基于5G專網的移動式交通集成指揮系統研究

摘要：交通集成指揮系統需要穩定的高帶寬、低時延的數據傳輸，長期以來此類系統通常部署于固定的交通指揮中心，通過光纖傳輸數據，交通指揮人員只能被動接收前端數據采集設備傳回的信息，再做出交通指揮方案，當方案下發時，實際的交通狀態已經發生了變化，造成方案的有效性不足，最終影響城市的交通通行效率。文中基于5G專網低時延、高帶寬、網絡切片、安全性高等優勢，提出一種移動式交通指揮系統，可依托多類型車輛搭建移動式交通指揮平臺，直接在道路交通流中指揮交通，作為傳統交通集成指揮系統的補充，提高城市交通管理的成效。

關鍵詞：智能交通；5G專網；交通集成指揮系統

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.001

中圖分類號：TP 399" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-000-03

Research on Mobile Traffic Integrated Command System Based on 5G Private Network

ZHAO Jianjun， DU Yang

（Tianyi IOT Technology Co.， Ltd.， Nanjing 210000， China）

Abstract： The traffic integrated command system needs stable data transmission with high bandwidth and low delay. For a long time， such systems are usually deployed in the fixed traffic command center to transmit data through optical fiber. The traffic commander can only passively receive the information returned by the front-end data acquisition equipment， and then make the traffic command scheme. When the scheme is issued， the actual traffic state has changed， Resulting in the lack of effectiveness of the scheme， and ultimately affect the traffic efficiency of the city. Based on the advantages of low delay， high bandwidth， network slicing and high security of 5G private network， this paper proposes a mobile traffic command system， which can build a mobile traffic command platform based on multiple types of vehicles to direct traffic in the road traffic flow. As a supplement to the traditional traffic integrated command system， it can improve the effectiveness of urban traffic management.

Key words： ITS; 5G private network; traffic integrated command system

1" 研究背景

公安交通管理部門需要對轄區內的道路進行交通指揮、管理和控制，就需要用到交通集成指揮系統，即應用物聯網、通信、計算機等多種先進技術，將交通視頻監控系統、交通信號控制系統、交通信息采集系統、交通誘導信息發布系統、多種車輛衛星定位系統和交通地理信息系統等不同類型的交通管理工作相關的子系統通過合理的規劃、設計、整合，形成的具有智能化信息采集、處理、組織、協調、決策和指揮能力的道路交通監控與管理系統。

由于交通集成指揮系統需要實時穩定的高帶寬、低時延的數據傳輸，在過去移動網絡數據傳輸時延較大、帶寬較低，穩定性較差的背景下，交通集成指揮系統通常部署于固定的交通指揮中心，通過光纖傳輸數據，且只能在交通指揮中心進行操作。

解決城市交通擁堵問題是交通指揮的重要目的，而城市交通始終處于動態變化的過程中。如果交通管理人員只能在城市交通指揮中心操作交通集成指揮系統，被動接收前端數據采集設備傳回的信息，再做出交通指揮方案，當指揮方案下發時，實際的交通狀態已經發生了變化，造成指揮方案的有效性不足，最終影響城市的交通通行效率。

5G網絡是目前最先進的已規?；逃玫姆涓C通信網絡，其帶寬更高、時延更低、穩定性更強，同時還支持多種形式的專用網絡服務形式，能夠在發揮5G網絡優勢的同時，與互聯網安全隔離，目前已應用于多種交通管理的工作場景，如道路交通巡邏執法等[1]。參考這些先進經驗，針對傳統交通集成指揮系統與城市實時交通互動性不足，交通管理人員與對交通的沉浸感較差等問題，文中基于5G專網技術，提出一種移動式交通集成指揮系統的建設方法，可工作于交通巡查車輛等移動式工作平臺，作為傳統交通集成指揮系統的補充，提高城市交通管理的成效。

2" 方案

實現移動式交通集成指揮系統需要的關鍵內容包括5G專網建設、移動指揮終端軟件、硬件的設計等內容。

2.1 5G專網

目前，5G網絡由通信運營商建設、運營，并向社會提供5G網絡服務[2]，而在車輛密集、人群聚集等特殊條件下，面向全社會服務的5G公網難以滿足交通管理工作對于無線通信的需求，比如可能會出現短時間內由于通信量激增，導致網絡擁塞[3]，影響到現場交通調度指令的下發和實時監控視頻數據的回傳，同時使用5G公網進行交通管理，也帶來許多安全方面的隱患。因此，文中采用定制化的5G專用網絡，滿足交通集成指揮系統對于網絡的安全隔離性、可靠性、數據可信性及網絡控制權等要求，能夠為交通管理業務提供高帶寬、低延時、高可靠性以及高安全性的網絡服務。

文中使用了中國電信的5G定制網絡服務模式，如圖1所示，該部署方案在邊緣機房部署交通管理工作區域UPF網元，可實現用戶數據本地靈活處理，從而達到業務數據不出交通管理專網，業務安全隔離的目的，同時UPF下沉到本地，可以就近服務交通管理業務，并通過數據分流技術使得端到端業務數據都在本地完成交互，能夠大幅度降低數據傳輸時延[4]。由于UPF下沉到本地，從數據采集終端到用戶業務應用的多種業務數據可以在專網內進行本地化處理，數據的安全性和保密性都更高。此外，通過邊緣MEC下沉算力，大帶寬消耗、時延敏感的計算工作邊緣完成，提升系統整體工作效率。

