摘要：交通集成指揮系統(tǒng)需要穩(wěn)定的高帶寬、低時延的數(shù)據(jù)傳輸，長期以來此類系統(tǒng)通常部署于固定的交通指揮中心，通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，交通指揮人員只能被動接收前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備傳回的信息，再做出交通指揮方案，當(dāng)方案下發(fā)時，實際的交通狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化，造成方案的有效性不足，最終影響城市的交通通行效率。文中基于5G專網(wǎng)低時延、高帶寬、網(wǎng)絡(luò)切片、安全性高等優(yōu)勢，提出一種移動式交通指揮系統(tǒng)，可依托多類型車輛搭建移動式交通指揮平臺，直接在道路交通流中指揮交通，作為傳統(tǒng)交通集成指揮系統(tǒng)的補(bǔ)充，提高城市交通管理的成效。

關(guān)鍵詞：智能交通；5G專網(wǎng)；交通集成指揮系統(tǒng)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.001

中圖分類號：TP 399" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-000-03

Research on Mobile Traffic Integrated Command System Based on 5G Private Network

ZHAO Jianjun， DU Yang

（Tianyi IOT Technology Co.， Ltd.， Nanjing 210000， China）

Abstract： The traffic integrated command system needs stable data transmission with high bandwidth and low delay. For a long time， such systems are usually deployed in the fixed traffic command center to transmit data through optical fiber. The traffic commander can only passively receive the information returned by the front-end data acquisition equipment， and then make the traffic command scheme. When the scheme is issued， the actual traffic state has changed， Resulting in the lack of effectiveness of the scheme， and ultimately affect the traffic efficiency of the city. Based on the advantages of low delay， high bandwidth， network slicing and high security of 5G private network， this paper proposes a mobile traffic command system， which can build a mobile traffic command platform based on multiple types of vehicles to direct traffic in the road traffic flow. As a supplement to the traditional traffic integrated command system， it can improve the effectiveness of urban traffic management.

Key words： ITS; 5G private network; traffic integrated command system

1" 研究背景

公安交通管理部門需要對轄區(qū)內(nèi)的道路進(jìn)行交通指揮、管理和控制，就需要用到交通集成指揮系統(tǒng)，即應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、通信、計算機(jī)等多種先進(jìn)技術(shù)，將交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號控制系統(tǒng)、交通信息采集系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)信息發(fā)布系統(tǒng)、多種車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)和交通地理信息系統(tǒng)等不同類型的交通管理工作相關(guān)的子系統(tǒng)通過合理的規(guī)劃、設(shè)計、整合，形成的具有智能化信息采集、處理、組織、協(xié)調(diào)、決策和指揮能力的道路交通監(jiān)控與管理系統(tǒng)。

由于交通集成指揮系統(tǒng)需要實時穩(wěn)定的高帶寬、低時延的數(shù)據(jù)傳輸，在過去移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時延較大、帶寬較低，穩(wěn)定性較差的背景下，交通集成指揮系統(tǒng)通常部署于固定的交通指揮中心，通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，且只能在交通指揮中心進(jìn)行操作。

解決城市交通擁堵問題是交通指揮的重要目的，而城市交通始終處于動態(tài)變化的過程中。如果交通管理人員只能在城市交通指揮中心操作交通集成指揮系統(tǒng)，被動接收前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備傳回的信息，再做出交通指揮方案，當(dāng)指揮方案下發(fā)時，實際的交通狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化，造成指揮方案的有效性不足，最終影響城市的交通通行效率。

5G網(wǎng)絡(luò)是目前最先進(jìn)的已規(guī)模化商用的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，其帶寬更高、時延更低、穩(wěn)定性更強(qiáng)，同時還支持多種形式的專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式，能夠在發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的同時，與互聯(lián)網(wǎng)安全隔離，目前已應(yīng)用于多種交通管理的工作場景，如道路交通巡邏執(zhí)法等[1]。參考這些先進(jìn)經(jīng)驗，針對傳統(tǒng)交通集成指揮系統(tǒng)與城市實時交通互動性不足，交通管理人員與對交通的沉浸感較差等問題，文中基于5G專網(wǎng)技術(shù)，提出一種移動式交通集成指揮系統(tǒng)的建設(shè)方法，可工作于交通巡查車輛等移動式工作平臺，作為傳統(tǒng)交通集成指揮系統(tǒng)的補(bǔ)充，提高城市交通管理的成效。

