“5G+智慧灯杆”在智慧城市中的应用

刘津杰

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 智慧灯杆概述

近年来，路灯灯杆进行了创新，路灯控制技术体系也进行了相应的改革。目前，我国许多城市已经实施了智能路灯试点项目。大多数智能灯杆集智能照明、视频监控、信息发布和环境感知等多种功能于一体。但是，只实现了各种功能在硬件上的集中，而各种功能之间的联系较为薄弱。从硬件和系统软件的分析来看，智能灯杆在硬件发展阶段与系统层面上的智慧控制还有一定的距离。此外，由于智能灯杆功能属于不同的政府管理部门管理，所以各个管理部门的结合与协调难度较大。在封闭的道路和类别明确的景点中，智能灯杆的应用效果非常显著。在这些采用集中管理方式的区域，智慧灯杆的各种功能能够帮助管理者有效解决突发事件，提高管理效率。

2 智慧灯杆在智慧城市建设中的作用

目前，在相关政策指导下，我国一些发达城市建成了一批特色较为鲜明的智慧城市，为推动城市的可持续发展提供了有效保障。在智慧城市的建设过程中，主要包括了物联感知层、网络通信层、计算与存储层、数据及服务融合层和智慧应用层等结构。而智慧灯杆作为一种信息载体在这些不同结构层中都有着较为重要的作用。物联感知层主要发挥对环境空间的智能感知作用。智慧灯杆在城市中的数量较多、覆盖范围较广，在其中安装环境监测、视频摄像等装置能够实现较大范围的环境、公共安全等数据的采集与监控。网络通信层主要由大容量高带宽的光纤网络以及全城覆盖的无线网络构成，借助智慧灯杆能够进行网络中光纤节点的设置，也可以通过加设移动通信天线作为微基站使用，特别是在5G时代，智慧灯杆可以很好地满足基站密集设置要求。计算与存储层主要为软硬件设备，实现对数据资源的运算、存储。在智能化时代，空气监测、照明、智能监控和无人驾驶等对数据处理与应用的要求越来越高，许多数据都将在网络边缘进行处理。在智慧灯杆中加装多种传感器，不仅能发挥智能灯杆的供电功能，而且能够设置成为智慧城市重要的边缘计算节点。智慧应用层主要是对各个行业、领域进行智慧整合和应用。智慧灯杆是智慧城市中多种应用切入路径之一，成为了智慧城市功能的重要载体，如智能照明、智能安防、智慧交通等，因此，智慧灯杆可以成为智慧城市中的信息采集终端与便民服务终端[1]。

3 “5G+智慧灯杆”的应用探讨

近年来。随着5G 技术的不断发展成熟，在基站建设中的应用也越来越广泛，有效缓解了传统基站重复建设、资源浪费、成本过高等问题，能够更好地满足现代人们对于建设集约化、景观化基站的共识要求。在我国建设资源节约型、环境友好型社会的战略政策下，融合5G 技术建设智慧城市，成为了当前城市发展的重点课题，其中“5G+智慧灯杆”的应用成为了建设新时期智慧城市最为可行的突破口[2-3]。

3.1 智慧灯杆载体优势明显

5G 网络的主要频段都是高频段，在进行宏微异构超密集组网建设过程中能够实现高流量、高峰值的速率性能。为了进一步满足用户体验速率等性能指标要求，需对基站间距进行进一步缩小，而5G 基站布设数量要求是4G 网络的4～5 倍以上，同时这也是5G 网络部署面临的较大困难。在进行智慧城市规划与建设过程中，智慧灯杆在通电、联网、广泛布置等方面有应用优势，同时还能够有效兼顾集约与景观性，很好地满足了5G 基站建设及配套的需求。

1）智能灯杆具备分布范围最广、密度高的特点，能够很好满足5G 超密集组网的基站建设需求。路灯灯杆之间的距离通常是在灯杆高度3 倍以内，约为20～30 m。5G 微基站在覆盖范围上受到不同功率的影响，一般来说在功率允许范围内，在100～250 m之间。根据每个灯杆集成形成一套5G 系统，路灯杆在数量上能够满足三家以上的运营商的基站建设需求。

