基于5G的新一代信息技术在交通运输领域的应用研究

崔再山

摘 要：5G网络作为新一代移动通信技术，具有高速率、大容量、低时延、广连接等突出特点，在推动智慧交通发展和实现交通运输行业数字化转型方面发挥着不可或缺的重要作用。随着5G商用的全面铺开，交通运输行业对5G网络的需求日益增长。文章将深入分析5G网络在智慧交通领域中的应用场景，包括智能交通运营调度、车路协同道路基础设施建设与运营、车路协同车辆驾驶辅助、车联网等，并对基于5G网络的新一代信息技术在交通运输领域的应用前景展开探讨，以期为交通运输行业的数字化转型和智慧交通的可持续发展作出积极贡献。

关键词：5G；新一代信息技术；交通运输

中图分类号：F259.27文献标志码：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.10.023

Abstract： As a new generation of mobile communication technology， 5G network has the outstanding characteristics of high speed， large capacity， low delay and wide connection， and plays an indispensable role in promoting the development of intelligent transportation and realizing the digital transformation of the transportation industry. With the full commercialization of 5G， the transportation industry has a growing demand for 5G network. The paper will further analyze the 5G network in the field of intelligent traffic application scenarios， including intelligent traffic operation scheduling， car-road collaborative road infrastructure construction and operation， vehicle road collaborative vehicle driving assistance， networking， and the like， and discusses the application prospects of the new generation information technology based on 5G network in the field of transportation， in order to make a positive contribution to the digital transformation of transportation industry and the sustainable development of intelligent traffic.

Key words： 5G; the new generation of information technology; transportation

0    引    言

随着经济的快速发展，我国交通基础设施建设取得了举世瞩目的成就。截至2022年，我国公路总里程达到535万公里，铁路总里程达到15.5万公里；内河航道通航里程超过12.8万公里；民航运输机场数量共有254个，如表1所示。但与此同时，交通运输行业也面临着一系列问题与挑战，基础设施老化、路网布局不合理、运输效率低下等问题依然存在，还容易导致交通运输的供需矛盾进一步加剧。为解决上述问题，國家提出了“交通强国”战略，旨在通过交通运输行业的数字化转型，全面提升交通运输的服务能力和质量。

同时，在上述背景下，我国5G网络的基础设施也在不断发展。2020年，我国有1 425 000个5G网络基站，截止到2022年3月底，5G基站数量已达155.9万个，占移动基站总量的15.5%，同比提升1.2%，也从侧面证明了我国5G网络的发展态势迅猛，如图1所示。

作为全新一代的移动通信技术，5G网络不仅具备极高的通信速度和超凡的网络容量，其低时延和广连接特性更是独树一帜，这些卓越特点将深刻推动智慧交通领域的飞速发展。借助5G网络，智慧交通应用将使交通运输业中的诸多疑难问题迎刃而解，如道路拥堵、行车安全等，实现智能交通的运营调度，车路协同中道路基础设施的建设与运营，车路协同中车辆驾驶辅助、车联网等多方位应用，更重要的是，5G网络与传统交通运输业务的深度融合将显著提升交通运输的信息化水平。无疑，5G网络的广泛应用和智慧交通的快速发展将共同缔造一个畅通、高效、安全的交通出行新时代。

目前，国内外学者关于5G在智慧交通领域的研究主要集中在应用场景的探索上，如程恩旺等（2022）认为“智能交通”是以“5G+”产业应用为核心，以5G+AICDE技术为基础，全面支持交通管理、交通运输和公众出行等各个层面的交通管理[1]。肖慧（2022）介绍了5G和智能交通的基础知识，并探讨了5G智能技术在智能交通建设中的具体应用和发展趋势[2]。宁娜等（2021）认为在大数据背景下，继续加大对智能交通技术的探索力度，可以提升城市交通的整体发展水平，可以更好地解决交通堵塞和交通事故问题，提升人们出行的安全性和便利性[3]。石海洋（2021）认为在当今世界，交通运输在人们的生产和生活中发挥着不可或缺的作用。伴随着经济和社会的不断发展，交通系统所面临的压力也在不断增加，如何确保道路的交通安全，确保公路的运行效率，从而减轻交通压力，已经成为一个备受瞩目的问题[4]。张春（2021）以5G技术为例，对5G技术和智能交通的应用进行了详尽的剖析，从而为智能交通体系的构建提供了全方位保障，从而提高了出行效率[5]。因此，本文就5G的新一代信息技术在交通运输领域的应用展开研究，期望为交通运输行业的数字化转型和智慧交通的可持续发展作出积极的贡献。

1    相关概念

1.1    5G

5G网络指第五代移动通信网络，相对于4G网络而言，具有更高的通信速度、更低的延迟和更大的网络容量，这种新一代移动通信技术的推广和应用，旨在为智慧城市和智慧交通等领域提供更强大的技术支持。与4G网络相比，5G网络具有更强的安全性能，能更好地支持虚拟现实和增强现实等技术在智能交通领域的应用，为驾驶员、交通管理人员和道路用户等提供更加真实、全面、准确的信息。而在智慧交通领域中，5G网络可以帮助智能交通设备、智能车辆和道路交通系统之间进行更加高效的互动和通信，通过数据共享和实时反馈，提升交通运输的安全性和效率。5G网络还可支持边缘计算和大数据分析等技术的应用，进一步提升交通运输管理和服务的智能化水平。总之，5G网络的推广和应用将会推动智慧交通领域的革新，有助于提升交通出行的安全性、便捷性和舒适性，能够促进交通运输行业的可持续发展，为智慧城市的建设提供强有力的支持。

