通信技術與智慧交通融合發(fā)展路徑的探索

符宣博

中移建設有限公司海南分公司，海南 海口 570000

0 引言

5G通信技術主要是在4G通信技術基礎上發(fā)展而來的，表現(xiàn)出頻帶利用率高、數(shù)據(jù)傳輸速率高和通信性能強等特點，通過將該技術應用到智慧交通中，不僅可以確保智慧交通網(wǎng)絡變得更加穩(wěn)定化、高效化，使得智慧交通功能更加多樣化、強大化，還能為人們提供良好的交通出行體驗。所以，如何促使5G通信技術與智慧交通融合發(fā)展是技術人員必須思考和解決的問題。

1 城市交通網(wǎng)絡現(xiàn)狀

1.1 車地通信受限

對于地鐵車載視頻而言，通過將該視頻應用到城市交通指揮中心，可以為所有列車提供重要的數(shù)據(jù)支持，同時，還能保證協(xié)助調(diào)查分析結(jié)果的精確性和真實性?，F(xiàn)階段，石家莊地鐵成功完成三條線路的開通，其中，1號線和3號線所對應的乘客信息系統(tǒng)主要利用了專網(wǎng)頻譜，該頻譜的帶寬為10MHz，單個列車所上傳的視頻圖像僅僅達到兩路。2號線所對應的乘客信息系統(tǒng)主要選用了WLAN IEEE 802.11ac技術[1]，車載實時圖像主要出現(xiàn)了卡頓、不暢等問題，導致車廂內(nèi)視頻僅僅能呈現(xiàn)2-4線路路況信息，同時，難以保證錄像回傳的有效性和實時性，僅能采用人工拷貝的方式進行實現(xiàn)，嚴重影響了數(shù)據(jù)的采集和處理效率和效果。

1.2 應急通信難度大

一旦出現(xiàn)緊急事故，需要結(jié)合現(xiàn)場情況，利用所搭建好的無線攝像設備，對事故整個過程進行實時監(jiān)控，同時，還要對臨時影音通信設備進行布置，并與站外工作人員進行無線通信，確保應急指揮工作能夠有效開展。目前，以“石家莊地鐵”為例，該地鐵乘客信息系統(tǒng)所獲得帶寬相對較低，達到了10MHz，存在帶寬嚴重不足問題[2]。此外，對于專用無線通信系統(tǒng)而言，所使用的頻段僅僅為800MHz，難以滿足多路終端視頻傳輸需求，導致應急保障措施存在一定的局限性，此時，工作人員在與現(xiàn)場聯(lián)絡期間，只能借助對講機，嚴重影響了互通效果。

1.3 智慧列車狀態(tài)監(jiān)測需求增大

列車智能化進程不斷加快，需要將采集好的列車狀態(tài)數(shù)據(jù)實時、有效地傳輸?shù)街付ǖ暮笈_系統(tǒng)中，便于相關人員采用在線監(jiān)控的方式，對列車狀態(tài)進行實時監(jiān)控，保證列車運行的可靠性和安全性。目前，列車車廂通常為8節(jié)，需要將大量的傳感器安裝和固定到運行監(jiān)測系統(tǒng)中，以實現(xiàn)對海量信息數(shù)據(jù)的高效化傳輸[3]。但是，由于受到帶寬限制，大量數(shù)據(jù)上傳難以達到大面積覆蓋。在未來領域中，隨著5G通信網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展，列車管理系統(tǒng)的運行速率得以大幅度提高，通過對列車相關存儲數(shù)據(jù)進行高效化、實時化傳輸，可以最大限度提高列車的智能化運行水平。列車運行狀態(tài)監(jiān)測連接示意圖如圖1所示。

圖1 列車運行狀態(tài)監(jiān)測連接示意圖

2 5G通信技術優(yōu)勢與發(fā)展

5G（中文全稱為“第五代移動通信技術”）作為一種先進、新型的移動通信技術，有效地融合和應用了天線陣列技術、端對端通信技術、邊緣計算技術等多種先進技術，具有超高速、低時延、高安全等特點，并向物聯(lián)網(wǎng)時代方向不斷邁進。另外，5G通信技術應用場景主要集中體現(xiàn)在以下幾個方面。①超高速場景。在這一應用場景中，可以更好地滿足智慧交通系統(tǒng)的通信需求，提高狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的傳輸效率和效果[4]，確保高速列車能夠穩(wěn)定、可靠地運行。②高安全、低時延。確保網(wǎng)絡通信變得更加實時化、高效化、便捷化，確保通信穩(wěn)定性和可靠性得以大幅度提高。③物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務場景。在該應用場景中，可以確保各個大型通信設備之間能夠建立良好的連接關系，便于人們能夠更好地參與到通信事件中，確保溝通交流的同步性、便捷性和高效性，以起到萬物互聯(lián)的作用[5]。與4G通信技術相比，5G通信技術的突出優(yōu)勢是傳輸速率高，高達10Gb/s，大約是4G通信技術的百倍。同時，該技術還表現(xiàn)出信息容量大、資源利用率高、安全可靠性高等特點，通過將該技術應用到智慧交通中，可以很好地滿足城市交通通信需求。

