5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通構(gòu)建中的應(yīng)用研究

張文紫玄

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州730030）

0 引言

5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的到來為交通信息體系的多元化互通創(chuàng)造了可能，奠定了智慧城市交通系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展的有效基礎(chǔ)。智慧交通是未來城市發(fā)展的必然趨勢，將5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智慧城市體系構(gòu)建多元化融合可以為未來城市便捷化交通發(fā)展提供有效支持，對于推動5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧城市層面的和諧化運維及多樣化應(yīng)用有著重要的意義。

1 5 G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智慧交通體系概述

1.1 5G無線網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)內(nèi)涵及特征

5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是借助密集的組網(wǎng)模式、全頻譜式接入技術(shù)等高科技手段構(gòu)建的第五代移動通信技術(shù)。超密集的組網(wǎng)模式不僅能滿足千倍5G網(wǎng)絡(luò)的增長需求，還能增強(qiáng)基站的部署密度及系統(tǒng)工作的整體接入能力，進(jìn)而提升系統(tǒng)頻譜效率；全頻譜式接入技術(shù)的應(yīng)用可以使5G網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用中的壓力得到有效緩解，提升5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的耐力支撐。5G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于云計算、SDN等新型技術(shù)模式之上的高效、靈活及開放式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是基于4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的多元化組合，當(dāng)前5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的LTE峰值速率部分還是依據(jù)4G無線通信技術(shù)來實現(xiàn)。由于當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的局限性，使得虛擬現(xiàn)實技術(shù)、高質(zhì)量語音等服務(wù)無法實現(xiàn)，只能依據(jù)5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的頻譜資源引入技術(shù)進(jìn)行低延時、高速率傳輸、高容量容納等方面的優(yōu)勢特征，為用戶帶來全新的技術(shù)通信新體驗。

5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涵蓋的技術(shù)方向有設(shè)備通信、自組織網(wǎng)絡(luò)及新型無線技術(shù)等。隨著當(dāng)前智慧交通建設(shè)的多元化需求增加，主要借助多天線技術(shù)在無線通信領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用來實現(xiàn)用戶不同的需求。當(dāng)前，以基站為中心的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)覆蓋率低、容量受限，借助多點協(xié)作技術(shù)雖然能部分提升覆蓋率，但也不能滿足用戶需求，只有依據(jù)D2D技術(shù)的5G通信網(wǎng)絡(luò)近距離終端鏈路的數(shù)據(jù)傳輸，才能實現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)傳輸及頻譜資源的多效利用。據(jù)了解，傳統(tǒng)式的網(wǎng)絡(luò)交通終端通常是借助人工來實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)配置，不但需要大量的人力與物力，還降低了交通通信效率。為了降低交通運維的資源投入，全面優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，運營商將5G自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到交通網(wǎng)絡(luò)配置中，使交通網(wǎng)絡(luò)部署以自愈合、自配置的形式來實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的自動運行。此外，面對大連接低功耗及連續(xù)廣域覆蓋的交通場景，5G無線通信網(wǎng)絡(luò)可以多樣化應(yīng)對并能全面支撐海量數(shù)據(jù)的交互構(gòu)建，并且交互運算結(jié)果與人工智能邏輯特征十分趨近。

1.2 智慧交通體系構(gòu)建概述

智慧交通體系的構(gòu)建是基于交通領(lǐng)域的云計算、物聯(lián)網(wǎng)及通信應(yīng)用等技術(shù)對交通運輸、交通管理等層面進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)管，使交通系統(tǒng)能動態(tài)化獲得交通車輛的狀態(tài)信息，促使基礎(chǔ)交通設(shè)施效能的發(fā)揮。智慧交通不僅能將公路、鐵路等運輸模式涵蓋其中，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的道路服務(wù)，還能智能、安全、科技化解決高峰時期擁堵現(xiàn)象，為人們?nèi)粘Ｉ畛鲂刑峁┍憷?，助力環(huán)保低碳經(jīng)濟(jì)的持續(xù)化發(fā)展。智慧交通為現(xiàn)代化交通建設(shè)奠定了科技基礎(chǔ)。在車輛中安裝的GPS定位系統(tǒng)及各個道路交叉口的攝像頭都會借助無線射頻的形式對來往車輛信息進(jìn)行識別統(tǒng)計，以協(xié)議關(guān)聯(lián)及信息交換的形式來實現(xiàn)交通建設(shè)的智慧化構(gòu)建。為此，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的融入可以與現(xiàn)代交通系統(tǒng)構(gòu)成共享信息網(wǎng)絡(luò)，借助云計算等新型的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為傳統(tǒng)式交通系統(tǒng)中所面臨的難題提供了解決方案。

