基于5G技術(shù)的智慧城市交通系統(tǒng)探究

何勇

【摘要】 ? ?5G移動通信技術(shù)以其高數(shù)據(jù)速率、延遲降低、節(jié)約能源、降低成本的技術(shù)優(yōu)勢，正在廣泛運用與科技生產(chǎn)與日常生活應(yīng)用當(dāng)中，“5G+城市”的概念，對于國家推動城鎮(zhèn)化的創(chuàng)新發(fā)展提供了技術(shù)支撐與全新的發(fā)展背景。本文從5G通信技術(shù)運用于城市交通系統(tǒng)的理念構(gòu)思，為城市交通智能化開拓一條創(chuàng)新路線。

【關(guān)鍵詞】 ? ?5G通信技術(shù) ? ?交通系統(tǒng) ? ?城市建設(shè)

引言：

自2019年開始，5G移動通信技術(shù)的商用牌照頒發(fā)，預(yù)示我國信息化發(fā)展的新時代真正開啟了。5G相較于之前的最大不同在于，以往通信技術(shù)的優(yōu)化僅僅是基于數(shù)據(jù)帶寬的拓展，而5G已經(jīng)完成以程序為核心計算的傳統(tǒng)方式向用戶端口發(fā)展的重要突破。目前基于5G的普及程度不夠廣泛，在生活當(dāng)中的技術(shù)思路更多是技術(shù)模型，并未投入市場生產(chǎn)，但以其技術(shù)特點上的特殊優(yōu)勢，5G技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、交通技術(shù)等方向的創(chuàng)新提供了新的發(fā)展思路。

一、5G技術(shù)的概念與特點

5G移動通信技術(shù)一直作為通信行業(yè)與各個行業(yè)一直熱議的話題，基于4G技術(shù)的應(yīng)用程度已經(jīng)完成應(yīng)用于各個領(lǐng)域，對于新技術(shù)的開發(fā)一直是通信行業(yè)的研究課題;智能化移動設(shè)備的大范圍普及，導(dǎo)致移動數(shù)據(jù)的需求量增長速率逐年飛速增長，現(xiàn)有技術(shù)無法面對未來的信息化時代發(fā)展，由此，5G技術(shù)應(yīng)運而生[1]。5G技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢在于其傳輸速率快、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間短、容量大。傳輸速率快：在過去2G、3G、4G的技術(shù)特點上，都是通過基站統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行信號輸送，隨著智能設(shè)備的普及，基站的傳輸速率無法持續(xù)維持峰值工作，網(wǎng)絡(luò)長時間面臨荷載的運行模式，大大降低傳輸速率。5G重新構(gòu)建了蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的新體系，D2D技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)下，用戶在接收信號傳輸?shù)耐瑫r也在為周邊戶用提供信號傳輸，在基站的控制范圍內(nèi)合理進(jìn)行資源分配，實現(xiàn)短距離數(shù)據(jù)的直接傳遞。網(wǎng)絡(luò)延時?。含F(xiàn)在普遍應(yīng)用的4G技術(shù)上網(wǎng)絡(luò)延遲約在30-60毫秒之間，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與實時通話中會有能感受到的時間延遲存在，而5G技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)延時縮短至1ms之間，極大增加了信息傳輸間的反應(yīng)能力，而這一技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)可以滿足如遠(yuǎn)程醫(yī)療、交通自動駕駛等高精密行業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用技術(shù)的寬泛程度與潛力都將有效提升。容量密度大：5G技術(shù)超大的網(wǎng)絡(luò)容量開拓了數(shù)據(jù)傳輸通道，通過高密度的覆蓋范圍解決了同一空間內(nèi)擁擠而導(dǎo)致的信號交互影響的障礙，也對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

二、5G技術(shù)在城市交通的應(yīng)用方向

5G在技術(shù)優(yōu)勢上的特點決定了在各種行業(yè)領(lǐng)域都將有全新的應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)，如何利用科技技術(shù)為用戶生活提高生活質(zhì)量“5G+城市”的智能發(fā)展前景必然是不容小覷的，未來5G技術(shù)通過硬件更換，軟件配合多方面交互配合城市交通系統(tǒng)的發(fā)展，完成智能生活，以人為本的生活理念[2]。將從三個方面將5G技術(shù)對于交通優(yōu)化的發(fā)展趨勢進(jìn)行可行性分析，見圖1。

2.1地面交通

2.1.1自動駕駛技術(shù)