3 5G通信技術與智慧交通融合發(fā)展路徑

為了促使5G通信技術更好地應用到智慧交通領域中，極大地提高乘客的出行體驗，技術人員要采用一系列的方法與措施，促使5G通信技術與智慧交通融合發(fā)展，具體措施如下。

3.1 建立主動模式交通應急聯(lián)動系統(tǒng)

在5G通信技術的應用背景下，通過完成對主動模式交通應急聯(lián)動系統(tǒng)的設計和研發(fā)，可以確保交通信息能夠高效、安全地傳輸和共享，從而提高智慧交通運行性能。另外，該系統(tǒng)在實際運行中，通常會涉及到交通信息采集環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，通過完成對大量的信息數(shù)據(jù)的獲取和整理，借助大數(shù)據(jù)分析技術，完成對重要信息的分析和處理[6]，從而形成相應的實踐報告，在此基礎上，將各個領域的信息數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸?shù)较鄳男畔⒎障到y(tǒng)中。信息服務系統(tǒng)具有跨平臺運行特點，利用該系統(tǒng)，可以為多種不同移動終端提供良好的支持作用，此時，用戶通過下載和安裝相關APP軟件，可以實現(xiàn)對用戶服務系統(tǒng)的注冊和登錄，另外，該服務系統(tǒng)還能安裝和固定在列車上，利用主動模式交通應急聯(lián)動系統(tǒng)，可以結(jié)合用戶當前所處的位置信息，全面地分析和匯總交通路況信息[7]，用戶還能利用5G通信技術，在信息服務系統(tǒng)的應用背景下，對5G網(wǎng)絡進行高效化、便捷化訪問，從而在第一時間取得交通實時圖像，該交通實時圖像可以為用戶提供該路段的擁堵情況信息，便于用戶結(jié)合自身的實際出行需求，科學地調(diào)整和設置出行路線，使得用戶交通使用體驗得以大幅度提高，從而達到緩解城市交通壓力的目的。主動模式交通應急聯(lián)動系統(tǒng)功能模塊示意圖如圖2所示。

圖2 主動模式交通應急聯(lián)動系統(tǒng)功能模塊示意圖

3.2 無人駕駛

無人駕駛作為一種新型交通方式，在具體實現(xiàn)中，主要用到了高性能技術，不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，還能確保網(wǎng)絡響應速度得以大幅度提高。無人駕駛主要采用了擺脫人為控制的設計理念，需要自身具有強大的路況信息智能化識別功能。5G通信技術的出現(xiàn)和應用，為無人駕駛開發(fā)和實現(xiàn)提供了一定的支持，這是由于5G通信技術具有網(wǎng)絡覆蓋面廣的特點，可以降低多個用戶網(wǎng)絡干擾概率，極大地提高了網(wǎng)絡存儲容量[8]，使得數(shù)據(jù)傳輸速率變得更加高效和快捷，通過該技術應用到無人駕駛的實現(xiàn)中，可以實現(xiàn)對相關信息數(shù)據(jù)的全面化、完整化獲取和分析，確保無人駕駛系統(tǒng)能夠結(jié)合所識別的路況信息，做出相應反應，使得無人駕駛的穩(wěn)定性、安全性得以大幅度提高。

3.3 高速無障礙收費

現(xiàn)階段，造成高速出現(xiàn)擁堵的主要因素是高速收費，高速收費站通常采用傳統(tǒng)人工收費方式，導致收費效率降低，特別是在節(jié)假日車輛高峰期，高速擁堵現(xiàn)象越來越嚴重。而5G通信技術的出現(xiàn)和應用，可以有效地避免以上現(xiàn)象的出現(xiàn)，利用該技術，可以將人工收費模式直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮邮召M等高速無障礙收費工作模式，不斷地增加收費效率，使得高速擁堵現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性降到最低。另外，借助電子收費模式，可以實現(xiàn)對相關設備的自動化檢測，從而起到智能化檢測車輛狀態(tài)的作用，同時，還能對車輛的當前位置進行實時定位、追蹤和記錄，收費計算工作在實際開展中，嚴格按照車輛進入高速路段所對應的時間進行計費，然后，將最終計算結(jié)果安全、可靠地傳輸?shù)杰囍饕苿咏K端上，車主收到最終計算結(jié)果后，會采用網(wǎng)絡付費的方式，對其進行精確結(jié)算。

