基于5G技術(shù)的智慧城市交通系統(tǒng)分析

鐘志文

（珠海大橫琴道路信息發(fā)展有限公司 廣東省珠海市 519031）

2020年開始，5G 技術(shù)開始全范圍推廣，相較于前幾代通信技術(shù)體系，5G 技術(shù)將優(yōu)化程序運(yùn)算中心，以保證物聯(lián)效果最優(yōu)化。將5G 技術(shù)應(yīng)用在智慧城市發(fā)展中也是踐行以人為本發(fā)展理念的關(guān)鍵舉措。

1 5G技術(shù)應(yīng)用在智慧城市交通系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

5G 技術(shù)將建立虛擬化、網(wǎng)絡(luò)切片化和邊緣計(jì)算模式，依據(jù)場(chǎng)景完成單載波寬帶數(shù)值的變化，建立更加完善的技術(shù)評(píng)估模式，最大化提升物聯(lián)時(shí)效性和可靠性。對(duì)比4G 技術(shù)，5G 技術(shù)的傳輸速率更快、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延更小且容量密度更大。隨著IMT-2020（圖1）目標(biāo)的落實(shí)，5G 技術(shù)應(yīng)用范圍也在擴(kuò)大，對(duì)應(yīng)的影響力也越來越廣泛，能有效借助移動(dòng)性特點(diǎn)提升服務(wù)質(zhì)量。

（1）5G 技術(shù)在部分場(chǎng)景環(huán)境中能支持20Gbit/s 的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率，并且多數(shù)用戶都能體驗(yàn)到100Mbit/s 的寬帶速率，這就使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗大幅度降低，最大化的提升人們網(wǎng)絡(luò)通訊的體驗(yàn)快感[1]。

（2）5G 技術(shù)支持的運(yùn)行模式中無線往返的延遲不足1ms，并且支持500km/h 的高移動(dòng)性服務(wù)功能，在增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器通信以及超可靠低延遲通信環(huán)境中具有非常突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打造更加合理且高效的通信技術(shù)平臺(tái)[2]。

（3）5G 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中要能以波束賦形的方式進(jìn)行電磁波定向收束操作，這就有效提升了信息傳輸?shù)闹赶蛐院蜏?zhǔn)確性，最大化的提高信息傳輸?shù)街付ńK端設(shè)備的效率，優(yōu)化管理效果和信號(hào)處理模式。也就是說，在密度較高且覆蓋范圍處于廣域空間的環(huán)境中，能最大化的減少信號(hào)受到干擾的幾率，提升信息傳輸?shù)木C合質(zhì)量。

綜上所述，5G 技術(shù)以其跨越物理層和MAC 層的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了無線通信技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)，更準(zhǔn)確的建立了良好的無線通信系統(tǒng)，將其應(yīng)用在智慧城市交通系統(tǒng)中，能發(fā)揮簡(jiǎn)化信令設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，更好地提升信息和數(shù)據(jù)的覆蓋性，保證信息回傳和分析工作更加合理。

2 5G技術(shù)應(yīng)用在智慧城市交通系統(tǒng)的建議

為了全面推動(dòng)智慧城市交通系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，要融合5G 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，順應(yīng)智慧城市數(shù)字化、智能化以及可持續(xù)性發(fā)展的要求，保證技術(shù)要點(diǎn)和環(huán)節(jié)都能更加貼合車輛網(wǎng)通信需求，從而建立軟件體系、硬件設(shè)施并行的智慧交通運(yùn)維管理框架模式。與此同時(shí)，5G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)模式下也要將交通管理規(guī)劃、路線配置優(yōu)化、設(shè)備安裝使用規(guī)劃等結(jié)合在一起，有效建立更加和諧且完整的智能城市交通系統(tǒng)控制模式，從而發(fā)揮信息數(shù)據(jù)共享的作用，滿足人們出行要求，為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和智慧城市的進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

2.1 5G技術(shù)應(yīng)用在智慧城市地面交通體系

對(duì)于城市發(fā)展而言，地面交通體系的運(yùn)行質(zhì)量非常關(guān)鍵，也是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要指標(biāo)，因此，為了滿足智慧交通建設(shè)的基本需求，就要充分落實(shí)5G 技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，借助技術(shù)方案進(jìn)行對(duì)應(yīng)人口數(shù)量的分析和車輛的實(shí)時(shí)性監(jiān)控，為人們出門規(guī)劃最優(yōu)路線，從而減少擁堵和不安全因素。

