“5G+智慧燈桿”在智慧城市中的應(yīng)用

劉津杰

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 智慧燈桿概述

近年來(lái)，路燈燈桿進(jìn)行了創(chuàng)新，路燈控制技術(shù)體系也進(jìn)行了相應(yīng)的改革。目前，我國(guó)許多城市已經(jīng)實(shí)施了智能路燈試點(diǎn)項(xiàng)目。大多數(shù)智能燈桿集智能照明、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布和環(huán)境感知等多種功能于一體。但是，只實(shí)現(xiàn)了各種功能在硬件上的集中，而各種功能之間的聯(lián)系較為薄弱。從硬件和系統(tǒng)軟件的分析來(lái)看，智能燈桿在硬件發(fā)展階段與系統(tǒng)層面上的智慧控制還有一定的距離。此外，由于智能燈桿功能屬于不同的政府管理部門管理，所以各個(gè)管理部門的結(jié)合與協(xié)調(diào)難度較大。在封閉的道路和類別明確的景點(diǎn)中，智能燈桿的應(yīng)用效果非常顯著。在這些采用集中管理方式的區(qū)域，智慧燈桿的各種功能能夠幫助管理者有效解決突發(fā)事件，提高管理效率。

2 智慧燈桿在智慧城市建設(shè)中的作用

目前，在相關(guān)政策指導(dǎo)下，我國(guó)一些發(fā)達(dá)城市建成了一批特色較為鮮明的智慧城市，為推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展提供了有效保障。在智慧城市的建設(shè)過(guò)程中，主要包括了物聯(lián)感知層、網(wǎng)絡(luò)通信層、計(jì)算與存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)及服務(wù)融合層和智慧應(yīng)用層等結(jié)構(gòu)。而智慧燈桿作為一種信息載體在這些不同結(jié)構(gòu)層中都有著較為重要的作用。物聯(lián)感知層主要發(fā)揮對(duì)環(huán)境空間的智能感知作用。智慧燈桿在城市中的數(shù)量較多、覆蓋范圍較廣，在其中安裝環(huán)境監(jiān)測(cè)、視頻攝像等裝置能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的環(huán)境、公共安全等數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)通信層主要由大容量高帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)以及全城覆蓋的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，借助智慧燈桿能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中光纖節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，也可以通過(guò)加設(shè)移動(dòng)通信天線作為微基站使用，特別是在5G時(shí)代，智慧燈桿可以很好地滿足基站密集設(shè)置要求。計(jì)算與存儲(chǔ)層主要為軟硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)資源的運(yùn)算、存儲(chǔ)。在智能化時(shí)代，空氣監(jiān)測(cè)、照明、智能監(jiān)控和無(wú)人駕駛等對(duì)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用的要求越來(lái)越高，許多數(shù)據(jù)都將在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行處理。在智慧燈桿中加裝多種傳感器，不僅能發(fā)揮智能燈桿的供電功能，而且能夠設(shè)置成為智慧城市重要的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)。智慧應(yīng)用層主要是對(duì)各個(gè)行業(yè)、領(lǐng)域進(jìn)行智慧整合和應(yīng)用。智慧燈桿是智慧城市中多種應(yīng)用切入路徑之一，成為了智慧城市功能的重要載體，如智能照明、智能安防、智慧交通等，因此，智慧燈桿可以成為智慧城市中的信息采集終端與便民服務(wù)終端[1]。

3 “5G+智慧燈桿”的應(yīng)用探討

近年來(lái)。隨著5G 技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，在基站建設(shè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，有效緩解了傳統(tǒng)基站重復(fù)建設(shè)、資源浪費(fèi)、成本過(guò)高等問(wèn)題，能夠更好地滿足現(xiàn)代人們對(duì)于建設(shè)集約化、景觀化基站的共識(shí)要求。在我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的戰(zhàn)略政策下，融合5G 技術(shù)建設(shè)智慧城市，成為了當(dāng)前城市發(fā)展的重點(diǎn)課題，其中“5G+智慧燈桿”的應(yīng)用成為了建設(shè)新時(shí)期智慧城市最為可行的突破口[2-3]。

3.1 智慧燈桿載體優(yōu)勢(shì)明顯

5G 網(wǎng)絡(luò)的主要頻段都是高頻段，在進(jìn)行宏微異構(gòu)超密集組網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)高流量、高峰值的速率性能。為了進(jìn)一步滿足用戶體驗(yàn)速率等性能指標(biāo)要求，需對(duì)基站間距進(jìn)行進(jìn)一步縮小，而5G 基站布設(shè)數(shù)量要求是4G 網(wǎng)絡(luò)的4～5 倍以上，同時(shí)這也是5G 網(wǎng)絡(luò)部署面臨的較大困難。在進(jìn)行智慧城市規(guī)劃與建設(shè)過(guò)程中，智慧燈桿在通電、聯(lián)網(wǎng)、廣泛布置等方面有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠有效兼顧集約與景觀性，很好地滿足了5G 基站建設(shè)及配套的需求。

1）智能燈桿具備分布范圍最廣、密度高的特點(diǎn)，能夠很好滿足5G 超密集組網(wǎng)的基站建設(shè)需求。路燈燈桿之間的距離通常是在燈桿高度3 倍以內(nèi)，約為20～30 m。5G 微基站在覆蓋范圍上受到不同功率的影響，一般來(lái)說(shuō)在功率允許范圍內(nèi)，在100～250 m之間。根據(jù)每個(gè)燈桿集成形成一套5G 系統(tǒng)，路燈桿在數(shù)量上能夠滿足三家以上的運(yùn)營(yíng)商的基站建設(shè)需求。

