5G移动通信技术在智慧交通中的应用研究

荆林朋、窦志伟、朱树青

（1.济南市规划设计研究院，山东 济南 250000；2.山东高速轨道交通集团有限公司益羊铁路管理处，山东 潍坊 262610）

0 引言

5G 移动通信技术是信息时代的技术产物，被用于多个行业的管理工作中，具有辅助人工进行自动化管理的优势。在深入推进智慧交通与管理体系的道路上，5G 移动通信技术作为重要的技术资源，用于强化智慧交通管理的实施力度以及优化管理工作方法，可有效避免人为管理因素对交通管理与建设造成的影响。为此，深入研究智慧交通的5G 移动通信技术体系，成为现阶段交通行业需要重视的工作任务，管理过程需要以多元化的技术资源为基础，才能够不断增强5G 移动通信技术体系在智慧交通中的适配性。

1 5G 移动通信技术在智慧交通中的应用优势

1.1 有利于帮助打造高水平的智慧交通服务

智慧交通服务中包含自动化驾驶、远程启动操控等服务功能，通过将这些服务功能应用到现阶段的道路交通中，有利于大幅度提高道路交通的便捷性以及规避道路交通中的安全风险。而通过将5G 移动通信技术应用到智慧交通中，能够有效优化交通服务功能的实施效果，使智慧交通服务更加可靠，还能扩大智慧交通服务的适用范围。在5G 移动通信技术的帮助下，现阶段交通体系能够广泛应用人工智能以及新一代通信技术来改善其交通运输模式，使交通运输的管理过程更加协调。例如，在5G 移动通信技术的应用下，智慧交通中的无线宽带传输网络也就应运而生，该技术的应用能够在交通网络中起到传输大容量信息的作用，突破地理条件对交通信息传输带来的限制，为交通管理及管控工作提供技术支持。通过依托5G 移动通信技术，各地区交通网络能够以信息采集系统为基础，研发出更多用于智慧交通的行车信息服务平台，从而实时监测各个路段的车流量、车流平均速度以及停车区域资源等信息，实现交通信息的网络化与共享化。因此，在全面普及5G 移动通信技术的背景下，智慧交通中的服务功能将会逐渐完善，并且成为改善现阶段智能交通管理的必备条件，为提高道路交通服务水平奠定基础[1]。

1.2 有利于帮助转变道路交通方式与方法

在传统道路交通与通行管理模式下，大众的道路交通方式普遍较为单一，对于道路交通中的信息采集、交通控制方法存在一定的局限性。为了突破传统交通通行模式的限制，各地区在落实智慧交通服务的基础上，应用5G 移动通信技术来改进道路交通的方式与方法，不仅能够极大地提高道路交通的整体效率，还能够使道路交通更加规范，从而避免一些不必要的交通风险。在道路交通监管方面，采用5G 移动通信技术的智慧交通系统能够实现24h 道路不间断监测，并且自动收集具有参考价值的道路交通信息。比如，杭州萧山地区试行的5G 智慧交通技术被广泛应用到交通行业中，交通用户可以通过智慧交通中的车辆识别、高清电视等技术，收集通行路段的交通动态信息，并且由系统为交通用户提供具有参考意义的变道或择路信息，保障用户在道路交通中的通信效率。而在车辆通行控制方面，为了突破传统交通模式中单一化人为操作的通行方法，5G 移动通信技术下的智慧交通已经能够实现初步的车路协同控制，并且利用自动驾驶来代替人工驾驶，保障道路交通的安全与效率。比如，装载有传感器设备的智能汽车能够根据云端数据提供路线导航，由驾驶者根据导航信息选择需要的高精地图信息，由车载定位系统进行自动化导航与半自动化驾驶，而这种技术是无人驾驶模式的基本雏形，现已被广泛应用到道路交通的控制领域中，解决车辆行驶与停车中存在的难题[2]。

