符宣博

中移建設(shè)有限公司海南分公司，海南 海口 570000

0 引言

5G通信技術(shù)主要是在4G通信技術(shù)基礎(chǔ)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(qiáng)等特點(diǎn)，通過將該技術(shù)應(yīng)用到智慧交通中，不僅可以確保智慧交通網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)大化，還能為人們提供良好的交通出行體驗(yàn)。所以，如何促使5G通信技術(shù)與智慧交通融合發(fā)展是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1 城市交通網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

1.1 車地通信受限

對(duì)于地鐵車載視頻而言，通過將該視頻應(yīng)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(shí)，還能保證協(xié)助調(diào)查分析結(jié)果的精確性和真實(shí)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(hào)線和3號(hào)線所對(duì)應(yīng)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(gè)列車所上傳的視頻圖像僅僅達(dá)到兩路。2號(hào)線所對(duì)應(yīng)的乘客信息系統(tǒng)主要選用了WLAN IEEE 802.11ac技術(shù)[1]，車載實(shí)時(shí)圖像主要出現(xiàn)了卡頓、不暢等問題，導(dǎo)致車廂內(nèi)視頻僅僅能呈現(xiàn)2-4線路路況信息，同時(shí)，難以保證錄像回傳的有效性和實(shí)時(shí)性，僅能采用人工拷貝的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)的采集和處理效率和效果。

1.2 應(yīng)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(shè)備，對(duì)事故整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)，還要對(duì)臨時(shí)影音通信設(shè)備進(jìn)行布置，并與站外工作人員進(jìn)行無線通信，確保應(yīng)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(duì)較低，達(dá)到了10MHz，存在帶寬嚴(yán)重不足問題[2]。此外，對(duì)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(dǎo)致應(yīng)急保障措施存在一定的局限性，此時(shí)，工作人員在與現(xiàn)場聯(lián)絡(luò)期間，只能借助對(duì)講機(jī)，嚴(yán)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(jìn)程不斷加快，需要將采集好的列車狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、有效地傳輸?shù)街付ǖ暮笈_(tái)系統(tǒng)中，便于相關(guān)人員采用在線監(jiān)控的方式，對(duì)列車狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證列車運(yùn)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(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dá)到大面積覆蓋。在未來領(lǐng)域中，隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，列車管理系統(tǒng)的運(yùn)行速率得以大幅度提高，通過對(duì)列車相關(guān)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效化、實(shí)時(shí)化傳輸，可以最大限度提高列車的智能化運(yùn)行水平。列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測連接示意圖如圖1所示。

圖1 列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測連接示意圖

2 5G通信技術(shù)優(yōu)勢與發(fā)展

5G（中文全稱為“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”）作為一種先進(jìn)、新型的移動(dòng)通信技術(shù)，有效地融合和應(yīng)用了天線陣列技術(shù)、端對(duì)端通信技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，具有超高速、低時(shí)延、高安全等特點(diǎn)，并向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代方向不斷邁進(jìn)。另外，5G通信技術(shù)應(yīng)用場景主要集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①超高速場景。在這一應(yīng)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(yùn)行。②高安全、低時(shí)延。確保網(wǎng)絡(luò)通信變得更加實(shí)時(shí)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(wù)場景。在該應(yīng)用場景中，可以確保各個(gè)大型通信設(shè)備之間能夠建立良好的連接關(guān)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(shù)相比，5G通信技術(shù)的突出優(yōu)勢是傳輸速率高，高達(dá)10Gb/s，大約是4G通信技術(shù)的百倍。同時(shí)，該技術(shù)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(diǎn)，通過將該技術(shù)應(yīng)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(shù)與智慧交通融合發(fā)展路徑

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

3.1 建立主動(dòng)模式交通應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

在5G通信技術(shù)的應(yīng)用背景下，通過完成對(duì)主動(dòng)模式交通應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yùn)行性能。另外，該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，通常會(huì)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(duì)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(shù)，完成對(duì)重要信息的分析和處理[6]，從而形成相應(yīng)的實(shí)踐報(bào)告，在此基礎(chǔ)上，將各個(gè)領(lǐng)域的信息數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸?shù)较鄳?yīng)的信息服務(wù)系統(tǒng)中。信息服務(wù)系統(tǒng)具有跨平臺(tái)運(yùn)行特點(diǎn)，利用該系統(tǒng)，可以為多種不同移動(dòng)終端提供良好的支持作用，此時(shí)，用戶通過下載和安裝相關(guān)APP軟件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶服務(wù)系統(tǒng)的注冊(cè)和登錄，另外，該服務(wù)系統(tǒng)還能安裝和固定在列車上，利用主動(dòng)模式交通應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，可以結(jié)合用戶當(dāng)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(shù)，在信息服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用背景下，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高效化、便捷化訪問，從而在第一時(shí)間取得交通實(shí)時(shí)圖像，該交通實(shí)時(shí)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(shí)際出行需求，科學(xué)地調(diào)整和設(shè)置出行路線，使得用戶交通使用體驗(yàn)得以大幅度提高，從而達(dá)到緩解城市交通壓力的目的。主動(dòng)模式交通應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)功能模塊示意圖如圖2所示。

