基于5G技術(shù)的先進通信系統(tǒng)面向智能交通的研究

王智超

（天津七一二移動通信有限公司，天津 300140）

1 背景

從未來智慧城市發(fā)展趨勢來看，高帶寬多模式的通信是必不可少的內(nèi)容，高帶寬可以保證數(shù)據(jù)的快速上行下載，可以有效支撐專業(yè)通信領(lǐng)域業(yè)務(wù)傳輸?shù)膶崟r性要求和帶寬要求，比較典型的是高清視頻在安全方面的應(yīng)用。隨著智能傳感網(wǎng)絡(luò)的普及，可以匯集海量的傳感數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析和交叉數(shù)據(jù)處理，為城市提供更好的運作參照和安全保障。更先進的通信系統(tǒng)將極大降低通信成本和延遲，使數(shù)據(jù)綜合處理和海量數(shù)據(jù)傳輸成為可能，未來經(jīng)過AI優(yōu)化，基于場景的動態(tài)處理方式將補充甚至取代現(xiàn)有基于規(guī)劃的管理方式，比如在一個智能交通的路口，邊緣服務(wù)器通過8K視頻動態(tài)采集當(dāng)前等待行人情況、通過車聯(lián)網(wǎng)車流等候時間等信息，動態(tài)調(diào)整紅綠燈長度，并通過物聯(lián)系統(tǒng)發(fā)布等待預(yù)期，提示車輛提前結(jié)束發(fā)動機啟停，增加單位時間通行數(shù)量。一個綜合的園區(qū)可以通過監(jiān)控用電、用水、交通占用等情況綜合評估當(dāng)前開工情況，預(yù)估配套力度?？梢酝ㄟ^傳感器了解電路溫度、倉儲溫度，通過傳感網(wǎng)絡(luò)了解消防水位情況，通過視頻分析臨時車輛停放，通過AI分析火災(zāi)發(fā)生概率，預(yù)估援救效率。通過網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)布應(yīng)急預(yù)警等。

隨著移動通信，大數(shù)據(jù)，人工智能等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，先進通信也將深深地影響了人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。交通、環(huán)境信息的快速搜集和傳遞，極大的方便了人們的生活，對人們社交生活帶來了深刻的變革。同時，先進的通信網(wǎng)絡(luò)對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，城市運行，公共事業(yè)等的發(fā)展也有很大的推動作用。公用和專用通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為生產(chǎn)，生活，社交的基礎(chǔ)設(shè)施。

隨著國內(nèi)軌道交通的大發(fā)展，基本已經(jīng)解決了有和無的問題。但是用戶已經(jīng)不僅僅滿足于能乘坐軌道交通工具，而是需要安全、便捷、舒適地乘坐。同時，地鐵運維人員隨著線路，車次的增多，工作量大大增加，因此突發(fā)事件的及時處置，線路的智能運維，業(yè)務(wù)聯(lián)動的需求變得比較迫切。

車載、車站4K高清視頻的實時上傳業(yè)務(wù)，人工智能的人臉識別業(yè)務(wù)，能為乘客提供良好安全體驗。4K高清PIS（乘客信息）系統(tǒng)能提供的精準(zhǔn)的信息導(dǎo)引信息和精彩豐富娛樂內(nèi)容和基于4K高清視頻和人工智能的擁擠度識別功能提升了乘客的舒適體驗。

借助5G先進通信網(wǎng)絡(luò)和人工智能的地鐵線路維護，關(guān)鍵業(yè)務(wù)聯(lián)動，實時監(jiān)測，應(yīng)急管理等系統(tǒng)能使地鐵運營更加智能化，能及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，能及時進行突發(fā)事件的處置，能為運營人員提供運維的輔助決策，提高運營人員的效率。