3.4 便捷化軌道交通運營

對于智慧交通而言，其信息工程直觀有效地反映出了列車當前運行狀態(tài)，城市軌道在實際運營期間，通常會出現(xiàn)大量的客流，一般情況下，一旦人群過于密集，列車機務數(shù)據(jù)由于網(wǎng)絡通信被限制而導致下載速率不斷下降，導致相關工作人員無法在第一時間及時有效地獲取和了解列車當前運行情況。另外，列車在實際運行期間，一旦信號覆蓋缺乏一定的穩(wěn)定性，很容易對列車運營造成不良影響。而5G通信技術的實現(xiàn)和應用可以很好地解決這一問題，利用該技術，可以確保列車內(nèi)部通信質(zhì)量得以顯著提升，這是由于該技術具有傳輸速率高、低延時等特點，通過采用空分多址的方式，確保多個用戶波速的高效性和智能性，避免多個用戶之間出現(xiàn)信號干擾，極大地提高了網(wǎng)絡覆蓋率。另外，還能實現(xiàn)對列車系統(tǒng)內(nèi)部故障問題的自動化、高效化檢測，實時化、智能化監(jiān)控客流換乘情況。列車在實際行駛期間，一旦遇到突發(fā)自然災害，可以在第一時間智能化啟動應急方案，確保乘客人身安全性。

3.5 交通設施智能化維護

目前，城市軌道交通線路在實際運行中，經(jīng)常會遇到設施維護問題，設施維護具有點多面廣、維護工作量大等特點，借助物聯(lián)網(wǎng)技術，可以實現(xiàn)對各種機電系統(tǒng)運行狀態(tài)相關數(shù)據(jù)的全面化采集，同時，利用5G通信技術采用網(wǎng)絡接入回傳的方式，將這些數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸給維護人員，確保交通維護由被動維護轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄鼙O(jiān)控，使得設施維護效率和效果得以大幅度提高。對于石家莊地鐵而言，在開展5G試點改造工作期間，仍然采用人工拷貝的方式，采集和整理列車車輛相關數(shù)據(jù)，難以實時、高效地管理列車狀態(tài)數(shù)據(jù)，由于后期5G網(wǎng)絡覆蓋面不斷擴大，加強對TCMS業(yè)務開發(fā)顯得尤為重要。首先，將5G天線安裝和部署到列車上，對車輛運行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)進行全面化采集，并利用ERM設備接口，對相關數(shù)據(jù)進行回傳處理，然后，利用5G專用網(wǎng)絡通道，將這些回傳數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_上，便于相關人員及時、有效地接收和處理列車工況數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，從而實現(xiàn)對列車的智能化監(jiān)控，使得列車的安全性和可靠性得以大幅度提高，同時，還能將維護成本降到最低，為后期全面應用5G通信網(wǎng)絡，構建智慧地鐵打下堅實的基礎。

3.6 物聯(lián)通信提升用戶體驗

5G通信技術的出現(xiàn)和應用，促使乘客智能出行成為未來必然發(fā)展方向，利用該技術，可以幫助乘客利用交通網(wǎng)絡進行購票，同時，還能實現(xiàn)對列車到站時間、發(fā)站時間、商業(yè)網(wǎng)點定位等相關信息的查詢和了解，有利于乘客便捷化出行，為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的地鐵乘車體驗。另外，地鐵在實際運營和管理期間，可以借助大數(shù)據(jù)技術，對地鐵信息、公交信息進行實時統(tǒng)計和發(fā)布，從而為乘客提供最佳換乘路線，使得乘客的舒適度體驗得以顯著提升。此外，5G通信高速網(wǎng)絡的應用可以精確、實時發(fā)布視頻影像和廣告信息，確保視頻播放的順暢性和清晰度，滿足地鐵商業(yè)高效化、便捷化營銷需求，為乘客提供良好的觀感體驗。

4 結(jié)語

綜上所述，在5G通信技術的應用背景下，智慧交通行業(yè)取得了良好的發(fā)展。一方面，利用該技術的高頻傳播性能，極大地提高了智慧交通列車的運行監(jiān)測水平，確保所有列車能夠正常、穩(wěn)定、安全地運行。另一方面，利用該技術的網(wǎng)絡覆蓋面廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點，完成了對交通應急聯(lián)動系統(tǒng)的構建，為提高智慧交通通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性、不斷優(yōu)化和豐富智慧交通功能、提高傳輸網(wǎng)速率提供了重要的技術支持。所以，將5G通信技術與智慧交通進行融合發(fā)展顯得尤為重要。