5G時代背景下城市智慧交通發展探討

□ 王鑫宇

當前我國經濟及汽車產業飛速發展，龐大的汽車保有量、較高的交通出行需求以及不夠完善的交通基礎設施是我國交通管理工作的面臨巨大挑戰。針對當代城市交通運行過程中的各種問題，傳統的解決辦法主要是通過增加交通供給、控制交通需求以及增設相關交通控制設施來起到緩解交通壓力的作用，但過高的小汽車保有量以及短時間內無法有效控制的高出行需求使得現有的交通管理策略稍顯乏力。

在新的時代背景下，大力發展城市智慧交通系統將是未來城市交通管理的必然趨勢。5G 網絡可以打破城市智慧交通發展進程中最重要的技術壁壘，給陷入發展瓶頸的智慧交通帶來新的曙光。2019 年被視為“5G 元年”，而2020 年被普遍認為是智慧交通落地的關鍵年，5G 商用時代已然到來，在5G 通訊技術的賦能下，必須盡早找到城市交通管理領域新的突破點，深刻認識到5G通訊技術在構建城市智慧交通中的優勢和不足，進而科學合理地將5G 通訊技術運用在智慧交通系統中，為城市交通出行提供安全、便捷、高效的服務。

一、5G 技術對智慧交通的意義

智能交通的概念產生已久，智慧交通是交通運輸和信息技術交叉融合的產物，其與傳統智能交通系統最大的不同是能夠充分運用物聯網、云計算以及人工智能等技術，通過大量的信息匯集和數據處理，對交通管理、交通運輸和公眾出行等交通領域進行反饋，從而實現協調管理。

智慧交通系統的實現離不開大規模的數據獲取、數據傳輸和數據處理能力。雖然在5G技術到來之前，互聯網、信息服務、大數據以及云計算等領域就已經進入相對成熟的發展階段，但相較于智慧交通系統對信息技術的高要求來說還顯得捉襟見肘。而具有高容量、低時延、高可靠性特點的5G通訊技術彌補了傳統信息技術領域的不足。5G 技術在智慧交通系統中的應用將會使道路環境信息的獲取更加清晰、信息的處理更加便捷、信息的傳輸更加高效。

二、5G 通訊技術在智慧交通中的具體應用

1.實現智慧交通管控

5G網絡具有高傳輸率、高寬帶、高可靠性的特性，能夠大大提高交通管理部門對道路視頻監控信息獲取的效率、實時性和清晰度。與傳統布置有線道路視頻監控系統的方法相比，基于5G 傳輸能力的監控系統在部署終端設備時能夠更加靈活并且更容易控制成本，從而擴大了城市交通視頻監控的覆蓋范圍，為智慧交通建設打下堅實基礎。

利用5G 通訊技術，以無線的方式快速高效地將城市道路視頻拍攝數據傳輸至就近的邊緣計算服務器，憑借云端部署的視覺AI 模型，可以實現交通違法行為的精準自動檢測，并將相關的違法事件信息及時輸出到就近終端，加快響應和處理的效率。與傳統的交通違法行為自動識別系統相比，基于5G 網絡的視頻交控系統具有超低延遲率和高強度的邊緣處理能力，可以極大地提高違法行為智能識別的準確率，降低“漏抓”、“錯抓”的概率。

2.推動無人駕駛技術發展

加快發展無人駕駛技術是智能交通建設的必然趨勢。無人駕駛技術的實現將會解放人類駕駛員的雙手，在滿足交通出行需求的基礎上，通過高可靠性的自動駕駛系統為乘客提供更加安全、便捷、高效的服務。

無人駕駛技術的實現基于車聯網的建立，而只有依靠5G 網絡，車聯網的C-V2X 技術才能實現，從而做到車與萬物互聯，保證車輛在自動化駕駛的同時兼顧安全和效率。車輛在自動行駛的過程中要時刻不停地采集車輛周圍的視頻影像數據和雷達傳感器數據，同時要將采集到的數據及時發送到云端，經過云端運算做出的指令還要傳回車輛。如此艱巨的數據傳輸任務需要一個高帶寬低延遲的信息通道來完成，這也正是5G 技術輔助自動駕駛的基礎。

3.加速車路協同的實現

作為智慧交通的核心，車路協同系統可以將無線通信、傳感器和人工智能等前沿技術綜合應用于車輛和道路基礎設施，從而實現車輛之間、車輛和道路設施之間的信息交互共享，使行駛安全得到了保障，同時可以優化行駛路徑、降低排放、實現綠色出行。

車路協同分為3 個部分，車載端、路側端和通訊平臺。車載部分負責獲取車輛行駛中車輛傳感器采集到的視頻和雷達數據等信息，并將取得的信息共享給智能路側系統。路側端將接收到的數據進行邊緣計算，實現對路況的數字化感知。通訊平臺負責保證車輛之間以及車輛和路側系統之間的通信暢通。傳統的車輛傳感器系統采集的數據僅限于少量雷達數據，但車路協同系統中的車載端設備需要獲取包括視頻影像在內的大量數據信息，甚至要同時接收路側系統傳來的微波雷達、檢測器、信號機等數據。在非理想條件下，真實交通場景中的交通參與者眾多，且隨機事件出現的可能性較大。為了能夠在隨機性強、干擾大的條件下使車路協同系統高效可靠穩定運行，通訊系統必須在100 毫秒內完成從指令接收、任務運算處理到決策執行的整個過程，這是4G 通訊網絡所達不到的。而5G網絡1 毫秒的超低延遲和高帶寬完全可以滿足系統對數據傳輸的要求。與此同時，對于智能路測系統來說，5G 通訊技術具有的邊緣云計算能力能夠切實有效地解決傳統中心云計算因距離較遠而產生的高延遲問題。5G 的超高帶寬、超低延遲、超大連接能力為車路協同系統的搭建提供了可能，實現人、車、路之間的實時互動，從而達到車路協同。