2 智能交通應(yīng)用的技術(shù)特點

先進通信系統(tǒng)用于智能交通領(lǐng)域，除了5G自身的技術(shù)特點之外，還要滿足一些契合智能交通項目本身的技術(shù)特性。

2.1 高清視頻

目前地鐵的車載視頻已從普清過渡到高清（1080P），隨著用戶對安全性，視頻信息挖掘等需求，后續(xù)將逐漸過渡到4K，8K等更高清晰度的視頻。

2.2 高清車地?zé)o線PIS

目前受限于車地?zé)o線的帶寬，時延等因素，PIS大部分還是通過錄播的方式播放普清視頻。后續(xù)將逐漸過渡到4K，8K等更高清晰度的實時視頻播放。

2.3 人工智能

地鐵內(nèi)的人工智能識別的迫切需要主要體現(xiàn)在人臉識別，特征識別，行為分析，人群密度分析等領(lǐng)域。

2.4 多媒體集群

地鐵的指揮調(diào)度目前還以語音為主。后期將過渡到視頻呼叫，視頻指揮?，F(xiàn)場情況，調(diào)度員將一目了然。

2.5 智能運維

借助各種通信手段和監(jiān)測設(shè)備，通過智能服務(wù)器進行輔助決策，地鐵能進行智能化的運維。

2.6 業(yè)務(wù)聯(lián)動

地鐵的特點決定了，當(dāng)有突發(fā)事件發(fā)生時，需要各部門參與進行業(yè)務(wù)聯(lián)動，將視頻，監(jiān)測等信息提供給各部門，并智能分析輔助決策，進行突發(fā)事件的業(yè)務(wù)聯(lián)動。

3 基于5G的列車全景遠程監(jiān)控

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.1 場景說明

（1）在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，實現(xiàn)多路高清視頻同時傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺。

（2）應(yīng)用廣泛：列車全自動運行實時采集全景視頻監(jiān)控圖像及其數(shù)據(jù)到監(jiān)控運營平臺，用于地鐵高效運營管理，如駕駛員行為分析、故障快速響應(yīng)、遠程診斷等。

3.2 方案說明

目前的地鐵車地?zé)o線主要有5.8G 802.11ac WLAN，1.8G LTE等技術(shù)體制，但不同程度存在著移動性差，速率較低，頻段受限，易受干擾等缺點。

5G提供了sub 6GHz和毫米波等多種頻段選擇，高帶寬低延遲特性可以滿足高速互聯(lián)車地?zé)o線對帶寬，時延的苛刻要求。

通過5G無線網(wǎng)絡(luò)，可實時上傳傳輸多路4K 高清監(jiān)控視頻；可實時下傳多路高清4K高清PIS視頻，實現(xiàn)電視節(jié)目，廣告等的高清直播?？蓪崟r傳輸列車運行的各種數(shù)據(jù)。

（1）全景視頻支持十幾路8Mbps高清視頻碼流或者幾十路2Mbps高清視頻 碼流，視頻碼率可調(diào)整。

（2）車站視頻服務(wù)器采用MEC云化部署。

（3）視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)將列車PIS網(wǎng)絡(luò)攝像機實時視頻碼流數(shù)據(jù)根據(jù)需求借助5G傳輸網(wǎng)絡(luò)高速實時傳輸?shù)降孛?，實現(xiàn)對視頻遠程調(diào)用功能。當(dāng)列車發(fā)生故障時，地面監(jiān)控人員就能夠?qū)崟r調(diào)取相應(yīng)車輛攝像頭，對列車故障處置進行快速響應(yīng)，減少故障解決時間，保障列車安全高效運營。

（4）監(jiān)控平臺收集列車數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)，從而為列車運行提供遠程監(jiān)控遠程診斷。分析司機是否有非法駕駛操作，識別分析乘客是否有異常聚集等行為，借助5G無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛孢\維平臺，并通過移動端查詢。

4 基于5G的地鐵乘客車載信息服務(wù)

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.1 場景說明

（1）在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，實現(xiàn)多路視頻傳輸。

（2）應(yīng)用前景：5G實時下行大帶寬傳輸能力支持實時更新高 清視頻，滿足乘客出行所需實時動態(tài)信息。

4.2 方案說明

（1）支持多路25Mbps 4K高清視頻，每節(jié)車廂可播放不同內(nèi)容。

（2）車站媒體服務(wù)器采用MEC云化部署。

（3）地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)利用地鐵既有傳輸系統(tǒng)，申請分配萬兆以太網(wǎng)通道。

（4）編播中心利用地鐵既有系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)。

5 結(jié)束語

相比傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在用戶體驗速率、端到端時延、吞吐量、連接數(shù)密度等參數(shù)指標(biāo)上有明顯的優(yōu)勢，能夠很好地應(yīng)對智能交通場景用戶接入量大、列車高速運行、突發(fā)性高數(shù)據(jù)量的情況，產(chǎn)生了積極的作用。