2.2 整體方案

文中的移動式交通集成指揮系統整體設計方案以現有道路交通集成指揮系統為基礎，結合遠程交通指揮遇到的問題，使用5G技術，在車載平臺部署5G DTU，工業控制機等硬件設備，安裝交通集成指揮軟件移動端版本作為移動交通指揮平臺實時參與到城市交通流當中，路面的交通管理人員可根據現場交通情況及時調整交通管控策略，提高城市交通通行效率，具體工作流程如圖2所示。

2.3 硬件方案

文中硬件實現方案為以工業控制機為基礎，集成5G DTU、衛星定位模塊、車載攝像機、車載誘導屏幕、車載播音系統等硬件設備，形成車載移動交通指揮工作平臺，可安裝在常見的多種車輛上，整體結構如圖3所示。

（1）工業控制機：作為工作平臺的核心，用于部署交通集成指揮軟件移動端版本，并與5G DTU、車載攝像機等其他車載設備連接，實現對車載設備的控制。

（2）5G DTU：作為工作平臺的數據傳輸單元，基于5G專網，與交通集成指揮中心保持高效通信。

（3）車載攝像機：實時監控車輛周邊交通情況，并可作為移動式交通流和交通事件檢測終端，接入到交通管理視頻監控和流量采集系統。

（4）車載誘導屏：搭載在車輛頂部，用于實時發布文字、圖形化交通誘導信息，幫助疏散、引導路面車輛。

（5）衛星定位模塊：實時定位車輛位置，同時交通集成指揮軟件移動端以1 Hz的頻率向交通集成指揮中心同步車輛位置信息。

（6）車載播音系統：用于實時播報交通誘導語音信息或其他交通管理業務信息。

2.4 軟件方案

用于交通管理的交通集成指揮系統需按照《公安交通指揮系統建設技術規范》（GA/T455—2010）進行建設[5]，涉及的范圍覆蓋到交通管理的多個工作方面，包含多個子系統的建設，文中將其中適合部署在移動端的部分子系統進行改造，實現移動式交通集成指揮，主要包括以下子系統。

（1）視頻監控子系統：路面安裝多種類型的視頻監控終端，通過網絡將監控畫面實時圖傳并存儲，便于交通管理的工作人員直觀地掌握路面的實時和歷史交通情況。該子系統包括視頻監控終端、存儲設備、控制計算機、圖像顯示設備等硬件設備，以及相配套的軟件。

（2）信號控制子系統：通過路面的交通信號控制機，控制路面的交通信號燈的工作方式，進行交通的調度、指揮，該子系統通常由交通信號控制機、信號燈、通信網絡、交通信號控制軟件和控制計算機組成。

（3）信息采集子系統：通過線圈、雷達、微波、視頻等多種交通信息采集終端，對于車流量、平均車速、車道占有率、排隊長度、等待時間等多種交通信息參數進行采集、處理、融合、分析、研判，為交通組織的改善提供決策支持，該子系統一般由采集設備、存儲設備、配套的軟件系統和計算機組成。

（4）交通事件檢測子系統：通過視頻監控、信息采集等監控手段，配合檢測分析算法，對于交通擁堵、事故、緩行、逆行、失速、煙/霧、遺灑等事件進行檢測報警，并向相關工作人員及時發出警告，該系統一般由視頻監控終端、多種檢測設備、控制計算機和相關的軟件組成。

（5）交通誘導子系統：通過路面交通誘導屏、互聯網、短信等多種形式，向路面駕駛員發布區域的交通狀況和引導信息，從而提前對交通流進行引導，環節路網交通壓力，該子系統一般由交通誘導軟件、交通誘導屏及相關的軟硬件設備組成。

（6）地理信息子系統：基于公安警用地理信息系統等電子地圖，結合交通管理業務進行功能集成和信息展示，輔助進行交通管理應急指揮、組織協調、交通管理決策支持等相關工作。

（7）車輛定位子系統：可以對警用車輛、公交車輛、出租車以及工程車輛等多種車輛進行定位、監控、歷史軌跡回放、指揮調度，該子系統一般由車載定位終端、配套軟、硬件等組成。

3" 結束語

結合5G專網技術，在交通集成指揮系統的基礎上，文中發揮5G網絡規?；闹悄芙K端接入，大量數據交互超低時延等優勢，實現了一種移動式的交通集成指揮系統，在實際應用中，移動指揮平臺與城市交通指揮中心實時交互，互為補充，在實際應用中可有效提高城市交通運行效率，并可結合高清視頻實現統一的指揮調度，可進一步緩解城市交通壓力?！?/p>

參考文獻

[1] 吳偉，張嶸，石巍，周興，陳鑫．5G+智慧交管系統的建設與應用——以道路交通巡邏執法系統為例[J]．警察技術，2021（02）：17-20.

[2] 董紫淼，蔡超．5G專網在警務行業信息化中的應用探討[J]．郵電設計技術，2021（10）：29-32.

[3] 柏維權，左濤．5G時代的公安無線專網通信[J]．物聯網技術，2021，11（10）：36-37.

[4] 文旭樺，鄢歡，肖榮奮，王成英，陳斯偉．基于邊緣UPF下沉的5G定制網在電子制造業的應用[J]．廣東通信技術，2022，42（06）：2-5+15.

[5] 吳昌成，封春房，邱紅桐，俞春俊，繆建新．公安交通指揮系統評價方法[J]．公路交通科技，2012，29（S1）：113-120.