基于5G的新一代信息技術在交通運輸領域的應用研究

崔再山

摘 要：5G網絡作為新一代移動通信技術，具有高速率、大容量、低時延、廣連接等突出特點，在推動智慧交通發展和實現交通運輸行業數字化轉型方面發揮著不可或缺的重要作用。隨著5G商用的全面鋪開，交通運輸行業對5G網絡的需求日益增長。文章將深入分析5G網絡在智慧交通領域中的應用場景，包括智能交通運營調度、車路協同道路基礎設施建設與運營、車路協同車輛駕駛輔助、車聯網等，并對基于5G網絡的新一代信息技術在交通運輸領域的應用前景展開探討，以期為交通運輸行業的數字化轉型和智慧交通的可持續發展作出積極貢獻。

關鍵詞：5G；新一代信息技術；交通運輸

中圖分類號：F259.27文獻標志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.10.023

Abstract： As a new generation of mobile communication technology， 5G network has the outstanding characteristics of high speed， large capacity， low delay and wide connection， and plays an indispensable role in promoting the development of intelligent transportation and realizing the digital transformation of the transportation industry. With the full commercialization of 5G， the transportation industry has a growing demand for 5G network. The paper will further analyze the 5G network in the field of intelligent traffic application scenarios， including intelligent traffic operation scheduling， car-road collaborative road infrastructure construction and operation， vehicle road collaborative vehicle driving assistance， networking， and the like， and discusses the application prospects of the new generation information technology based on 5G network in the field of transportation， in order to make a positive contribution to the digital transformation of transportation industry and the sustainable development of intelligent traffic.

Key words： 5G; the new generation of information technology; transportation

0 ? ?引 ? ?言

隨著經濟的快速發展，我國交通基礎設施建設取得了舉世矚目的成就。截至2022年，我國公路總里程達到535萬公里，鐵路總里程達到15.5萬公里；內河航道通航里程超過12.8萬公里；民航運輸機場數量共有254個，如表1所示。但與此同時，交通運輸行業也面臨著一系列問題與挑戰，基礎設施老化、路網布局不合理、運輸效率低下等問題依然存在，還容易導致交通運輸的供需矛盾進一步加劇。為解決上述問題，國家提出了“交通強國”戰略，旨在通過交通運輸行業的數字化轉型，全面提升交通運輸的服務能力和質量。

同時，在上述背景下，我國5G網絡的基礎設施也在不斷發展。2020年，我國有1 425 000個5G網絡基站，截止到2022年3月底，5G基站數量已達155.9萬個，占移動基站總量的15.5%，同比提升1.2%，也從側面證明了我國5G網絡的發展態勢迅猛，如圖1所示。

作為全新一代的移動通信技術，5G網絡不僅具備極高的通信速度和超凡的網絡容量，其低時延和廣連接特性更是獨樹一幟，這些卓越特點將深刻推動智慧交通領域的飛速發展。借助5G網絡，智慧交通應用將使交通運輸業中的諸多疑難問題迎刃而解，如道路擁堵、行車安全等，實現智能交通的運營調度，車路協同中道路基礎設施的建設與運營，車路協同中車輛駕駛輔助、車聯網等多方位應用，更重要的是，5G網絡與傳統交通運輸業務的深度融合將顯著提升交通運輸的信息化水平。無疑，5G網絡的廣泛應用和智慧交通的快速發展將共同締造一個暢通、高效、安全的交通出行新時代。

目前，國內外學者關于5G在智慧交通領域的研究主要集中在應用場景的探索上，如程恩旺等（2022）認為“智能交通”是以“5G+”產業應用為核心，以5G+AICDE技術為基礎，全面支持交通管理、交通運輸和公眾出行等各個層面的交通管理[1]。肖慧（2022）介紹了5G和智能交通的基礎知識，并探討了5G智能技術在智能交通建設中的具體應用和發展趨勢[2]。寧娜等（2021）認為在大數據背景下，繼續加大對智能交通技術的探索力度，可以提升城市交通的整體發展水平，可以更好地解決交通堵塞和交通事故問題，提升人們出行的安全性和便利性[3]。石海洋（2021）認為在當今世界，交通運輸在人們的生產和生活中發揮著不可或缺的作用。伴隨著經濟和社會的不斷發展，交通系統所面臨的壓力也在不斷增加，如何確保道路的交通安全，確保公路的運行效率，從而減輕交通壓力，已經成為一個備受矚目的問題[4]。張春（2021）以5G技術為例，對5G技術和智能交通的應用進行了詳盡的剖析，從而為智能交通體系的構建提供了全方位保障，從而提高了出行效率[5]。因此，本文就5G的新一代信息技術在交通運輸領域的應用展開研究，期望為交通運輸行業的數字化轉型和智慧交通的可持續發展作出積極的貢獻。