2" 方案

實現(xiàn)移動式交通集成指揮系統(tǒng)需要的關(guān)鍵內(nèi)容包括5G專網(wǎng)建設(shè)、移動指揮終端軟件、硬件的設(shè)計等內(nèi)容。

2.1 5G專網(wǎng)

目前，5G網(wǎng)絡(luò)由通信運營商建設(shè)、運營，并向社會提供5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[2]，而在車輛密集、人群聚集等特殊條件下，面向全社會服務(wù)的5G公網(wǎng)難以滿足交通管理工作對于無線通信的需求，比如可能會出現(xiàn)短時間內(nèi)由于通信量激增，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞[3]，影響到現(xiàn)場交通調(diào)度指令的下發(fā)和實時監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的回傳，同時使用5G公網(wǎng)進(jìn)行交通管理，也帶來許多安全方面的隱患。因此，文中采用定制化的5G專用網(wǎng)絡(luò)，滿足交通集成指揮系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)的安全隔離性、可靠性、數(shù)據(jù)可信性及網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)等要求，能夠為交通管理業(yè)務(wù)提供高帶寬、低延時、高可靠性以及高安全性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

文中使用了中國電信的5G定制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式，如圖1所示，該部署方案在邊緣機(jī)房部署交通管理工作區(qū)域UPF網(wǎng)元，可實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)本地靈活處理，從而達(dá)到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出交通管理專網(wǎng)，業(yè)務(wù)安全隔離的目的，同時UPF下沉到本地，可以就近服務(wù)交通管理業(yè)務(wù)，并通過數(shù)據(jù)分流技術(shù)使得端到端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都在本地完成交互，能夠大幅度降低數(shù)據(jù)傳輸時延[4]。由于UPF下沉到本地，從數(shù)據(jù)采集終端到用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用的多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以在專網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行本地化處理，數(shù)據(jù)的安全性和保密性都更高。此外，通過邊緣MEC下沉算力，大帶寬消耗、時延敏感的計算工作邊緣完成，提升系統(tǒng)整體工作效率。

2.2 整體方案

文中的移動式交通集成指揮系統(tǒng)整體設(shè)計方案以現(xiàn)有道路交通集成指揮系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合遠(yuǎn)程交通指揮遇到的問題，使用5G技術(shù)，在車載平臺部署5G DTU，工業(yè)控制機(jī)等硬件設(shè)備，安裝交通集成指揮軟件移動端版本作為移動交通指揮平臺實時參與到城市交通流當(dāng)中，路面的交通管理人員可根據(jù)現(xiàn)場交通情況及時調(diào)整交通管控策略，提高城市交通通行效率，具體工作流程如圖2所示。

2.3 硬件方案

文中硬件實現(xiàn)方案為以工業(yè)控制機(jī)為基礎(chǔ)，集成5G DTU、衛(wèi)星定位模塊、車載攝像機(jī)、車載誘導(dǎo)屏幕、車載播音系統(tǒng)等硬件設(shè)備，形成車載移動交通指揮工作平臺，可安裝在常見的多種車輛上，整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（1）工業(yè)控制機(jī)：作為工作平臺的核心，用于部署交通集成指揮軟件移動端版本，并與5G DTU、車載攝像機(jī)等其他車載設(shè)備連接，實現(xiàn)對車載設(shè)備的控制。

（2）5G DTU：作為工作平臺的數(shù)據(jù)傳輸單元，基于5G專網(wǎng)，與交通集成指揮中心保持高效通信。

（3）車載攝像機(jī)：實時監(jiān)控車輛周邊交通情況，并可作為移動式交通流和交通事件檢測終端，接入到交通管理視頻監(jiān)控和流量采集系統(tǒng)。

（4）車載誘導(dǎo)屏：搭載在車輛頂部，用于實時發(fā)布文字、圖形化交通誘導(dǎo)信息，幫助疏散、引導(dǎo)路面車輛。

（5）衛(wèi)星定位模塊：實時定位車輛位置，同時交通集成指揮軟件移動端以1 Hz的頻率向交通集成指揮中心同步車輛位置信息。

（6）車載播音系統(tǒng)：用于實時播報交通誘導(dǎo)語音信息或其他交通管理業(yè)務(wù)信息。

2.4 軟件方案

用于交通管理的交通集成指揮系統(tǒng)需按照《公安交通指揮系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（GA/T455—2010）進(jìn)行建設(shè)[5]，涉及的范圍覆蓋到交通管理的多個工作方面，包含多個子系統(tǒng)的建設(shè)，文中將其中適合部署在移動端的部分子系統(tǒng)進(jìn)行改造，實現(xiàn)移動式交通集成指揮，主要包括以下子系統(tǒng)。