圖1：5G 技術(shù)特點(diǎn)示意圖

圖2：D2D 鏈路信息處理

（1）在地面交通系統(tǒng)中應(yīng)用5G 技術(shù)時(shí)，實(shí)時(shí)性信息監(jiān)測(cè)和路況監(jiān)控十分關(guān)鍵，傳統(tǒng)的路況分享平臺(tái)是車載導(dǎo)航系統(tǒng)和道路交通廣播等，能有效進(jìn)行最優(yōu)化路徑的規(guī)劃，從而保證出行效率滿足具體要求。其主要的應(yīng)用方式就是對(duì)應(yīng)終端進(jìn)行浮動(dòng)車輛數(shù)據(jù)的收集，借助車載GPS 就能有效將數(shù)據(jù)上傳到核心中心庫，從而完成數(shù)據(jù)的加工、數(shù)據(jù)的階段性處理以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性傳輸。而在推進(jìn)5G 技術(shù)的過程中，要將5G 技術(shù)和路況監(jiān)測(cè)平臺(tái)融合在一起，建立高效性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，從而減少基站運(yùn)行中的壓力，也能最大化提升實(shí)時(shí)性響應(yīng)速度，大范圍降低汽車運(yùn)行中的閑置時(shí)間，便于公眾出行[4]。

（2）自動(dòng)駕駛技術(shù)。5G 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)將大幅度推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，主要是依據(jù)其精確的感知水平，在4G 時(shí)代，自動(dòng)駕駛因?yàn)樾畔@取方式是雷達(dá)和攝像頭的感知信息，這就會(huì)受到一些不可抗力的天氣因素影響。而5G 技術(shù)的低延時(shí)性大大優(yōu)化了相應(yīng)問題的處理效果，能在準(zhǔn)確進(jìn)行周圍環(huán)境檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上建立反饋系統(tǒng)，從而更好地推進(jìn)汽車和外部環(huán)境的信息交互進(jìn)程。因?yàn)樽詣?dòng)駕駛本身對(duì)于運(yùn)算效率和決策系統(tǒng)執(zhí)行力要求較高，利用5G 技術(shù)就能更好地維持決策鏈的完整性和準(zhǔn)確性[5]。

2.2 5G技術(shù)應(yīng)用在智慧城市軌道交通體系

對(duì)于智慧城市發(fā)展而言，城市交通系統(tǒng)不僅包括城市內(nèi)的道路交通，軌道交通的發(fā)展和進(jìn)步也非常關(guān)鍵。據(jù)報(bào)道，截止到2020年年初，我國已經(jīng)有40 多個(gè)城市落實(shí)了較為完善的城市軌道交通服務(wù)平臺(tái)，不僅大大降低了污染問題，也搭建了更高效、運(yùn)量更大、更安全的交通結(jié)構(gòu)，為智慧城市發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2.1 列車

為了保證列車運(yùn)行的安全性和可靠性，要在列車運(yùn)行期間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性匯總，建立列車和數(shù)控調(diào)度中心的合理性聯(lián)系，在維系通信聯(lián)系基礎(chǔ)上維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的高效操作效率?；?G 技術(shù)建立的通信體系和運(yùn)行模式能最大化提升工作水平，借助D2D 完成設(shè)備到設(shè)備的技術(shù)處理。所謂D2D（圖2）就是突破4G蜂窩用戶中要借助基站實(shí)現(xiàn)用戶互聯(lián)的技術(shù)體系，能實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)用戶的直接互聯(lián)，融合了兩種通信模式切換處理的可能性。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，D2D 支持列車和數(shù)控中心在信息傳輸管理的基礎(chǔ)上，建立“列車-列車”、“列車-次級(jí)信息中心”的兩種鏈路信息傳輸模式，為緊急情況下多節(jié)點(diǎn)信息交互提供了最佳保障。

2.2.2 公眾出行

在智慧城市交通系統(tǒng)建立的過程中，軌道交通無論是運(yùn)行承載力還是人員集散能力都更加具有優(yōu)勢(shì)，盡管能提高便捷性，卻也增加了人員密集程度，尤其是在上下班高峰期，人員進(jìn)站上車難、安檢工作難以及購票隊(duì)伍長(zhǎng)等問題也逐漸凸顯出來。為了保證其運(yùn)行效率和安全性更貼合實(shí)際需求，要融合5G 技術(shù)建立對(duì)應(yīng)的信息處理體系，確保資源利用率更高效且出行體驗(yàn)更舒適[6]。

主要是應(yīng)用CDN 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)節(jié)，建立近距離內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)模式，利用綜合分析和評(píng)估計(jì)算范式對(duì)各個(gè)端點(diǎn)的載荷數(shù)據(jù)以及連接狀態(tài)予以實(shí)時(shí)性分析，確保用戶能獲取最近信息和數(shù)據(jù)引導(dǎo)。也就是說，5G 技術(shù)支持對(duì)應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)站口客流量數(shù)據(jù)的估測(cè)和分析，確保能為出行市民提供更加具有彈性的備選方案，從而優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量，提升人們公眾出行的舒適度。綜上所述，利用5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的運(yùn)行體系和實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)集匯總平臺(tái)，最大化的提高了資源的利用效率，避免擁堵問題，也能創(chuàng)設(shè)良好的出行空間。