1.3 有利于强化道路交通安全

在打造智慧交通系统的过程中，5G 移动通信技术及无线宽带能够作为智慧交通系统开发中的技术链，结合泛信息化、网络技术、人工智能及传感技术等对道路交通进行有效控制，在保障道路交通效率的同时，提高道路交通的安全系数。从技术功能来看，5G移动通信技术下的智慧交通系统能够实现综合化管理因素的有效联动，并配合信息技术、数据化通信技术、传感技术等，实现道路交通中行人、车辆及路网的密切配合，使每一位参与道路交通的驾驶者，都能够按照正确的交通路线通行，避免人为主观因素造成的道路交通安全隐患。通过采用智慧交通系统下的各种交通监控及管理设备，有利于降低不文明、不规范交通行为的发生，提高城市交通的安全系数。例如，在余姚市落实智慧交通管理体系中，部门采取“智慧眼、智能噪声检测”等信息系统，对城东路等多条路线进行道路安全检测，这一类设备能够针对行人、机动车或非机动车的交通危险行为进行自动警示。而从该地区智慧交通系统的应用效果来看，智慧交通系统大幅度缓解当地道路交通拥堵的情况，减少交通危险行为的发生频率，为维护道路交通安全奠定坚实基础[3]。

2 5G 移动通信技术融入智慧交通的工作挑战

2.1 智慧交通发展失衡

智慧交通在不同地区的普及程度存在显著差异，这就造成不同地区对全面落实智慧交通的关注度、政策实施力度有所不同，一些中小型城市道路交通对智慧交通管理的需求普遍偏低，影响智慧交通协同5G移动通信技术在交通管理中的应用。以智慧交通项目在各地区的占比情况为例，2020 年以来，华东地区智慧交通项目的占比达到全国的约32%，而同期华中及东北地区则仅有不到10%的项目数量占比，从中可以看出，由于智慧交通项目在各地区的投入力度不均，影响了智慧交通在部分地区交通管理中的普及，也不利于在智慧交通中融入全新的5G 移动通信技术体系[4]。

2.2 智慧交通技术受限

在推动5G 移动通信技术融入智慧交通的过程中，技术水平决定着智慧交通管理与系统服务的质量，由于现阶段5G 移动通信技术在智慧交通系统建设中的应用并不成熟，造成智慧交通系统的建设缺少完善的技术构架，从而不利于展现5G 移动通信技术在智慧交通中的应用效果。在智慧交通系统协同作业方面，智慧交通系统中涉及多项设备与管理系统，需要有不同的工作人员协同参与到系统的管理中，才能够优化智慧交通系统的使用效果。然而，智慧交通中的交通工程、监控系统、智能交通系统等在缺少调度方案的背景下，车端、路侧端以及云端无法在管理技术的支持下实现信息互通，造成智慧交通在部分领域中管理与控制的局限性，不利于发展5G 移动通信技术下的智慧交通网络。而从智慧交通在真实交通场景中的使用现象来看，交通中参与者数量多、路况随机性较强等因素都会增加智慧交通系统的数据计算内容，从而使智慧交通系统对公路交通的调度效率影响较大，造成管理与控制过程中的技术延迟。

3 5G 移动通信技术融入智慧交通的工作办法

3.1 选择高效率5G 网络系统辅助交通管理

为了体现5G 移动通信技术在智慧交通管理中的应用优势，相关部门必须选择高效率的5G 网络系统及设备组，改善智慧交通系统的运行构架，发挥设备的信息化性能，改善智慧交通系统的应用效果。对此相关部门应着重考虑峰值速率较快、频谱效率较高的5G 移动通信网络作为智慧交通系统的运作核心，发挥其超大网络容量、广域覆盖性的优势，对各路段的交通进行监控与管理。如表1 所示，通过对比5G 移动通信网络与4G 移动通信网络不难发现，选择5G 移动通信技术更能够满足智慧交通网络的运行需求，而其高速率、低延迟的特点必然能够实现多点、多天线的协同组网，从而应对不同情况下的交通网络管理。而通过以5G 无线宽带为智慧交通网络建设的技术链，相关部门需要协同人工智能、“互联网+”、泛信息化、自动化控制、传感等技术，分别对交通工程、监控系统、智能交通平台及智慧交通进行全方位改造，使地区路网通道的协同性能够在多元化技术的帮助下有所增强，确保5G 移动通信技术切实成为构建智慧交通体系的关键技术核心。

