5G时代背景下城市智慧交通发展探讨

□ 王鑫宇

当前我国经济及汽车产业飞速发展，庞大的汽车保有量、较高的交通出行需求以及不够完善的交通基础设施是我国交通管理工作的面临巨大挑战。针对当代城市交通运行过程中的各种问题，传统的解决办法主要是通过增加交通供给、控制交通需求以及增设相关交通控制设施来起到缓解交通压力的作用，但过高的小汽车保有量以及短时间内无法有效控制的高出行需求使得现有的交通管理策略稍显乏力。

在新的时代背景下，大力发展城市智慧交通系统将是未来城市交通管理的必然趋势。5G 网络可以打破城市智慧交通发展进程中最重要的技术壁垒，给陷入发展瓶颈的智慧交通带来新的曙光。2019 年被视为“5G 元年”，而2020 年被普遍认为是智慧交通落地的关键年，5G 商用时代已然到来，在5G 通讯技术的赋能下，必须尽早找到城市交通管理领域新的突破点，深刻认识到5G通讯技术在构建城市智慧交通中的优势和不足，进而科学合理地将5G 通讯技术运用在智慧交通系统中，为城市交通出行提供安全、便捷、高效的服务。

一、5G 技术对智慧交通的意义

智能交通的概念产生已久，智慧交通是交通运输和信息技术交叉融合的产物，其与传统智能交通系统最大的不同是能够充分运用物联网、云计算以及人工智能等技术，通过大量的信息汇集和数据处理，对交通管理、交通运输和公众出行等交通领域进行反馈，从而实现协调管理。

智慧交通系统的实现离不开大规模的数据获取、数据传输和数据处理能力。虽然在5G技术到来之前，互联网、信息服务、大数据以及云计算等领域就已经进入相对成熟的发展阶段，但相较于智慧交通系统对信息技术的高要求来说还显得捉襟见肘。而具有高容量、低时延、高可靠性特点的5G通讯技术弥补了传统信息技术领域的不足。5G 技术在智慧交通系统中的应用将会使道路环境信息的获取更加清晰、信息的处理更加便捷、信息的传输更加高效。

二、5G 通讯技术在智慧交通中的具体应用

1.实现智慧交通管控

5G网络具有高传输率、高宽带、高可靠性的特性，能够大大提高交通管理部门对道路视频监控信息获取的效率、实时性和清晰度。与传统布置有线道路视频监控系统的方法相比，基于5G 传输能力的监控系统在部署终端设备时能够更加灵活并且更容易控制成本，从而扩大了城市交通视频监控的覆盖范围，为智慧交通建设打下坚实基础。

利用5G 通讯技术，以无线的方式快速高效地将城市道路视频拍摄数据传输至就近的边缘计算服务器，凭借云端部署的视觉AI 模型，可以实现交通违法行为的精准自动检测，并将相关的违法事件信息及时输出到就近终端，加快响应和处理的效率。与传统的交通违法行为自动识别系统相比，基于5G 网络的视频交控系统具有超低延迟率和高强度的边缘处理能力，可以极大地提高违法行为智能识别的准确率，降低“漏抓”、“错抓”的概率。

2.推动无人驾驶技术发展

加快发展无人驾驶技术是智能交通建设的必然趋势。无人驾驶技术的实现将会解放人类驾驶员的双手，在满足交通出行需求的基础上，通过高可靠性的自动驾驶系统为乘客提供更加安全、便捷、高效的服务。

无人驾驶技术的实现基于车联网的建立，而只有依靠5G 网络，车联网的C-V2X 技术才能实现，从而做到车与万物互联，保证车辆在自动化驾驶的同时兼顾安全和效率。车辆在自动行驶的过程中要时刻不停地采集车辆周围的视频影像数据和雷达传感器数据，同时要将采集到的数据及时发送到云端，经过云端运算做出的指令还要传回车辆。如此艰巨的数据传输任务需要一个高带宽低延迟的信息通道来完成，这也正是5G 技术辅助自动驾驶的基础。

3.加速车路协同的实现

作为智慧交通的核心，车路协同系统可以将无线通信、传感器和人工智能等前沿技术综合应用于车辆和道路基础设施，从而实现车辆之间、车辆和道路设施之间的信息交互共享，使行驶安全得到了保障，同时可以优化行驶路径、降低排放、实现绿色出行。

车路协同分为3 个部分，车载端、路侧端和通讯平台。车载部分负责获取车辆行驶中车辆传感器采集到的视频和雷达数据等信息，并将取得的信息共享给智能路侧系统。路侧端将接收到的数据进行边缘计算，实现对路况的数字化感知。通讯平台负责保证车辆之间以及车辆和路侧系统之间的通信畅通。传统的车辆传感器系统采集的数据仅限于少量雷达数据，但车路协同系统中的车载端设备需要获取包括视频影像在内的大量数据信息，甚至要同时接收路侧系统传来的微波雷达、检测器、信号机等数据。在非理想条件下，真实交通场景中的交通参与者众多，且随机事件出现的可能性较大。为了能够在随机性强、干扰大的条件下使车路协同系统高效可靠稳定运行，通讯系统必须在100 毫秒内完成从指令接收、任务运算处理到决策执行的整个过程，这是4G 通讯网络所达不到的。而5G网络1 毫秒的超低延迟和高带宽完全可以满足系统对数据传输的要求。与此同时，对于智能路测系统来说，5G 通讯技术具有的边缘云计算能力能够切实有效地解决传统中心云计算因距离较远而产生的高延迟问题。5G 的超高带宽、超低延迟、超大连接能力为车路协同系统的搭建提供了可能，实现人、车、路之间的实时互动，从而达到车路协同。