2.2.3 智能監(jiān)控

對(duì)于軌道交通工作而言，除了人員疏通外，設(shè)備的常規(guī)化管理也非常關(guān)鍵，只有踐行定期的維護(hù)保養(yǎng)工作，才能最大化的降低設(shè)備運(yùn)行中的安全隱患，從而一定程度上提高出行的安全性。但是，因?yàn)檐壍澜煌ù嬖谠O(shè)施分布較為廣泛、線路較長(zhǎng)且具體設(shè)備勘測(cè)空間復(fù)雜的問題，傳統(tǒng)的人力巡檢會(huì)大大增加資源浪費(fèi)幾率。而利用5G 技術(shù)體系支持的監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能有效建立大容量和搞寬帶的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析模式，依據(jù)技術(shù)流程和要求實(shí)現(xiàn)全方位的數(shù)字化智能分析機(jī)制。

5G 技術(shù)在推動(dòng)交通系統(tǒng)智能化發(fā)展的基礎(chǔ)上，有效改革了傳統(tǒng)的巡檢機(jī)制，利用數(shù)控中心進(jìn)行傳感器信息的采集和匯總，就能更好地評(píng)估設(shè)備的實(shí)際使用狀態(tài)，從而結(jié)合相應(yīng)情況落實(shí)對(duì)應(yīng)的檢修處理方案，避免設(shè)備出現(xiàn)異常[7]。

2.3 5G技術(shù)應(yīng)用在智慧城市交通輔助體系

在智慧城市發(fā)展進(jìn)程中，秉持的是“以人為本”的管理理念，5G技術(shù)的應(yīng)用最大化提高了信息采集和信息處理模式的和諧效果，將程序性平臺(tái)運(yùn)算體系推向人工智能邏輯分析平臺(tái)運(yùn)算體系，減少了人工浪費(fèi)，也為運(yùn)算分析工作的全面進(jìn)步創(chuàng)設(shè)了良好的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智慧城市交通系統(tǒng)的全面發(fā)展。

（1）5G 技術(shù)輔助智慧城市交通系統(tǒng)建構(gòu)完整的交通輔助運(yùn)行體系，利用自組織網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式，有效進(jìn)行多節(jié)點(diǎn)無線接入的管理和環(huán)節(jié)控制，保證綜合信息管廊建設(shè)工作能滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行方案。一方面，能結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)檢索并匯總可能存在的問題，借助預(yù)警機(jī)制及時(shí)檢索運(yùn)行趨勢(shì)。另一方面，應(yīng)用技術(shù)的同時(shí)采取主動(dòng)運(yùn)維的方案，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題并率先完成維護(hù)管理，保證了運(yùn)行效果。例如，對(duì)于交通突發(fā)事件的危機(jī)管理工作，借助5G 技術(shù)就能將現(xiàn)場(chǎng)和緊急服務(wù)中心、交通管理系統(tǒng)予以實(shí)時(shí)性連接，從而采取緊急服務(wù)車輛優(yōu)先處理等級(jí)，確保能為車輛運(yùn)行規(guī)劃出最優(yōu)路線，保證行駛車輛反饋信息匯總的合理性[8]。

（2）5G 技術(shù)還能對(duì)智慧交通系統(tǒng)中一些輔助設(shè)施進(jìn)行智能化管理，確保其能結(jié)合實(shí)際情況完成對(duì)應(yīng)工作，且滿足節(jié)能降耗的指標(biāo)要求。其中，道路兩側(cè)照明系統(tǒng)依托5G 技術(shù)進(jìn)行智能化照明管理也具有重要的時(shí)代價(jià)值，真正意義上實(shí)現(xiàn)了智能照明系統(tǒng)、智能電網(wǎng)系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的智慧城市運(yùn)行模式。例如，路燈系統(tǒng)可以結(jié)合天氣因素、車流量、行人數(shù)量等進(jìn)行照明的自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)路燈的照明時(shí)長(zhǎng)以及照明強(qiáng)度予以控制，不僅僅能提升能源的利用率，還能創(chuàng)設(shè)良好的出行環(huán)境，減少交通系統(tǒng)運(yùn)行壓力，共同維護(hù)智慧城市發(fā)展規(guī)劃。

3 結(jié)束語

總而言之，在5G 技術(shù)大范圍推廣的時(shí)代背景下，5G 技術(shù)融合在智慧交通系統(tǒng)中，能更好地完善人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，為城市交通便捷化服務(wù)的全面升級(jí)提供保障，形成可行性更高、更安全、更高效的城市交通運(yùn)行平臺(tái)，使得人們能在交通出行時(shí)獲取更加愉悅的出行體驗(yàn)。