1 ? ?相關概念

1.1 ? ?5G

5G網絡指第五代移動通信網絡，相對于4G網絡而言，具有更高的通信速度、更低的延遲和更大的網絡容量，這種新一代移動通信技術的推廣和應用，旨在為智慧城市和智慧交通等領域提供更強大的技術支持。與4G網絡相比，5G網絡具有更強的安全性能，能更好地支持虛擬現實和增強現實等技術在智能交通領域的應用，為駕駛員、交通管理人員和道路用戶等提供更加真實、全面、準確的信息。而在智慧交通領域中，5G網絡可以幫助智能交通設備、智能車輛和道路交通系統之間進行更加高效的互動和通信，通過數據共享和實時反饋，提升交通運輸的安全性和效率。5G網絡還可支持邊緣計算和大數據分析等技術的應用，進一步提升交通運輸管理和服務的智能化水平。總之，5G網絡的推廣和應用將會推動智慧交通領域的革新，有助于提升交通出行的安全性、便捷性和舒適性，能夠促進交通運輸行業的可持續發展，為智慧城市的建設提供強有力的支持。

1.2 ? ?智慧交通

智慧交通是一種基于智能化技術的交通運輸模式，借助現代信息通信技術與交通工具進行緊密融合，實現交通設施和運營方式的智能化、高效化和便捷化，從而為城市化、技術創新提供智慧支持。作為智慧城市建設的重要組成部分，智慧交通旨在實現城市交通系統的可持續發展，充分發揮交通運輸的重要作用，促進城市地區的經濟繁榮和社會發展?？傊?，智慧交通是未來交通運輸發展的必然趨勢，隨著5G網絡技術的愈加成熟和普及，智慧交通將得到進一步發展與完善，并成為現代化城市建設和未來交通出行的新標桿。

2 ? ?5G網絡在智慧交通中的應用場景

2.1 ? ?智能交通運營調度

智能交通運營調度是一種運用先進技術對城市道路交通運行狀態進行實時監測并制定合理調度方案的方法，旨在為人們提供安全、快捷、舒適和經濟的出行服務。利用車聯網、北斗導航、人工智能等技術，智能交通實時跟蹤車輛位置，對交通狀態進行預測和識別并快速反映道路異常情況。此外，5G網絡還可實現對車輛行駛路徑的智能規劃，對當前道路情況進行實時監測與分析，以制定最優的調度方案。具體來講，5G網絡可作為通信平臺，配合北斗導航系統進行車輛定位與信息采集，實時傳遞車輛位置信息、運行狀態信息以及交通管理部門的相關決策等信息。通過這種智能化調度方式，交通管理部門能夠更好地掌控城市交通的運行情況，調度出租車、公交車等交通工具在城市中的運營路線和時間，改善道路流量分配和交通擁堵狀況，提高城市交通的運行效率和服務質量，營造更加智能和便捷的城市出行環境。

2.2 ? ?車路協同道路基礎設施建設與運營

車路協同是車輛與道路基礎設施間借助通信技術交換信息達到協同配合的一種運營模式。在這種模式下，車輛尤其是自動駕駛的車輛和道路將實現全天候的可靠通信，共享道路交通信息，從而實現對車輛所在的位置、行駛速度等狀態的實時掌握，同時也可以實現道路設施的智能監控和管理，進而為交通安全、效率和便捷提供了更有力的支撐。車路協同的實際應用離不開基礎設施的建設和運營，其中包括車輛和道路之間的通信和信息系統、路面標志和標線、道路電力和供水等一系列設施和設備。在設施建設和運營過程中，各方需要提高技術水平、實現互聯互通，才能使車路協同技術保持高效、穩定、長期運行。道路基礎設施建設與運營是車路協同的一個關鍵環節，需要在設計和建設環節中充分考慮車路協同的特點和要求，充分發揮其優勢；在道路基礎設施運營方面，需要開展設備管理、維護和保養，以保持設施設備長期保持穩定的運行狀態。各相關部門還應該加強對設施設備的監管，定期進行檢測和維修，確保車路協同的完整性和有效性。同時，在基礎設施建設和運營的過程中，應加強合作與協調，加強交流合作，推動各項工作的深入進行?？傊嚶穮f同的實施離不開道路基礎設施的建設和運營，道路基礎設施建設應充分考慮車路協同的特點，以確保車路協同技術的高效和穩定運行，保障車路協同的持續、有效發展。