表1 5G 移动通信网络与4G 移动通信网络在协同组网中的性能对比

3.2 创新智慧交通系统的表现形式

在推动5G 移动通信技术融入智慧交通的过程中，相关部门必须发挥出5G 移动通信技术资源的优势，打造出能够符合不同交通管理需求的管理形式，以此来满足建设多元化智慧交通体系的需求。在构建智慧交通系统主动模式的过程中，相关部门应同时实现交通应急与安全的联动管理，具体做法为：首先，将5G 移动通信技术作为交通信息采集的重要通道，并以此为依据，打造出能够用于智慧交通的交通信息服务平台。这样一来，交通者与管理者均可在使用智慧交通系统的过程中受益，通过与智慧交通系统联动的车载互联终端，获取精准的道路车流量、停车地点资源等数据。其次，以5G 移动通信技术为核心的智慧交通还可以移动互联为基础，打造出具有综合性特征的交通智能服务体系。比如，通过以5G 移动通信技术中的物联网技术为基础，打造出基于电子收费系统功能的车辆计费服务系统，借助该系统来完成道路车辆识别、道路路径识别、车辆计重等一系列作业，并通过车路协同服务系统来为参与交通的人员提供交通信息，保障出行效率。最后，在5G 移动通信技术的帮助下，智慧交通系统可以打造出具有精准感知与智能化调控功能的系统配置，用于执行车辆识别、路情检查、气象监测及地磁感应等一系列作业。

4 5G 移动通信技术融入智慧交通的应用趋势与建议

4.1 “5G+车联网”技术的应用趋势与建议

为了利用智慧交通系统实现当前道路交通中的车路协同化，相关部门要发挥出5G 移动通信技术的资源优势，打造出用于管理路况与交通的信息端及系统，推进智慧交通的发展。在此过程中，全面推进5G移动通信技术协同车联网的建设战略成为智慧交通建设的首选。在系统设备的选择上，5G 移动通信技术下的智能车载单元、智能路测单元等能够应用到车路协同管理中，在此基础上，智慧交通系统分别完善车载系统、路侧系统与通信平台，最终才能实现车路协同管理技术的闭环，保障多端的信息管道交流与互通，改善智慧交通系统下的车路协同管理效果。为了应对真实交通场景下的管理难题，车路协同管理需要在车联网的背景下完成车载操作系统的设计，确保车辆能够与智慧交通系统实现兼容。以北京顺义小营镇的智能网联汽车试验为例，通过在车联网中采用具有先进控制性能的传感系统及OS，能够确保车辆的智能传感设备、ECU 以及芯片组能够实现与智慧交通系统的有机互通，使系统能够自动应对复杂的道路计算信息，以及具备相当的数据处理能力。

4.2 “5G+边缘计算”技术的应用趋势与建议

在高水平智慧交通系统的建设过程中，5G 移动通信技术、人工智能技术及边缘计算等新技术都能够加入系统的构建中，使智慧交通系统能够形成“5G+边缘计算”的技术模式，使智慧交通的应用更加成熟。首先，通过在公路网络中建设智慧交通监测点，并且利用监测点中的边缘人工智能计算机，实现对车辆监控、车流量记录等工作的自动实施，无须由智慧交通系统云端执行管理操作。在这样一种技术的帮助下，边缘计算能够代替云计算融入智慧交通的管理中，大幅度提高交通数据处理与分析的工作效率，真正实现管理与监控的协同化发展，打造出智慧交通下的高质量协同服务。其次，在道路路侧部署边缘AI 计算机，交通管理部门才能通过传感设备收集交通数据，监控各个路段的车流量及通行情况，实现车辆管理、信息服务等的集约化，降低交通管理中的成本投入。

5 结语

总体来说，通过在智慧交通各个领域全面普及5G移动通信技术，确实能够为打造完善的智慧交通系统提供充足的技术支持，改善现阶段交通智能路网以及公共交通系统发展的不足之处。因此，在继续推进智慧交通建设中，各部门需明确5G 移动通信技术的技术优势，不断联合多元化的技术方法，改进现阶段智慧交通管理及管控作业的工作方式，打造出高效化、安全化以及智能化的道路交通智能系统，从而为提升地区交通水平提供良好的管理服务。