絡技術，無法準確定位故障發生的具體位置，需要對每一條線路進行排查，從而會嚴重影響監控系統的穩定性，在復雜的通信環境中，會增加很大的工作量，而采用5G通信技術構建智能化監控系統后，當發生監控系統的通信網絡故障問題，只需要對沿線下的5G通信基站進行檢測，即可快速、準確判斷通信網絡故障的具體發生位置，從而能夠提高故障檢測效率，是促進高速公路監控系統應用穩定性的重要方式，能夠降低通信網絡故障維護管理人員的檢修工作量，同時提高故障檢修工作準確性，確保監控系統能夠保持平穩運行，是5G通信技術具有的重要優勢。

4.4 在遠程監控中的應用

首先，在高速公路監控系統發生故障的情況下，通過5G通信技術能夠將畫面進行實時傳輸，能夠自動將報警信號傳遞到高速公路遠程監控系統中，管理人員能夠根據該信號實現對故障發生位置的定位，從而提高管理效率，且高速公路監控系統的歷史故障與維修記錄會自動傳遞到系統后臺，方便管理人員分析高速公路監控系統故障發生原因，從而為高速公路提供更加完善的管理服務。其次，高速公路遠程監控的管理系統具有良好的保障作用，各部分功能之間配合緊密，通過遠程監控設備與5G通信技術的結合，能夠使高速公路運行信息實時地傳遞到系統后臺，從而提高高速公路監控系統運行效率，將監控系統的功能全面發揮。遠程監控是當前高速公路監控系統的重要需求，而5G通信技術能夠有效滿足該需求，能夠為遠程監控工作提供更加完善的服務，所以必須做好5G通信技術支持工作，確保高速公路監控系統能夠實現遠程化管理。

5 結束語

綜上所述，本文簡要闡述了5G通信技術的基本內涵，并對其在高速公路監控系統中的應用優勢進行分析，同時提出了5G通信技術中多項核心技術的應用要點，最后總結了5G通信技術在監控系統中的多項具體應用方式，希望能夠對我國高速公路監控系統建設起到一定的借鑒和幫助作用，從而不斷提高監控系統網絡傳輸效率。

[1] 王偉杰. 5G技術在智慧高速公路中的應用場景初探[J]. 海峽科學，2021(11): 93-95.

[2] 崔融. 5G通信技術在城市軌道交通視頻監控系統中的應用[J]. 中國新通信，2021(1): 14-15.

[3] 楊震宇. 視頻技術在快速路監控系統建設中要點分析[J]. 市政設施管理，2020(2): 18-21.

[4] 趙馳. 基于5G技術的遠程監控系統在城市軌道交通建設工程中的應用[J]. 城市軌道交通研究，2021(1): 169-174.

[5] 張俊哲，吳勝華，王駿哲，等. 基于5G技術的城市管理移動視頻監控系統的應用[J]. 電腦知識與技術: 學術版，2021，17(31): 125-126，134.

Discussion on the Application of 5G Technology in Expressway Monitoring System

Under the background of the rapid development of modern communication technology, 5G communication technology with higher transmission rate and more stable transmission has been gradually applied. Through the construction of large-scale communication base station, a large range of 5G signal coverage has been achieved in many areas of China. In the expressway monitoring system, in order to improve the transmission efficiency of surveillance video and improve transmission stability, 5G communication technology can be adopted to integrate it with the communication module of the monitoring system, so as to effectively improve the operation efficiency of the monitoring system. Therefore, this paper will conduct in-depth performance and analysis of 5G technology in the application of highway monitoring system, and summarize some optimization measures based on practical experience, in order to provide reference for relevant personnel.

5G communication technology; expressway; monitoring system; specific application; optimization measures

TN919

A

1008-1151(2022)10-0001-03

2022-08-05

王冠文（1984－），男，廣東吳川人，廣西壇百高速公路有限公司工程師，研究方向為高速公路機電管養。