智慧交通主要指的是物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)等三者之間的關(guān)聯(lián)性及互通性。在智慧交通多樣化技術(shù)應(yīng)用的過程中主要借助5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)海量信息通信、互聯(lián)網(wǎng)交通系統(tǒng)構(gòu)建等模塊業(yè)務(wù)，打破了物聯(lián)網(wǎng)在信息通信模式下的局限性，為無感支付等技術(shù)業(yè)務(wù)奠定了穩(wěn)定的技術(shù)支撐。車聯(lián)網(wǎng)是基于車輛軌跡互通、遠(yuǎn)程訪問及便捷交易在內(nèi)的交通形態(tài)部分，是智慧交通的重要組成部分，不僅占據(jù)了智慧交通的核心地位，還可以借助前沿定位技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行實時監(jiān)管，以應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制等技術(shù)手段來凸顯即時通信的重要性。此外，借助5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以對交通天氣、路況信息等多方面進(jìn)行實時采集并定時進(jìn)行云端保存，為交通建設(shè)的便利性及信息的實時監(jiān)管奠定了有效基礎(chǔ)。

2 5 G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1 5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通發(fā)展現(xiàn)狀

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)速度的加快，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用不斷在全國各個城市被建立與使用，但在交通管理的過程中難免會出現(xiàn)一些管理及技術(shù)層面的問題，使得智慧交通發(fā)展存在一定局限性。一方面，道路監(jiān)管的技術(shù)設(shè)備存在一定程度上的局限性，信息采集故障發(fā)生率較高，不能及時關(guān)聯(lián)相關(guān)交通監(jiān)管平臺，使得5G無線網(wǎng)絡(luò)采集傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)質(zhì)量較低，不能將道路信息狀況進(jìn)行精準(zhǔn)及時的傳輸，不但降低了道路監(jiān)管的效率，還不能對交通道路建設(shè)進(jìn)行及時的決策判斷，降低了道路監(jiān)管服務(wù)水平。另一方面，傳統(tǒng)式的智慧交通管理水平受限，不但沒有規(guī)范化的交通道路監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，落后的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還增加了管理者對于交通道路監(jiān)管的難度系數(shù)，甚至有的交通道路管理者對于5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用內(nèi)涵理解欠缺，不能充分認(rèn)識到智慧交通為交通管理建設(shè)帶來的便利及影響。為此，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用不但需要積極構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)管體系，還要不斷完善交通業(yè)務(wù)流程及交通監(jiān)管算法體系，及時解決道路監(jiān)管過程中所遇到的技術(shù)及管理問題，立足自身交通運營區(qū)域的發(fā)展特點進(jìn)行智慧交通知識的多元化引導(dǎo)與灌輸，以5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智慧交通的融合發(fā)展創(chuàng)新化地解決交通監(jiān)管的實際問題，為智慧交通的升級優(yōu)化奠定有效基礎(chǔ)。