（1）視頻監(jiān)控子系統(tǒng)：路面安裝多種類型的視頻監(jiān)控終端，通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控畫面實時圖傳并存儲，便于交通管理的工作人員直觀地掌握路面的實時和歷史交通情況。該子系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控終端、存儲設(shè)備、控制計算機(jī)、圖像顯示設(shè)備等硬件設(shè)備，以及相配套的軟件。

（2）信號控制子系統(tǒng)：通過路面的交通信號控制機(jī)，控制路面的交通信號燈的工作方式，進(jìn)行交通的調(diào)度、指揮，該子系統(tǒng)通常由交通信號控制機(jī)、信號燈、通信網(wǎng)絡(luò)、交通信號控制軟件和控制計算機(jī)組成。

（3）信息采集子系統(tǒng)：通過線圈、雷達(dá)、微波、視頻等多種交通信息采集終端，對于車流量、平均車速、車道占有率、排隊長度、等待時間等多種交通信息參數(shù)進(jìn)行采集、處理、融合、分析、研判，為交通組織的改善提供決策支持，該子系統(tǒng)一般由采集設(shè)備、存儲設(shè)備、配套的軟件系統(tǒng)和計算機(jī)組成。

（4）交通事件檢測子系統(tǒng)：通過視頻監(jiān)控、信息采集等監(jiān)控手段，配合檢測分析算法，對于交通擁堵、事故、緩行、逆行、失速、煙/霧、遺灑等事件進(jìn)行檢測報警，并向相關(guān)工作人員及時發(fā)出警告，該系統(tǒng)一般由視頻監(jiān)控終端、多種檢測設(shè)備、控制計算機(jī)和相關(guān)的軟件組成。

（5）交通誘導(dǎo)子系統(tǒng)：通過路面交通誘導(dǎo)屏、互聯(lián)網(wǎng)、短信等多種形式，向路面駕駛員發(fā)布區(qū)域的交通狀況和引導(dǎo)信息，從而提前對交通流進(jìn)行引導(dǎo)，環(huán)節(jié)路網(wǎng)交通壓力，該子系統(tǒng)一般由交通誘導(dǎo)軟件、交通誘導(dǎo)屏及相關(guān)的軟硬件設(shè)備組成。

（6）地理信息子系統(tǒng)：基于公安警用地理信息系統(tǒng)等電子地圖，結(jié)合交通管理業(yè)務(wù)進(jìn)行功能集成和信息展示，輔助進(jìn)行交通管理應(yīng)急指揮、組織協(xié)調(diào)、交通管理決策支持等相關(guān)工作。

（7）車輛定位子系統(tǒng)：可以對警用車輛、公交車輛、出租車以及工程車輛等多種車輛進(jìn)行定位、監(jiān)控、歷史軌跡回放、指揮調(diào)度，該子系統(tǒng)一般由車載定位終端、配套軟、硬件等組成。

3" 結(jié)束語

結(jié)合5G專網(wǎng)技術(shù)，在交通集成指揮系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，文中發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；闹悄芙K端接入，大量數(shù)據(jù)交互超低時延等優(yōu)勢，實現(xiàn)了一種移動式的交通集成指揮系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中，移動指揮平臺與城市交通指揮中心實時交互，互為補(bǔ)充，在實際應(yīng)用中可有效提高城市交通運行效率，并可結(jié)合高清視頻實現(xiàn)統(tǒng)一的指揮調(diào)度，可進(jìn)一步緩解城市交通壓力?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 吳偉，張嶸，石巍，周興，陳鑫．5G+智慧交管系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用——以道路交通巡邏執(zhí)法系統(tǒng)為例[J]．警察技術(shù)，2021（02）：17-20.

[2] 董紫淼，蔡超．5G專網(wǎng)在警務(wù)行業(yè)信息化中的應(yīng)用探討[J]．郵電設(shè)計技術(shù)，2021（10）：29-32.

[3] 柏維權(quán)，左濤．5G時代的公安無線專網(wǎng)通信[J]．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2021，11（10）：36-37.

[4] 文旭樺，鄢歡，肖榮奮，王成英，陳斯偉．基于邊緣UPF下沉的5G定制網(wǎng)在電子制造業(yè)的應(yīng)用[J]．廣東通信技術(shù)，2022，42（06）：2-5+15.

[5] 吳昌成，封春房，邱紅桐，俞春俊，繆建新．公安交通指揮系統(tǒng)評價方法[J]．公路交通科技，2012，29（S1）：113-120.