2.3 ? ?車路協同車輛駕駛輔助

車路協同技術是智能交通領域研究的熱點之一，其車輛駕駛輔助功能可以大幅度提升交通效率、提高道路安全性、減少交通擁堵等問題。在車路協同技術領域，車輛駕駛輔助是非常重要的一個應用場景，首先這項技術可以通過實時監測車輛周圍的交通信息并將其處理，為駕駛員提供更加精準的駕駛輔助，幫助駕駛員更好地掌握交通狀況，提高道路行車的安全性。與傳統的車輛駕駛輔助系統相比，基于車路協同技術的車輛駕駛輔助具有更優秀的性能和更多的功能，例如，車輛駕駛輔助系統可以根據車輛數據和路況信息，對車速進行自適應調節以降低能耗和減排，或者在遇到危急情況時自動剎車，避免交通事故的發生。其次，隨著自動駕駛技術的不斷發展，車輛駕駛輔助技術也越來越受到關注。該系統可以自動駕駛車輛進行路線規劃、低速轉向和停車等操作，從而進一步降低駕駛員的駕駛負擔，提高道路交通的通行效率。綜上所述，車路協同技術的發展為車輛駕駛輔助系統的發展提供了重要的支持，未來，這些技術將實現更緊密的結合共同推進智能交通行業的發展。

2.4 ? ?車聯網

車聯網是新興的智能化管理和服務產業，利用互聯網、5G無線通信等信息技術實現車輛與車輛、車輛與路、車輛與人、車輛與服務平臺之間的全面互聯互通。復雜的交通環境對車輛信息采集、傳輸和處理的能力提出了更高的要求，車輛聯網作為智慧交通的重要組成部分，在5G網絡環境下，汽車可以實現與智能交通基礎設施（如路燈、紅綠燈等）互連，與其他交通參與者進行信息交互，從而實現車輛對交通狀況和周邊環境的實時感知和信息傳輸。同時，5G網絡的低時延、高可靠等特性，使車輛在行駛過程中能夠實現與遠程控制中心的實時通信，從而有效提高車輛行駛的安全性、道路交通管理和突發事件應急響應等能力。車輛聯網技術的進步將推動智能交通的創新發展，提高交通效率和安全性，為人們帶來更加便捷的出行體驗。

2.5 ? ?5G網絡與傳統交通運輸業務的融合

5G網絡技術在交通運輸領域的應用將帶來更大的容量和更快的速度，從而快速提高交通信息的采集、處理和傳輸效率。同時，利用車聯網的信息采集和交互功能，可以獲取更多的實時數據，對交通狀況進行更加準確的預測和分析，管理者可以據此制定更加科學準確的交通規劃和安排，優化城市交通運輸資源配置，提高交通運輸效率。而通過智能交通調度系統，交通管理部門可以動態地對交通狀況進行實時監測、預警和調度，優化交通流量和交通運輸結構。而5G網絡的高速率、低時延、廣連接特性，為智能交通調度系統提供了更加穩定高效的網絡保障，使其能夠更加準確和迅速地響應和處理交通事故和緊急事件，加快交通事故處理和應急救援的響應速度。綜上所述，5G網絡與傳統交通運輸業務的融合將會給城市交通領域帶來革命性變化，實現智慧交通，提高交通效率和安全性，改善人們的出行體驗，是未來城市發展必須探索的重要方向。

3 ? ?基于5G的新一代信息技術在交通運輸領域應用的發展方向

3.1 ? ?推進智能網聯汽車測試驗證

智能網聯汽車驗證，主要包括技術研發測試驗證和道路測試驗證。從技術研發方面考慮，重點突破智能網聯汽車環境感知、智能決策與控制、人機交互及信息安全等關鍵技術，開發測試評估平臺與標準規范，開展典型場景和復雜道路環境下的測試驗證，包括測試評估技術、道路試驗平臺及測試評價標準等。從道路測試驗證方面來說，在城市道路中開展智能網聯汽車商業化試點示范，包括交通擁堵與車輛通行效率提升、交通事故降低與交通擁堵緩解、城市路網擁堵降低與城市路網通行效率提升等。目前部分區域已經開展了智能網聯汽車的商業化試點示范，包括自動駕駛出租車、自動駕駛公交車等。