2.2 5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智慧交通融合發(fā)展的趨勢

5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向有設(shè)備通信、自組織網(wǎng)絡(luò)及新型無線技術(shù)等方面，具有低延時、高速率傳輸、高容量容納的優(yōu)勢特征，將5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智慧交通融合發(fā)展對于推動交通建設(shè)有著長遠(yuǎn)意義。當(dāng)前，智慧交通在交通道路緩解監(jiān)測、交通違規(guī)行為監(jiān)管及交通運營信息發(fā)布等方面來提升交通道路建設(shè)的質(zhì)量與水平。隨著5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智慧城市交通融合發(fā)展的加速，智慧交通的監(jiān)測將由簡單化的監(jiān)管監(jiān)測逐漸向精準(zhǔn)化信息傳輸及交通運營方案解決等方向靠近，由點對點的交通監(jiān)測轉(zhuǎn)向區(qū)域化監(jiān)管全覆蓋，為道路基礎(chǔ)設(shè)施及高風(fēng)險區(qū)域的道路建設(shè)提供有效的監(jiān)管信息。一方面，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)及定位系統(tǒng)技術(shù)逐漸在智慧交通領(lǐng)域得到全面應(yīng)用，以更準(zhǔn)確、及時的傳輸速率來預(yù)測交通運行狀態(tài)，提升交通運輸管理的成效。同時，積極構(gòu)建停車管理系統(tǒng)、車載導(dǎo)航系統(tǒng)及交通收費系統(tǒng)的產(chǎn)品完善及升級模式，使數(shù)據(jù)場景、視頻場景及地圖場景多元化綜合應(yīng)用的形式被廣泛應(yīng)用。另一方面，將5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到智慧交通服務(wù)體系不但完善了公眾出行的服務(wù)系統(tǒng)，還使交通公共服務(wù)水平在一定程度上得到了提高。例如，交通管理系統(tǒng)推出12328交通服務(wù)熱線及手機(jī)交通監(jiān)管APP，在很大程度上提升了交通出行服務(wù)效能。此外，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的融入可以與現(xiàn)代交通系統(tǒng)構(gòu)成信息共享體系，借助云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新型的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為交通建設(shè)難題提供了解決方案。

3 5 G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧交通構(gòu)建中的應(yīng)用

3.1 5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促使交通信息實時交互，提升信息采集傳輸效率

智慧交通借助互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)對交通系統(tǒng)工程進(jìn)行多樣化整合與應(yīng)用，依托交通信息采集及車型服務(wù)平臺對實時的車輛信息進(jìn)行實時監(jiān)管，同時在各道路口安裝信息監(jiān)測設(shè)備對道路進(jìn)行全面聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，獲取道路交通數(shù)據(jù)的實時動態(tài)信息。比如，在出租車、公共汽車等來往車輛及商超停車場等人員密集的場所進(jìn)行安裝信息監(jiān)控設(shè)備，借助5G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸，提升信息視頻采集及回放的質(zhì)量及效率，以更準(zhǔn)確、及時的傳輸速率來預(yù)測交通運行狀態(tài)，增強(qiáng)交通運輸管理的成效。此外，將5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到智慧交通建設(shè)中具有高標(biāo)準(zhǔn)的傳輸性及可靠性，能全面提升交通管理部門對于交通建設(shè)的監(jiān)管與監(jiān)測，為智慧交通的優(yōu)化升級奠定重要基礎(chǔ)。

3.2 5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)智慧交通多樣化服務(wù)，提升交通運營管理水平

基于5G無線網(wǎng)絡(luò)大容量、低延時的特點進(jìn)行道路交通管理水平的提升具有重要意義。一方面，對于應(yīng)用智慧連接的交通設(shè)施進(jìn)行監(jiān)管，借助清晰的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)分析道路基礎(chǔ)設(shè)施的具體變化，如護(hù)欄、井蓋、綠化帶等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)監(jiān)管，還可以對道路維護(hù)人員的安全進(jìn)行監(jiān)管，減少交通事故的發(fā)生。同時，借助交通道路人工智能設(shè)備的監(jiān)測，可以對道路行人的安全進(jìn)行觀察，特別是殘疾人士、兒童、老人等行動不便的斑馬線緩慢人群，借助信息數(shù)據(jù)的傳輸及定位導(dǎo)航提醒司機(jī)減速或者停止前進(jìn)。另一方面，為交通運營提供優(yōu)質(zhì)高效的多樣化服務(wù)，啟動5G智慧公交車的應(yīng)用，在車輛中不僅能實時監(jiān)測車內(nèi)乘客狀況，還能對道路交通狀況進(jìn)行語音提示，為公交出行帶來了極大的便利。此外，軌道交通運營也要與5G網(wǎng)絡(luò)信息設(shè)備相連接，對客流信息進(jìn)行實時監(jiān)控。比如，為了更好地緩解上下班高峰時期的客流量，可根據(jù)監(jiān)控分析狀況靈活調(diào)度地鐵列車的速度及車次，為軌道交通營造便利的服務(wù)。