4.道路意外情況的識別與事故預防

5G技術以及人工智能技術的發展，將會有助于構建涉及整個交通網絡運行狀態的智能感知系統，從而使得道路意外事件的預警和事故預防成為可能。在5G 網絡通訊帶寬、效率以及穩定性的保證下，人工智能系統對采集的全路網圖像信息進行模式識別與結構化分析，在事故發生之前就能預測車輛短時間內的運行狀態。通過低時延無線網絡實時將預警信息傳輸到對應車輛的車載系統，使之及時做出規避反應，進而有效避免交通事故。

5.基于5G 手機的行人交通流檢測

一個合格的智慧交通系統在進行交通協調控制的過程中不能忽視行人這一重要的交通參與者群體。與車輛位置信息的采集不同，行人流信息具有密度大、運行方向較為隨機、運行較難預測等特點。通過傳統的交通檢測攝像頭進行行人識別與檢測的方法受天氣影響較大，且攝像頭的拍攝角度也有局限性。但隨著5G手機的普及，基于5G通信低時延的特性，可以通過采集行人攜帶的5G 移動終端的位置、速度、密度、方向等4 個典型的運動特征信息，利用5G邊緣計算能力建立模型，從而實現對行人交通流的檢測，有助于實現交通信號的智能化。

三、5G技術支持下智慧交通系統發展的相關舉措

1.構建智慧網絡協同體系，優化現代化智慧交通系統

在5G時代背景下發展城市智慧交通網絡協同體系，各地相關部門需要充分考慮到現階段的實際情況以及發展空間。既要保持充足的發展動力，又不能盲目跟進。在高效利用現階段成熟通訊技術的前提下，應用5G 技術，不斷構建智慧交通網絡協同體系，在搭建智慧服務層、資源適配層、網絡組建層以及行為域的基礎上，建立健全智慧交通網絡系統，通過不斷對其功能進行完善，提升服務質量，進而使得系統能夠有效運行。此外，5G 加持下的智慧交通網絡系統在實現更多功能的同時也給系統的運行維護帶來了相應的難度。所以，如何對整個網絡交通系統進行優化，降低系統維護難度與成本也是智慧交通系統發展的重要內容。

2.優化終端應用易用性，提升數據安全性

5G 技術的到來給智慧交通的發展帶來了技術上的保障，智慧交通發展的成果如何惠及交通參與者本身卻要依靠終端應用這個聯系系統與用戶的橋梁。廣大交通參與者中的中老年以及兒童群體是否能夠容易接受，并通過相關終端設備獲取其需要的信息是必須引起重視的。只有保證絕大多數交通參與者用最低的學習成本體驗到城市智慧交通帶給生活的便利，系統才具有足夠的親和力，從而實現智慧交通的價值。

此外，智慧交通系統將會采集大量的用戶數據，其中涉及到一部分用戶不希望被公開的隱私數據，如位置信息、出行時刻信息、出行OD 信息等。為此，一方面，要加強數據安全的建設，做到數據加密傳輸、加密處理以及管理員權限嚴格管理；另一方面，要完善相關的法律法規，在新技術迅速普及的應用背景下，國家在立法層面上要及時填補可能存在的法律空白，盡快形成行業規范。

3.加強基礎設施建設，注重人才培養

5G 智慧交通的實現離不開基礎設施的建設。合理布置城市交通數據采集裝置，規范車載端通訊設備安裝的相關標準，升級云端服務器的數據運算處理能力，進而優化智慧交通網絡的兼容性。只有基礎設施建設得到了保障，才能談及如何讓智慧交通系統發揮最大效能。

同時，在智慧交通構建過程中，有關部門要不斷引進專門人才，通過定期組織相關培訓保證工作人員的專業化水平與學習能力。鑒于系統盡可能保證全天候穩定運轉的期望，要著重培養工作人員的故障排查能力，增強系統魯棒性。在后期要加強相關工作人員的培訓，充分考慮相應的系統容量以及速率，通過對5G通訊基礎設施的合理分配與使用，優化智慧交通網絡的性能，增強智慧交通的實際運行效果。

四、結語

5G時代背景下建設城市智慧交通，有望從真正意義上實現“萬物互聯”，但這有賴于對5G 技術的合理運用。下一階段，智慧交通的發展和城市交通服務的完善要重點關注相關基礎設施的合理部署、系統運維能力的加強。加大對5G 技術應用以及萬物互聯領域方面研究的投入，并在應用過程中對5G 技術支持下的智慧交通應用效果進行分析評價，不斷對系統進行優化，從而保證城市道路交通的良好運行。