5G移動通信技術在智慧交通中的應用研究

荊林朋、竇志偉、朱樹青

（1.濟南市規劃設計研究院，山東 濟南 250000；2.山東高速軌道交通集團有限公司益羊鐵路管理處，山東 濰坊 262610）

0 引言

5G 移動通信技術是信息時代的技術產物，被用于多個行業的管理工作中，具有輔助人工進行自動化管理的優勢。在深入推進智慧交通與管理體系的道路上，5G 移動通信技術作為重要的技術資源，用于強化智慧交通管理的實施力度以及優化管理工作方法，可有效避免人為管理因素對交通管理與建設造成的影響。為此，深入研究智慧交通的5G 移動通信技術體系，成為現階段交通行業需要重視的工作任務，管理過程需要以多元化的技術資源為基礎，才能夠不斷增強5G 移動通信技術體系在智慧交通中的適配性。

1 5G 移動通信技術在智慧交通中的應用優勢

1.1 有利于幫助打造高水平的智慧交通服務

智慧交通服務中包含自動化駕駛、遠程啟動操控等服務功能，通過將這些服務功能應用到現階段的道路交通中，有利于大幅度提高道路交通的便捷性以及規避道路交通中的安全風險。而通過將5G 移動通信技術應用到智慧交通中，能夠有效優化交通服務功能的實施效果，使智慧交通服務更加可靠，還能擴大智慧交通服務的適用范圍。在5G 移動通信技術的幫助下，現階段交通體系能夠廣泛應用人工智能以及新一代通信技術來改善其交通運輸模式，使交通運輸的管理過程更加協調。例如，在5G 移動通信技術的應用下，智慧交通中的無線寬帶傳輸網絡也就應運而生，該技術的應用能夠在交通網絡中起到傳輸大容量信息的作用，突破地理條件對交通信息傳輸帶來的限制，為交通管理及管控工作提供技術支持。通過依托5G 移動通信技術，各地區交通網絡能夠以信息采集系統為基礎，研發出更多用于智慧交通的行車信息服務平臺，從而實時監測各個路段的車流量、車流平均速度以及停車區域資源等信息，實現交通信息的網絡化與共享化。因此，在全面普及5G 移動通信技術的背景下，智慧交通中的服務功能將會逐漸完善，并且成為改善現階段智能交通管理的必備條件，為提高道路交通服務水平奠定基礎[1]。

1.2 有利于幫助轉變道路交通方式與方法

在傳統道路交通與通行管理模式下，大眾的道路交通方式普遍較為單一，對于道路交通中的信息采集、交通控制方法存在一定的局限性。為了突破傳統交通通行模式的限制，各地區在落實智慧交通服務的基礎上，應用5G 移動通信技術來改進道路交通的方式與方法，不僅能夠極大地提高道路交通的整體效率，還能夠使道路交通更加規范，從而避免一些不必要的交通風險。在道路交通監管方面，采用5G 移動通信技術的智慧交通系統能夠實現24h 道路不間斷監測，并且自動收集具有參考價值的道路交通信息。比如，杭州蕭山地區試行的5G 智慧交通技術被廣泛應用到交通行業中，交通用戶可以通過智慧交通中的車輛識別、高清電視等技術，收集通行路段的交通動態信息，并且由系統為交通用戶提供具有參考意義的變道或擇路信息，保障用戶在道路交通中的通信效率。而在車輛通行控制方面，為了突破傳統交通模式中單一化人為操作的通行方法，5G 移動通信技術下的智慧交通已經能夠實現初步的車路協同控制，并且利用自動駕駛來代替人工駕駛，保障道路交通的安全與效率。比如，裝載有傳感器設備的智能汽車能夠根據云端數據提供路線導航，由駕駛者根據導航信息選擇需要的高精地圖信息，由車載定位系統進行自動化導航與半自動化駕駛，而這種技術是無人駕駛模式的基本雛形，現已被廣泛應用到道路交通的控制領域中，解決車輛行駛與停車中存在的難題[2]。