自動駕駛一直是一種創(chuàng)新的概念產(chǎn)物，因為沒有足夠技術(shù)進(jìn)行，汽車通過硬件配置人工智能系統(tǒng)，利用雷達(dá)傳感器確定前方障礙物、激光測量安全距離、GPS精準(zhǔn)定位技術(shù)交互，使得車輛在脫離駕駛員操作下，自動安全進(jìn)行行駛?cè)鐖D2。

5G技術(shù)與自動駕駛概念形成交互將切實推動自動駕駛的發(fā)展進(jìn)程，通過5G技術(shù)提高車輛對于不同路面情況進(jìn)行分析并能更快做出合理的反應(yīng)，現(xiàn)階段4G對于自動駕駛的輔助更多是通過車載雷達(dá)與攝像頭完成“看”的功能，對于雨天霧天等路面情況的處理能力大大降低，無法保證車輛在正常路面進(jìn)行駕駛的安全性，也成為了自動駕駛無法完成實際應(yīng)用的一大技術(shù)難點[3]。5G技術(shù)在這方面的技術(shù)特點則很好的彌補(bǔ)了這方面的不足，低延時的優(yōu)勢，能夠?qū)β窙r信息做出及時反饋并處以最安全合理的解決方案。自動駕駛技術(shù)需要極高的運算能力與決策要求，環(huán)境實時檢測反饋-信息處理-做出合理決策一系列環(huán)節(jié)都要在及短時間內(nèi)做出判斷，5G技術(shù)的容量密度大、超短的網(wǎng)絡(luò)延遲，配合計算機(jī)的的運算能力，實現(xiàn)“云駕駛”，將高效推動交通系統(tǒng)與車輛安全的發(fā)展。

2.1.2路況信息檢測

對于車輛駕駛，目前路況信息的主要來源是通過車內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)畸形提供，其實時的路面數(shù)據(jù)參數(shù)都是通過路面運營車輛如公共交通或出租車等車內(nèi)GPS數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，再經(jīng)過分析處理，反饋給司機(jī)，做不到實時的路面信息反饋，也無法因此優(yōu)化行車路線，影響出行質(zhì)量。通過5G技術(shù)的應(yīng)用，在重點路段裝配傳感設(shè)備，利用D2D技術(shù)與基于5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢特點，科學(xué)、合理、高效的完成路面信息的實施檢測，同時也可以減輕基站的荷載壓力，優(yōu)化民眾的出行效率。

2.2軌道交通

2020年起，我國已有40左右城市開通城市軌道交通。軌道交通的優(yōu)勢在于運載速度快、效率高、安全等特點，是未來城市交通的主要發(fā)展方向。城市軌道交通伴隨我國城市話發(fā)展，將會在更多地區(qū)實施建設(shè)，基于5G技術(shù)的優(yōu)勢也給予城市軌道交通全新的應(yīng)用理念[4]。

2.2.1列車行駛調(diào)度

在地鐵、輕軌等軌道交通運行中，調(diào)度中心需要實時與車輛建立穩(wěn)定的通信聯(lián)系，構(gòu)建安全、合理的信息傳送網(wǎng)，對于信號傳輸速度與穩(wěn)定性的要求極高。5G技術(shù)中，數(shù)據(jù)無需通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，由設(shè)備直接傳輸至設(shè)備，實現(xiàn)終端信息直接進(jìn)行傳輸。

D2D技術(shù)與5G通信技術(shù)的時效性能夠?qū)崿F(xiàn)列車之間與調(diào)度中心的交流便捷性，降低調(diào)度中心的工作負(fù)荷，更好的應(yīng)對突發(fā)情況下的多節(jié)點信息溝通不便發(fā)生的隱患。除此之外，5G的傳輸速率也能將列車運行情況通過影像實時反映給調(diào)度中心，改良監(jiān)控設(shè)備。

2.2.2公眾出行方式彈性優(yōu)化

軌道交通與地面的交通方式相比，承載能力與人員流量的集中性更嚴(yán)重，導(dǎo)致遭遇嚴(yán)重的出行高峰時間段，發(fā)生階段性擁堵問題，當(dāng)我們乘坐軌道交通時，經(jīng)常會發(fā)生進(jìn)站時間過長、安檢排隊效率低、買票擁堵的情況影響出行體驗。在實際處理中，大型換乘站點或市中心商業(yè)區(qū)等集中地區(qū)，客流量在同一時間是有所差異的，用戶無法第一時間獲取此類信息導(dǎo)致平白浪費出行時間，如何高效合理分配各進(jìn)站口高峰期間的人員分配，成為解決公眾出行擁堵的優(yōu)先條件。5G技術(shù)中的CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）可以合理為這一難點提供處理思路與技術(shù)支撐。