3.2 ? ?提升交通數據的安全管理水平

交通數據作為社會資源的重要組成部分，對其進行有效管理可以實現對交通數據的高質量應用，提升交通數據的可用性和價值，從而推動交通運輸行業的發展。利用5G新一代信息技術提升交通數據安全管理能力，可以發揮其高速率、大帶寬、低時延等作用，實現交通數據的快速傳輸，同時結合云計算技術、邊緣計算技術、大數據分析技術等手段構建智能化數據處理平臺，對交通數據進行實時處理與分析，保障數據的完整性、準確性和真實性?；?G的新一代信息技術還可用于構建完整的交通數據安全體系，包括數據管理、數據分析、數據存儲和傳輸等要素，全生命周期保障交通數據的安全可控，高效實現交通數據的共享與利用。高質量應用交通數據有助于推進交通運輸行業的數字化轉型與發展，推動智能交通建設，提升交通數據的管理水平，為人們出行提供更安全、高效、智能的交通服務。因此，不斷提升交通數據的安全管理水平必定是未來5G在交通運輸領域應用的重要發展方向之一。

3.3 ? ?創新智慧交通建設模式

針對智慧交通建設，目前已經涌現出多種創新建設模式。其一是政企合作模式，即政府與企業共同參與智慧交通建設，政府負責制定政策、提供牽頭管理和資金支持，企業提供技術支持和管理解決方案。其二是PPP模式，指政府與民間社會資本合作建設，由政府承擔投資和規劃，民間社會資本負責建設和運營。此外，還有“城市大腦”模式，指通過構建城市大腦平臺，采集城市交通數據，利用人工智能等技術實現智能決策，提高城市交通的智能化水平。創新智慧交通建設模式有助于更好地整合資源，提高建設效率，建設可持續發展的交通運輸體系。

3.4 ? ?提升公眾出行服務質量

在基于5G的新一代信息技術的應用下，提升公眾出行的服務質量是一項重要且迫切需要解決的問題。一方面，5G網絡具有高速率、大帶寬、低時延等特性，可以為公眾提供更高效、快速、穩定的出行服務。另一方面，新一代信息技術還支持實時傳輸和交通數據處理，使交通管控和調度變得更加智能化。應用5G技術，可實現即時路況監測、車輛調度和安全風險預判，大幅提升出行服務的質量和安全性。此外，采用智能終端設備、移動支付等新技術，可為公眾提供更加便捷的交通出行方式，滿足公眾的個性化出行需求，提高其對出行服務的滿意度。因此，基于5G的新一代信息技術將會以提升公眾出行服務質量為導向進行應用，不斷滿足人們的實際需要。

3.5 ? ?探索新模式發展新業態

隨著5G技術的逐漸成熟和廣泛應用，交通運輸行業致力于探索新的模式和業態。5G技術將促進交通和物流行業的智能化發展，自動駕駛、智能物流網、無人機等新技術將廣泛應用于交通運輸行業中，從而提高運輸效率，減少人力成本，大幅降低物流行業的生產成本。同時，為滿足不同客戶的個性化需求，交通企業將積極探索新的商業模式和服務模式，如共享經濟、定制化服務等，創造新的業態，并為消費者營造更加豐富、便捷和舒適的出行體驗。總之，5G技術的應用將不斷推動交通運輸行業的數字化、智能化和個性化發展，促進交通行業的結構性改革和轉型，開創交通運輸行業的新未來。

4 ? ?結 ? ?語

隨著5G商用的全面鋪開，5G網絡將與交通運輸行業的各業務開展深度融合，為智慧交通的建設與發展提供強有力的信息技術支撐。本文圍繞5G網絡在交通運輸領域中的應用場景，分析了5G網絡在智能交通運營調度、車路協同道路基礎設施建設與運營、車路協同車輛駕駛輔助、車聯網等方面的應用，并對基于5G網絡的新一代信息技術在交通運輸領域應用的發展方向進行了探討，希望能夠為我國5G網絡與交通運輸行業的融合發展提供一定的理論支持。

參考文獻：

[1] 程恩旺，王凱，崔玉波．“5G+”行業應用助力智慧交通[J]．通信企業管理，2022（1）：76-77.

[2] 肖慧．新時期5G智慧交通的應用及發展[J]．運輸經理世界，2022（1）：59-61.

[3] 寧娜，李冰，王蘭紅．5G背景下山東省智慧交通發展研究[J]．無線互聯科技，2021，18（20）：5-6.

[4] 石海洋．基于5G NR車聯網通信中繼策略優化的研究[D]．哈爾濱：黑龍江大學，2021.

[5] 張春．5G技術與智慧交通應用[J]．電子技術與軟件工程，2021（7）：37-38.