1.3 有利于強化道路交通安全

在打造智慧交通系統的過程中，5G 移動通信技術及無線寬帶能夠作為智慧交通系統開發中的技術鏈，結合泛信息化、網絡技術、人工智能及傳感技術等對道路交通進行有效控制，在保障道路交通效率的同時，提高道路交通的安全系數。從技術功能來看，5G移動通信技術下的智慧交通系統能夠實現綜合化管理因素的有效聯動，并配合信息技術、數據化通信技術、傳感技術等，實現道路交通中行人、車輛及路網的密切配合，使每一位參與道路交通的駕駛者，都能夠按照正確的交通路線通行，避免人為主觀因素造成的道路交通安全隱患。通過采用智慧交通系統下的各種交通監控及管理設備，有利于降低不文明、不規范交通行為的發生，提高城市交通的安全系數。例如，在余姚市落實智慧交通管理體系中，部門采取“智慧眼、智能噪聲檢測”等信息系統，對城東路等多條路線進行道路安全檢測，這一類設備能夠針對行人、機動車或非機動車的交通危險行為進行自動警示。而從該地區智慧交通系統的應用效果來看，智慧交通系統大幅度緩解當地道路交通擁堵的情況，減少交通危險行為的發生頻率，為維護道路交通安全奠定堅實基礎[3]。

2 5G 移動通信技術融入智慧交通的工作挑戰

2.1 智慧交通發展失衡

智慧交通在不同地區的普及程度存在顯著差異，這就造成不同地區對全面落實智慧交通的關注度、政策實施力度有所不同，一些中小型城市道路交通對智慧交通管理的需求普遍偏低，影響智慧交通協同5G移動通信技術在交通管理中的應用。以智慧交通項目在各地區的占比情況為例，2020 年以來，華東地區智慧交通項目的占比達到全國的約32%，而同期華中及東北地區則僅有不到10%的項目數量占比，從中可以看出，由于智慧交通項目在各地區的投入力度不均，影響了智慧交通在部分地區交通管理中的普及，也不利于在智慧交通中融入全新的5G 移動通信技術體系[4]。

2.2 智慧交通技術受限

在推動5G 移動通信技術融入智慧交通的過程中，技術水平決定著智慧交通管理與系統服務的質量，由于現階段5G 移動通信技術在智慧交通系統建設中的應用并不成熟，造成智慧交通系統的建設缺少完善的技術構架，從而不利于展現5G 移動通信技術在智慧交通中的應用效果。在智慧交通系統協同作業方面，智慧交通系統中涉及多項設備與管理系統，需要有不同的工作人員協同參與到系統的管理中，才能夠優化智慧交通系統的使用效果。然而，智慧交通中的交通工程、監控系統、智能交通系統等在缺少調度方案的背景下，車端、路側端以及云端無法在管理技術的支持下實現信息互通，造成智慧交通在部分領域中管理與控制的局限性，不利于發展5G 移動通信技術下的智慧交通網絡。而從智慧交通在真實交通場景中的使用現象來看，交通中參與者數量多、路況隨機性較強等因素都會增加智慧交通系統的數據計算內容，從而使智慧交通系統對公路交通的調度效率影響較大，造成管理與控制過程中的技術延遲。

3 5G 移動通信技術融入智慧交通的工作辦法

3.1 選擇高效率5G 網絡系統輔助交通管理

為了體現5G 移動通信技術在智慧交通管理中的應用優勢，相關部門必須選擇高效率的5G 網絡系統及設備組，改善智慧交通系統的運行構架，發揮設備的信息化性能，改善智慧交通系統的應用效果。對此相關部門應著重考慮峰值速率較快、頻譜效率較高的5G 移動通信網絡作為智慧交通系統的運作核心，發揮其超大網絡容量、廣域覆蓋性的優勢，對各路段的交通進行監控與管理。如表1 所示，通過對比5G 移動通信網絡與4G 移動通信網絡不難發現，選擇5G 移動通信技術更能夠滿足智慧交通網絡的運行需求，而其高速率、低延遲的特點必然能夠實現多點、多天線的協同組網，從而應對不同情況下的交通網絡管理。而通過以5G 無線寬帶為智慧交通網絡建設的技術鏈，相關部門需要協同人工智能、“互聯網+”、泛信息化、自動化控制、傳感等技術，分別對交通工程、監控系統、智能交通平臺及智慧交通進行全方位改造，使地區路網通道的協同性能夠在多元化技術的幫助下有所增強，確保5G 移動通信技術切實成為構建智慧交通體系的關鍵技術核心。