圖2 主動(dòng)模式交通應(yīng)急聯(lián)動(dòng)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(shí)現(xiàn)中，主要用到了高性能技術(shù)，不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，還能確保網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)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(shè)計(jì)理念，需要自身具有強(qiáng)大的路況信息智能化識(shí)別功能。5G通信技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為無人駕駛開發(fā)和實(shí)現(xiàn)提供了一定的支持，這是由于5G通信技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣的特點(diǎn)，可以降低多個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)干擾概率，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)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(shù)應(yīng)用到無人駕駛的實(shí)現(xiàn)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)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(shí)別的路況信息，做出相應(yīng)反應(yīng)，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(fèi)

現(xiàn)階段，造成高速出現(xiàn)擁堵的主要因素是高速收費(fèi)，高速收費(fèi)站通常采用傳統(tǒng)人工收費(fèi)方式，導(dǎo)致收費(fèi)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(yán)重。而5G通信技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，可以有效地避免以上現(xiàn)象的出現(xiàn)，利用該技術(shù)，可以將人工收費(fèi)模式直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮邮召M(fèi)等高速無障礙收費(fèi)工作模式，不斷地增加收費(fèi)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(fèi)模式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)化檢測，從而起到智能化檢測車輛狀態(tài)的作用，同時(shí)，還能對(duì)車輛的當(dāng)前位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、追蹤和記錄，收費(fèi)計(jì)算工作在實(shí)際開展中，嚴(yán)格按照車輛進(jìn)入高速路段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)費(fèi)，然后，將最終計(jì)算結(jié)果安全、可靠地傳輸?shù)杰囍饕苿?dòng)終端上，車主收到最終計(jì)算結(jié)果后，會(huì)采用網(wǎng)絡(luò)付費(fèi)的方式，對(duì)其進(jìn)行精確結(jié)算。

3.4 便捷化軌道交通運(yùn)營

對(duì)于智慧交通而言，其信息工程直觀有效地反映出了列車當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，城市軌道在實(shí)際運(yùn)營期間，通常會(huì)出現(xiàn)大量的客流，一般情況下，一旦人群過于密集，列車機(jī)務(wù)數(shù)據(jù)由于網(wǎng)絡(luò)通信被限制而導(dǎo)致下載速率不斷下降，導(dǎo)致相關(guān)工作人員無法在第一時(shí)間及時(shí)有效地獲取和了解列車當(dāng)前運(yùn)行情況。另外，列車在實(shí)際運(yùn)行期間，一旦信號(hào)覆蓋缺乏一定的穩(wěn)定性，很容易對(duì)列車運(yùn)營造成不良影響。而5G通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用可以很好地解決這一問題，利用該技術(shù)，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(shù)具有傳輸速率高、低延時(shí)等特點(diǎn)，通過采用空分多址的方式，確保多個(gè)用戶波速的高效性和智能性，避免多個(gè)用戶之間出現(xiàn)信號(hào)干擾，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。另外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)列車系統(tǒng)內(nèi)部故障問題的自動(dòng)化、高效化檢測，實(shí)時(shí)化、智能化監(jiān)控客流換乘情況。列車在實(shí)際行駛期間，一旦遇到突發(fā)自然災(zāi)害，可以在第一時(shí)間智能化啟動(dòng)應(yīng)急方案，確保乘客人身安全性。

3.5 交通設(shè)施智能化維護(hù)

目前，城市軌道交通線路在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)遇到設(shè)施維護(hù)問題，設(shè)施維護(hù)具有點(diǎn)多面廣、維護(hù)工作量大等特點(diǎn)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)的全面化采集，同時(shí)，利用5G通信技術(shù)采用網(wǎng)絡(luò)接入回傳的方式，將這些數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸給維護(hù)人員，確保交通維護(hù)由被動(dòng)維護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄鼙O(jiān)控，使得設(shè)施維護(hù)效率和效果得以大幅度提高。對(duì)于石家莊地鐵而言，在開展5G試點(diǎn)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(guān)數(shù)據(jù)，難以實(shí)時(shí)、高效地管理列車狀態(tài)數(shù)據(jù)，由于后期5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋面不斷擴(kuò)大，加強(qiáng)對(duì)TCMS業(yè)務(wù)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(duì)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)進(jìn)行全面化采集，并利用ERM設(shè)備接口，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳處理，然后，利用5G專用網(wǎng)絡(luò)通道，將這些回傳數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)上，便于相關(guān)人員及時(shí)、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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)，還能將維護(hù)成本降到最低，為后期全面應(yīng)用5G通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建智慧地鐵打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.6 物聯(lián)通信提升用戶體驗(yàn)

5G通信技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)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(shù)，可以幫助乘客利用交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行購票，同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)列車到站時(shí)間、發(fā)站時(shí)間、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)定位等相關(guān)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(yàn)。另外，地鐵在實(shí)際運(yùn)營和管理期間，可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)地鐵信息、公交信息進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)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(yàn)得以顯著提升。此外，5G通信高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以精確、實(shí)時(shí)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(yàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，在5G通信技術(shù)的應(yīng)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(shù)的高頻傳播性能，極大地提高了智慧交通列車的運(yùn)行監(jiān)測水平，確保所有列車能夠正常、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。另一方面，利用該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點(diǎn)，完成了對(duì)交通應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)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(shù)支持。所以，將5G通信技術(shù)與智慧交通進(jìn)行融合發(fā)展顯得尤為重要。