2）智慧燈桿中的供電系統(tǒng)設(shè)置，能夠省略5G微基站的線纜敷設(shè)環(huán)節(jié)，可大大節(jié)約施工成本與施工時(shí)間。

3）智慧燈桿是常用型市政設(shè)施，在外觀上也較為美觀和諧，對(duì)于降低電磁輻射、構(gòu)建良好社會(huì)市容風(fēng)貌有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。此外，以智慧燈桿作為5G 基站的載體，不需要進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，避免了資金與資源浪費(fèi)問(wèn)題，并有效降低了人工巡檢、管理維護(hù)等成本支出。

3.2 智慧燈桿功能發(fā)揮需要5G 基站建設(shè)為前提

目前，智慧燈桿的應(yīng)用更傾向是一個(gè)多種硬件功能拼湊而成的整體，缺乏軟件與系統(tǒng)功能方面的智慧應(yīng)用。智慧燈桿上的照明、安防、交通、市政等城市智慧模塊的功能實(shí)現(xiàn)都需要5G 網(wǎng)絡(luò)為保障。目前，可以進(jìn)行預(yù)見(jiàn)的5G 應(yīng)用場(chǎng)景主要包括三個(gè)方面：

1）增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，5G 網(wǎng)絡(luò)的下行峰值速度可達(dá)到20 Gbit/s，能夠很好地滿足許多系統(tǒng)功能要求，如在AR 增強(qiáng)與VR 虛擬等。

2）大規(guī)模機(jī)器通信的應(yīng)用，主要是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)功能的應(yīng)用，提高智慧燈桿的交互作用。

3）高可靠、低延時(shí)通信功能應(yīng)用，主要集中在人工智能、智慧交通、工業(yè)自動(dòng)化等方面。以上應(yīng)用將會(huì)對(duì)智慧城市建設(shè)與發(fā)展起到較大的推動(dòng)作用，進(jìn)一步推動(dòng)智慧燈桿軟件與系統(tǒng)的智慧化升級(jí)。由此可見(jiàn)5G 技術(shù)在智慧燈桿中的應(yīng)用極為必要，是智慧燈桿作用發(fā)揮的重要保障。

4 “5G+智慧燈桿”建設(shè)的相關(guān)對(duì)策

就當(dāng)前實(shí)際情況而言，智慧燈桿的普及度仍相對(duì)較低，雖然設(shè)置了許多試點(diǎn)，但是在規(guī)劃方面的統(tǒng)一性不足，導(dǎo)致了實(shí)施效果不明顯。換言之，智慧燈桿的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，許多功能仍然具備較大的不確定性。由此可見(jiàn)，“5G+智慧燈桿”的建設(shè)實(shí)施仍然面臨許多挑戰(zhàn)。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，即使出現(xiàn)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)并不斷完善，但是尚未形成統(tǒng)一可行的標(biāo)準(zhǔn)體系，各自為政的建設(shè)實(shí)施難以形成規(guī)模效應(yīng)，也缺乏對(duì)智慧燈桿的規(guī)范規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)，未能充分發(fā)揮“5G+智慧燈桿”的重要作用。在數(shù)據(jù)運(yùn)維管理方面，“5G+智慧燈桿”各項(xiàng)功能的發(fā)揮與不同的職能部門息息相關(guān)，而各個(gè)部門存在業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、交流溝通上的壁壘，各部門之間的利益協(xié)調(diào)難度也較大。在投資建設(shè)方面，“5G+智慧燈桿”的單桿建設(shè)需要花費(fèi)較大成本，而想要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用，投資成本較為龐大，建設(shè)、運(yùn)維等都是需要深入思考與規(guī)劃的重要問(wèn)題。

為有效解決這些問(wèn)題，必須從多方面著手。首先，在標(biāo)準(zhǔn)化制定方面加強(qiáng)對(duì)頂層設(shè)計(jì)的合理規(guī)劃，編制出臺(tái)體系化的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)技術(shù)應(yīng)用、功能規(guī)劃等進(jìn)行引導(dǎo)、促進(jìn)。同時(shí)確保標(biāo)準(zhǔn)的較好開(kāi)放性、創(chuàng)造性與前瞻性，需要深刻認(rèn)識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)體系不是一成不變的，而是需要?jiǎng)討B(tài)完善的，尤其是需要隨著技術(shù)提升發(fā)展進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整、完善。其次，在管理層方面需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)維、管理、使用的重視程度，各個(gè)部門之間需要建立形成統(tǒng)一的管控、調(diào)度組織，采用總分結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)各方需求的有效協(xié)調(diào)。最后，在進(jìn)行投資建設(shè)時(shí)需選擇合理的建設(shè)模式，采用分區(qū)域、分階段的模式進(jìn)行實(shí)施，確保設(shè)計(jì)、資源和政策等方面有較好的開(kāi)放性，充分發(fā)揮政府、運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商等多方力量，廣泛聽(tīng)取群眾意見(jiàn)，提高群眾參與度，使智慧燈桿效能得到最大化發(fā)揮。

5 結(jié)語(yǔ)

以智慧燈桿為載體的5G 基站建設(shè)有著較為顯著的優(yōu)勢(shì)，在有效解決5G 建設(shè)難題的同時(shí)，有效節(jié)約了建設(shè)成本，提高了城市運(yùn)行維護(hù)效率。

隨著“5G+智慧燈桿”應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，發(fā)揮出更大的作用，必將提升智慧城市信息化建議水平，為城市居民提供更優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。