基于5G技术的先进通信系统面向智能交通的研究

王智超

（天津七一二移动通信有限公司，天津 300140）

1 背景

从未来智慧城市发展趋势来看，高带宽多模式的通信是必不可少的内容，高带宽可以保证数据的快速上行下载，可以有效支撑专业通信领域业务传输的实时性要求和带宽要求，比较典型的是高清视频在安全方面的应用。随着智能传感网络的普及，可以汇集海量的传感数据，进行数据分析和交叉数据处理，为城市提供更好的运作参照和安全保障。更先进的通信系统将极大降低通信成本和延迟，使数据综合处理和海量数据传输成为可能，未来经过AI优化，基于场景的动态处理方式将补充甚至取代现有基于规划的管理方式，比如在一个智能交通的路口，边缘服务器通过8K视频动态采集当前等待行人情况、通过车联网车流等候时间等信息，动态调整红绿灯长度，并通过物联系统发布等待预期，提示车辆提前结束发动机启停，增加单位时间通行数量。一个综合的园区可以通过监控用电、用水、交通占用等情况综合评估当前开工情况，预估配套力度。可以通过传感器了解电路温度、仓储温度，通过传感网络了解消防水位情况，通过视频分析临时车辆停放，通过AI分析火灾发生概率，预估援救效率。通过网络快速发布应急预警等。

随着移动通信，大数据，人工智能等技术的蓬勃发展，先进通信也将深深地影响了人们日常生活的方方面面。交通、环境信息的快速搜集和传递，极大的方便了人们的生活，对人们社交生活带来了深刻的变革。同时，先进的通信网络对工农业生产，城市运行，公共事业等的发展也有很大的推动作用。公用和专用通信网络已经成为生产，生活，社交的基础设施。

随着国内轨道交通的大发展，基本已经解决了有和无的问题。但是用户已经不仅仅满足于能乘坐轨道交通工具，而是需要安全、便捷、舒适地乘坐。同时，地铁运维人员随着线路，车次的增多，工作量大大增加，因此突发事件的及时处置，线路的智能运维，业务联动的需求变得比较迫切。

车载、车站4K高清视频的实时上传业务，人工智能的人脸识别业务，能为乘客提供良好安全体验。4K高清PIS（乘客信息）系统能提供的精准的信息导引信息和精彩丰富娱乐内容和基于4K高清视频和人工智能的拥挤度识别功能提升了乘客的舒适体验。

借助5G先进通信网络和人工智能的地铁线路维护，关键业务联动，实时监测，应急管理等系统能使地铁运营更加智能化，能及时发现故障隐患，能及时进行突发事件的处置，能为运营人员提供运维的辅助决策，提高运营人员的效率。

2 智能交通应用的技术特点

先进通信系统用于智能交通领域，除了5G自身的技术特点之外，还要满足一些契合智能交通项目本身的技术特性。

2.1 高清视频

目前地铁的车载视频已从普清过渡到高清（1080P），随着用户对安全性，视频信息挖掘等需求，后续将逐渐过渡到4K，8K等更高清晰度的视频。

2.2 高清车地无线PIS

目前受限于车地无线的带宽，时延等因素，PIS大部分还是通过录播的方式播放普清视频。后续将逐渐过渡到4K，8K等更高清晰度的实时视频播放。

2.3 人工智能

地铁内的人工智能识别的迫切需要主要体现在人脸识别，特征识别，行为分析，人群密度分析等领域。

2.4 多媒体集群

地铁的指挥调度目前还以语音为主。后期将过渡到视频呼叫，视频指挥。现场情况，调度员将一目了然。

2.5 智能运维

借助各种通信手段和监测设备，通过智能服务器进行辅助决策，地铁能进行智能化的运维。

2.6 业务联动

地铁的特点决定了，当有突发事件发生时，需要各部门参与进行业务联动，将视频，监测等信息提供给各部门，并智能分析辅助决策，进行突发事件的业务联动。

3 基于5G的列车全景远程监控

图1 系统架构图

3.1 场景说明

（1）在5G网络覆盖区域，实现多路高清视频同时传输到监控平台。

（2）应用广泛：列车全自动运行实时采集全景视频监控图像及其数据到监控运营平台，用于地铁高效运营管理，如驾驶员行为分析、故障快速响应、远程诊断等。

3.2 方案说明

目前的地铁车地无线主要有5.8G 802.11ac WLAN，1.8G LTE等技术体制，但不同程度存在着移动性差，速率较低，频段受限，易受干扰等缺点。

5G提供了sub 6GHz和毫米波等多种频段选择，高带宽低延迟特性可以满足高速互联车地无线对带宽，时延的苛刻要求。

通过5G无线网络，可实时上传传输多路4K 高清监控视频；可实时下传多路高清4K高清PIS视频，实现电视节目，广告等的高清直播。可实时传输列车运行的各种数据。

（1）全景视频支持十几路8Mbps高清视频码流或者几十路2Mbps高清视频 码流，视频码率可调整。

（2）车站视频服务器采用MEC云化部署。

（3）视频远程监控系统将列车PIS网络摄像机实时视频码流数据根据需求借助5G传输网络高速实时传输到地面，实现对视频远程调用功能。当列车发生故障时，地面监控人员就能够实时调取相应车辆摄像头，对列车故障处置进行快速响应，减少故障解决时间，保障列车安全高效运营。

（4）监控平台收集列车数据及图像数据，从而为列车运行提供远程监控远程诊断。分析司机是否有非法驾驶操作，识别分析乘客是否有异常聚集等行为，借助5G无线传输网络传输到地面运维平台，并通过移动端查询。

4 基于5G的地铁乘客车载信息服务

图2 系统架构图

4.1 场景说明

（1）在5G网络覆盖区域，实现多路视频传输。

（2）应用前景：5G实时下行大带宽传输能力支持实时更新高 清视频，满足乘客出行所需实时动态信息。

4.2 方案说明

（1）支持多路25Mbps 4K高清视频，每节车厢可播放不同内容。

（2）车站媒体服务器采用MEC云化部署。

（3）地面传输网利用地铁既有传输系统，申请分配万兆以太网通道。

（4）编播中心利用地铁既有系统进行联调。

5 结束语

相比传统的移动通信技术，5G网络技术在用户体验速率、端到端时延、吞吐量、连接数密度等参数指标上有明显的优势，能够很好地应对智能交通场景用户接入量大、列车高速运行、突发性高数据量的情况，产生了积极的作用。