表1 5G 移動通信網絡與4G 移動通信網絡在協同組網中的性能對比

3.2 創新智慧交通系統的表現形式

在推動5G 移動通信技術融入智慧交通的過程中，相關部門必須發揮出5G 移動通信技術資源的優勢，打造出能夠符合不同交通管理需求的管理形式，以此來滿足建設多元化智慧交通體系的需求。在構建智慧交通系統主動模式的過程中，相關部門應同時實現交通應急與安全的聯動管理，具體做法為：首先，將5G 移動通信技術作為交通信息采集的重要通道，并以此為依據，打造出能夠用于智慧交通的交通信息服務平臺。這樣一來，交通者與管理者均可在使用智慧交通系統的過程中受益，通過與智慧交通系統聯動的車載互聯終端，獲取精準的道路車流量、停車地點資源等數據。其次，以5G 移動通信技術為核心的智慧交通還可以移動互聯為基礎，打造出具有綜合性特征的交通智能服務體系。比如，通過以5G 移動通信技術中的物聯網技術為基礎，打造出基于電子收費系統功能的車輛計費服務系統，借助該系統來完成道路車輛識別、道路路徑識別、車輛計重等一系列作業，并通過車路協同服務系統來為參與交通的人員提供交通信息，保障出行效率。最后，在5G 移動通信技術的幫助下，智慧交通系統可以打造出具有精準感知與智能化調控功能的系統配置，用于執行車輛識別、路情檢查、氣象監測及地磁感應等一系列作業。

4 5G 移動通信技術融入智慧交通的應用趨勢與建議

4.1 “5G+車聯網”技術的應用趨勢與建議

為了利用智慧交通系統實現當前道路交通中的車路協同化，相關部門要發揮出5G 移動通信技術的資源優勢，打造出用于管理路況與交通的信息端及系統，推進智慧交通的發展。在此過程中，全面推進5G移動通信技術協同車聯網的建設戰略成為智慧交通建設的首選。在系統設備的選擇上，5G 移動通信技術下的智能車載單元、智能路測單元等能夠應用到車路協同管理中，在此基礎上，智慧交通系統分別完善車載系統、路側系統與通信平臺，最終才能實現車路協同管理技術的閉環，保障多端的信息管道交流與互通，改善智慧交通系統下的車路協同管理效果。為了應對真實交通場景下的管理難題，車路協同管理需要在車聯網的背景下完成車載操作系統的設計，確保車輛能夠與智慧交通系統實現兼容。以北京順義小營鎮的智能網聯汽車試驗為例，通過在車聯網中采用具有先進控制性能的傳感系統及OS，能夠確保車輛的智能傳感設備、ECU 以及芯片組能夠實現與智慧交通系統的有機互通，使系統能夠自動應對復雜的道路計算信息，以及具備相當的數據處理能力。

4.2 “5G+邊緣計算”技術的應用趨勢與建議

在高水平智慧交通系統的建設過程中，5G 移動通信技術、人工智能技術及邊緣計算等新技術都能夠加入系統的構建中，使智慧交通系統能夠形成“5G+邊緣計算”的技術模式，使智慧交通的應用更加成熟。首先，通過在公路網絡中建設智慧交通監測點，并且利用監測點中的邊緣人工智能計算機，實現對車輛監控、車流量記錄等工作的自動實施，無須由智慧交通系統云端執行管理操作。在這樣一種技術的幫助下，邊緣計算能夠代替云計算融入智慧交通的管理中，大幅度提高交通數據處理與分析的工作效率，真正實現管理與監控的協同化發展，打造出智慧交通下的高質量協同服務。其次，在道路路側部署邊緣AI 計算機，交通管理部門才能通過傳感設備收集交通數據，監控各個路段的車流量及通行情況，實現車輛管理、信息服務等的集約化，降低交通管理中的成本投入。

5 結語

總體來說，通過在智慧交通各個領域全面普及5G移動通信技術，確實能夠為打造完善的智慧交通系統提供充足的技術支持，改善現階段交通智能路網以及公共交通系統發展的不足之處。因此，在繼續推進智慧交通建設中，各部門需明確5G 移動通信技術的技術優勢，不斷聯合多元化的技術方法，改進現階段智慧交通管理及管控作業的工作方式，打造出高效化、安全化以及智能化的道路交通智能系統，從而為提升地區交通水平提供良好的管理服務。