4.道路意外情况的识别与事故预防

5G技术以及人工智能技术的发展，将会有助于构建涉及整个交通网络运行状态的智能感知系统，从而使得道路意外事件的预警和事故预防成为可能。在5G 网络通讯带宽、效率以及稳定性的保证下，人工智能系统对采集的全路网图像信息进行模式识别与结构化分析，在事故发生之前就能预测车辆短时间内的运行状态。通过低时延无线网络实时将预警信息传输到对应车辆的车载系统，使之及时做出规避反应，进而有效避免交通事故。

5.基于5G 手机的行人交通流检测

一个合格的智慧交通系统在进行交通协调控制的过程中不能忽视行人这一重要的交通参与者群体。与车辆位置信息的采集不同，行人流信息具有密度大、运行方向较为随机、运行较难预测等特点。通过传统的交通检测摄像头进行行人识别与检测的方法受天气影响较大，且摄像头的拍摄角度也有局限性。但随着5G手机的普及，基于5G通信低时延的特性，可以通过采集行人携带的5G 移动终端的位置、速度、密度、方向等4 个典型的运动特征信息，利用5G边缘计算能力建立模型，从而实现对行人交通流的检测，有助于实现交通信号的智能化。

三、5G技术支持下智慧交通系统发展的相关举措

1.构建智慧网络协同体系，优化现代化智慧交通系统

在5G时代背景下发展城市智慧交通网络协同体系，各地相关部门需要充分考虑到现阶段的实际情况以及发展空间。既要保持充足的发展动力，又不能盲目跟进。在高效利用现阶段成熟通讯技术的前提下，应用5G 技术，不断构建智慧交通网络协同体系，在搭建智慧服务层、资源适配层、网络组建层以及行为域的基础上，建立健全智慧交通网络系统，通过不断对其功能进行完善，提升服务质量，进而使得系统能够有效运行。此外，5G 加持下的智慧交通网络系统在实现更多功能的同时也给系统的运行维护带来了相应的难度。所以，如何对整个网络交通系统进行优化，降低系统维护难度与成本也是智慧交通系统发展的重要内容。

2.优化终端应用易用性，提升数据安全性

5G 技术的到来给智慧交通的发展带来了技术上的保障，智慧交通发展的成果如何惠及交通参与者本身却要依靠终端应用这个联系系统与用户的桥梁。广大交通参与者中的中老年以及儿童群体是否能够容易接受，并通过相关终端设备获取其需要的信息是必须引起重视的。只有保证绝大多数交通参与者用最低的学习成本体验到城市智慧交通带给生活的便利，系统才具有足够的亲和力，从而实现智慧交通的价值。

此外，智慧交通系统将会采集大量的用户数据，其中涉及到一部分用户不希望被公开的隐私数据，如位置信息、出行时刻信息、出行OD 信息等。为此，一方面，要加强数据安全的建设，做到数据加密传输、加密处理以及管理员权限严格管理；另一方面，要完善相关的法律法规，在新技术迅速普及的应用背景下，国家在立法层面上要及时填补可能存在的法律空白，尽快形成行业规范。

3.加强基础设施建设，注重人才培养

5G 智慧交通的实现离不开基础设施的建设。合理布置城市交通数据采集装置，规范车载端通讯设备安装的相关标准，升级云端服务器的数据运算处理能力，进而优化智慧交通网络的兼容性。只有基础设施建设得到了保障，才能谈及如何让智慧交通系统发挥最大效能。

同时，在智慧交通构建过程中，有关部门要不断引进专门人才，通过定期组织相关培训保证工作人员的专业化水平与学习能力。鉴于系统尽可能保证全天候稳定运转的期望，要着重培养工作人员的故障排查能力，增强系统鲁棒性。在后期要加强相关工作人员的培训，充分考虑相应的系统容量以及速率，通过对5G通讯基础设施的合理分配与使用，优化智慧交通网络的性能，增强智慧交通的实际运行效果。

四、结语

5G时代背景下建设城市智慧交通，有望从真正意义上实现“万物互联”，但这有赖于对5G 技术的合理运用。下一阶段，智慧交通的发展和城市交通服务的完善要重点关注相关基础设施的合理部署、系统运维能力的加强。加大对5G 技术应用以及万物互联领域方面研究的投入，并在应用过程中对5G 技术支持下的智慧交通应用效果进行分析评价，不断对系统进行优化，从而保证城市道路交通的良好运行。