3.3 5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化應(yīng)用，提升道路應(yīng)急救援及執(zhí)法水平

首先，在機(jī)場、火車站等重大的交通樞紐地區(qū)都會有大量人群聚集，借助5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對交通樞紐場所的客流量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集傳輸，以人臉識別及定位的形式對特殊活動人群進(jìn)行定位監(jiān)管，減少緊急安全事件的發(fā)生。其次，道路發(fā)生重大交通事故時應(yīng)急救援的車輛因為交通擁堵而無法及時趕到救援現(xiàn)場，此時可借助5G網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)將交通事故信息上傳至交通處理系統(tǒng)，借助智慧交通中心對此道路擁堵信息進(jìn)行發(fā)布，緩解交通擁堵的同時為救援爭取寶貴時間。此外，在道路運輸過程中難免會出現(xiàn)一些超速、酒駕及違規(guī)的行為，5G網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用可以及時獲取違法情況信息，助力執(zhí)法人員精準(zhǔn)、及時地抓捕違法人員，增強(qiáng)執(zhí)法力度及水平。比如，借助5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能及定位系統(tǒng)對違法人員的車輛信息及畫面狀況進(jìn)行實時捕捉，以數(shù)據(jù)場景、視頻場景及地圖場景多元化綜合應(yīng)用的形式將違法人員抓獲。

3.4 5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促使車路協(xié)同及無人駕駛技術(shù)優(yōu)化升級

將5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用到車路協(xié)同系統(tǒng)中進(jìn)行無線通信技術(shù)的采集與融合，不僅可以全時監(jiān)控車路動態(tài)信息，還能依據(jù)車路信息的實時交互情況對車輛、道路進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，使道路運營監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行升級優(yōu)化。一方面，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)低延時的特性為車輛信息之間交互傳輸提供了可能，車輛在行駛的過程中不僅能提前預(yù)知前方的道路信息，還能根據(jù)前方的擁堵、車禍等情況及時告知司機(jī)保持一定安全距離，在很大程度上確保了司機(jī)的駕駛安全。另一方面，基于大數(shù)據(jù)信息技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大容量特性對前方道路的交通信息狀況進(jìn)行實時傳輸，使車輛行駛在道路邊緣時就能收到數(shù)據(jù)信息推送，司機(jī)可以及時判斷行駛方向，這樣既能緩解道路的交通壓力，又能為出行節(jié)省時間。此外，借助5G定位系統(tǒng)、視覺計算及人工智能的協(xié)同操作將其應(yīng)用到未來車輛的自動駕駛中去，使車輛在自動駕駛的過程中能自動獲取道路情況，根據(jù)預(yù)知的道路監(jiān)測情況進(jìn)行安全隱患的判斷，調(diào)整自動行駛的速度，確保車輛的安全。

4 結(jié)語

當(dāng)前，基于5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智慧科技進(jìn)行多樣化融合，積極構(gòu)建智慧交通應(yīng)用場景的同時營造高效能的交通治理體系，對促進(jìn)智慧交通建設(shè)的多元化發(fā)展有著重要意義。智慧交通是未來城市發(fā)展的必然趨勢，將5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到智慧交通體系可以為未來城市便捷化交通發(fā)展提供有效支持，既能提升交通信息采集傳輸效率及交通運營管理水平，同時還能提升道路應(yīng)急救援及執(zhí)法水平，推動5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧城市層面的和諧化運維及多樣化應(yīng)用，同時為現(xiàn)代化交通建設(shè)的升級優(yōu)化注入新的活力與動能。