CDN作為一種短距離的信息分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用運算考量各個站口之間的負(fù)載狀況與狀態(tài)，用戶通過5G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取就近人流較為流通的站點進(jìn)行乘坐，合理高效選擇出行方式，彈性利用交通系統(tǒng)，優(yōu)化出行效率。

2.2.3設(shè)備維護(hù)的智能化

針對與軌道交通的系統(tǒng)，定期的設(shè)備優(yōu)化與維護(hù)是保證地鐵運行效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，軌道交通的路線較長、設(shè)施分布分散、勘測環(huán)境復(fù)雜等隱患因素較多，人工巡檢的方式采集數(shù)據(jù)費時費力，仍有檢驗隱患存在。通過5G技術(shù)配合硬件對軌道各個節(jié)點安置監(jiān)控系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高效性可以實現(xiàn)全天候、全面的數(shù)字化監(jiān)控模式，減少人力消耗，提高維護(hù)效率的同時，減少人工檢測的隱患。軌道交通設(shè)備的參數(shù)也將同步上傳至云端實現(xiàn)全面檢測，優(yōu)化軌道交通的安全性。

2.3交通輔助系統(tǒng)

現(xiàn)代化城市建設(shè)的核心是基于“高效、智能、以人為本”的理念上，5G的數(shù)據(jù)運算與收集系統(tǒng)加持下，將逐步過渡到人工智能邏輯，利用5G構(gòu)建完整的交通輔助網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同城市運轉(zhuǎn)與居民出行將走向大數(shù)據(jù)化時代，面對當(dāng)下4G的通信技術(shù)，5G時代要依靠多節(jié)點數(shù)據(jù)接入，構(gòu)建自組織網(wǎng)絡(luò)。例如，通過交通信號系統(tǒng)，確定車流量大小，智能調(diào)節(jié)紅綠燈時間，減少車輛擁堵。建立緊急服務(wù)優(yōu)先處理級別，如救護(hù)車，消防以及出警行為。通過數(shù)據(jù)制定最優(yōu)化路線，并實時匯報路面狀況，縮小信息延遲。

5G將通過結(jié)合大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能照明、電網(wǎng)與交通系統(tǒng)，依照不同時段人流量的多少以周邊用戶數(shù)量合理安排照明亮度與時間長短，必免能源的消耗，為我國可持續(xù)發(fā)展理念做出有效支撐。

三、結(jié)束語

5G時代是未來必然到來的時代趨勢，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?，市民的生活選擇與品質(zhì)都將進(jìn)入新的時代。5G的技術(shù)切實的可以應(yīng)用在多項智能領(lǐng)域，包括AI人工、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)化信息處理、云端計算與儲存以及諸多尚未被開發(fā)的科技領(lǐng)域，都將加速“5G+城市”的新時代發(fā)展，與城市建設(shè)步伐。5G技術(shù)目前階段的應(yīng)用大多處于理念階段，未能大規(guī)模投入建設(shè)。但當(dāng)逐漸將5G的應(yīng)用大規(guī)模推廣開來后，通過5G網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用，自動輔助駕駛、路況安全反饋、軌道交通效率優(yōu)化、智能出行等切合我們實際利益的應(yīng)用將會優(yōu)化國家的生活品質(zhì)。未來就會有更多嶄新的科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)在我們的生活內(nèi)。運用科技技術(shù)，提高生活質(zhì)量，促進(jìn)國家發(fā)展進(jìn)程。

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

[1]孫創(chuàng).基于5G無線通信技術(shù)的城市軌道交通信息傳輸系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制， 2021，29 （03）：234-237+247.

[2]韓婷.5G通信下的智媒發(fā)展：技術(shù)原理、典型應(yīng)用與影響探析[J].教育傳媒研究，2021（02）：24-28.

[3]鐘志文.基于5G技術(shù)的智慧城市交通系統(tǒng)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（21）：26-27.

[4]沈映春，張馨心.基于5G技術(shù)的智慧城市交通系統(tǒng)探究[J].科技智囊，2020（02）：57-59.