2）智慧灯杆中的供电系统设置，能够省略5G微基站的线缆敷设环节，可大大节约施工成本与施工时间。

3）智慧灯杆是常用型市政设施，在外观上也较为美观和谐，对于降低电磁辐射、构建良好社会市容风貌有着显著的应用优势。此外，以智慧灯杆作为5G 基站的载体，不需要进行基础设施的重复建设，避免了资金与资源浪费问题，并有效降低了人工巡检、管理维护等成本支出。

3.2 智慧灯杆功能发挥需要5G 基站建设为前提

目前，智慧灯杆的应用更倾向是一个多种硬件功能拼凑而成的整体，缺乏软件与系统功能方面的智慧应用。智慧灯杆上的照明、安防、交通、市政等城市智慧模块的功能实现都需要5G 网络为保障。目前，可以进行预见的5G 应用场景主要包括三个方面：

1）增强移动宽带，5G 网络的下行峰值速度可达到20 Gbit/s，能够很好地满足许多系统功能要求，如在AR 增强与VR 虚拟等。

2）大规模机器通信的应用，主要是对物联网功能的应用，提高智慧灯杆的交互作用。

3）高可靠、低延时通信功能应用，主要集中在人工智能、智慧交通、工业自动化等方面。以上应用将会对智慧城市建设与发展起到较大的推动作用，进一步推动智慧灯杆软件与系统的智慧化升级。由此可见5G 技术在智慧灯杆中的应用极为必要，是智慧灯杆作用发挥的重要保障。

4 “5G+智慧灯杆”建设的相关对策

就当前实际情况而言，智慧灯杆的普及度仍相对较低，虽然设置了许多试点，但是在规划方面的统一性不足，导致了实施效果不明显。换言之，智慧灯杆的应用还处于初级阶段，许多功能仍然具备较大的不确定性。由此可见，“5G+智慧灯杆”的建设实施仍然面临许多挑战。在标准化方面，即使出现各项标准并不断完善，但是尚未形成统一可行的标准体系，各自为政的建设实施难以形成规模效应，也缺乏对智慧灯杆的规范规划、设计、建设，未能充分发挥“5G+智慧灯杆”的重要作用。在数据运维管理方面，“5G+智慧灯杆”各项功能的发挥与不同的职能部门息息相关，而各个部门存在业务、数据、交流沟通上的壁垒，各部门之间的利益协调难度也较大。在投资建设方面，“5G+智慧灯杆”的单杆建设需要花费较大成本，而想要实现大规模的推广应用，投资成本较为庞大，建设、运维等都是需要深入思考与规划的重要问题。

为有效解决这些问题，必须从多方面着手。首先，在标准化制定方面加强对顶层设计的合理规划，编制出台体系化的标准，对技术应用、功能规划等进行引导、促进。同时确保标准的较好开放性、创造性与前瞻性，需要深刻认识到标准体系不是一成不变的，而是需要动态完善的，尤其是需要随着技术提升发展进行适当调整、完善。其次，在管理层方面需要加强对数据运维、管理、使用的重视程度，各个部门之间需要建立形成统一的管控、调度组织，采用总分结构实现对各方需求的有效协调。最后，在进行投资建设时需选择合理的建设模式，采用分区域、分阶段的模式进行实施，确保设计、资源和政策等方面有较好的开放性，充分发挥政府、运营商和设备供应商等多方力量，广泛听取群众意见，提高群众参与度，使智慧灯杆效能得到最大化发挥。

5 结语

以智慧灯杆为载体的5G 基站建设有着较为显著的优势，在有效解决5G 建设难题的同时，有效节约了建设成本，提高了城市运行维护效率。

随着“5G+智慧灯杆”应用于不同的场景，发挥出更大的作用，必将提升智慧城市信息化建议水平，为城市居民提供更优质的生活环境。