1.2    智慧交通

智慧交通是一种基于智能化技术的交通运输模式，借助现代信息通信技术与交通工具进行紧密融合，实现交通设施和运营方式的智能化、高效化和便捷化，从而为城市化、技术创新提供智慧支持。作为智慧城市建设的重要组成部分，智慧交通旨在实现城市交通系统的可持续发展，充分发挥交通运输的重要作用，促进城市地区的经济繁荣和社会发展。总之，智慧交通是未来交通运输发展的必然趋势，随着5G网络技术的愈加成熟和普及，智慧交通将得到进一步发展与完善，并成为现代化城市建设和未来交通出行的新标杆。

2    5G网络在智慧交通中的应用场景

2.1    智能交通运营调度

智能交通运营调度是一种运用先进技术对城市道路交通运行状态进行实时监测并制定合理调度方案的方法，旨在为人们提供安全、快捷、舒适和经济的出行服务。利用车联网、北斗导航、人工智能等技术，智能交通实时跟踪车辆位置，对交通状态进行预测和识别并快速反映道路异常情况。此外，5G网络还可实现对车辆行驶路径的智能规划，对当前道路情况进行实时监测与分析，以制定最优的调度方案。具体来讲，5G网络可作为通信平台，配合北斗导航系统进行车辆定位与信息采集，实时传递车辆位置信息、运行状态信息以及交通管理部门的相关决策等信息。通过这种智能化调度方式，交通管理部门能够更好地掌控城市交通的运行情况，调度出租车、公交车等交通工具在城市中的运营路线和时间，改善道路流量分配和交通拥堵状况，提高城市交通的运行效率和服务质量，营造更加智能和便捷的城市出行环境。

2.2    车路协同道路基础设施建设与运营

车路协同是车辆与道路基础设施间借助通信技术交换信息达到协同配合的一种运营模式。在这种模式下，车辆尤其是自动驾驶的车辆和道路将实现全天候的可靠通信，共享道路交通信息，从而实现对车辆所在的位置、行驶速度等状态的实时掌握，同时也可以实现道路设施的智能监控和管理，进而为交通安全、效率和便捷提供了更有力的支撑。车路协同的实际应用离不开基础设施的建设和运营，其中包括车辆和道路之间的通信和信息系统、路面标志和标线、道路电力和供水等一系列设施和设备。在设施建设和运营过程中，各方需要提高技术水平、实现互联互通，才能使车路协同技术保持高效、稳定、长期运行。道路基础设施建设与运营是车路协同的一个关键环节，需要在设计和建设环节中充分考虑车路协同的特点和要求，充分发挥其优势；在道路基础设施运营方面，需要开展设备管理、维护和保养，以保持设施设备长期保持稳定的运行状态。各相关部门还应该加强对设施设备的监管，定期进行检测和维修，确保车路协同的完整性和有效性。同时，在基础设施建设和运营的过程中，应加强合作與协调，加强交流合作，推动各项工作的深入进行。总之，车路协同的实施离不开道路基础设施的建设和运营，道路基础设施建设应充分考虑车路协同的特点，以确保车路协同技术的高效和稳定运行，保障车路协同的持续、有效发展。

2.3    车路协同车辆驾驶辅助

车路协同技术是智能交通领域研究的热点之一，其车辆驾驶辅助功能可以大幅度提升交通效率、提高道路安全性、减少交通拥堵等问题。在车路协同技术领域，车辆驾驶辅助是非常重要的一个应用场景，首先这项技术可以通过实时监测车辆周围的交通信息并将其处理，为驾驶员提供更加精准的驾驶辅助，帮助驾驶员更好地掌握交通状况，提高道路行车的安全性。与传统的车辆驾驶辅助系统相比，基于车路协同技术的车辆驾驶辅助具有更优秀的性能和更多的功能，例如，车辆驾驶辅助系统可以根据车辆数据和路况信息，对车速进行自适应调节以降低能耗和减排，或者在遇到危急情况时自动刹车，避免交通事故的发生。其次，随着自动驾驶技术的不断发展，车辆驾驶辅助技术也越来越受到关注。该系统可以自动驾驶车辆进行路线规划、低速转向和停车等操作，从而进一步降低驾驶员的驾驶负担，提高道路交通的通行效率。综上所述，车路协同技术的发展为车辆驾驶辅助系统的发展提供了重要的支持，未来，这些技术将实现更紧密的结合共同推进智能交通行业的发展。

2.4    车联网

车联网是新兴的智能化管理和服务产业，利用互联网、5G无线通信等信息技术实现车辆与车辆、车辆与路、车辆与人、车辆与服务平台之间的全面互联互通。复杂的交通环境对车辆信息采集、传输和处理的能力提出了更高的要求，车辆联网作为智慧交通的重要组成部分，在5G网络环境下，汽车可以实现与智能交通基础设施（如路灯、红绿灯等）互连，与其他交通参与者进行信息交互，从而实现车辆对交通状况和周边环境的实时感知和信息传输。同时，5G网络的低时延、高可靠等特性，使车辆在行驶过程中能够实现与远程控制中心的实时通信，从而有效提高车辆行驶的安全性、道路交通管理和突发事件应急响应等能力。车辆联网技术的进步将推动智能交通的创新发展，提高交通效率和安全性，为人们带来更加便捷的出行体验。

2.5    5G网络与传统交通运输业务的融合

5G网络技术在交通运输领域的应用将带来更大的容量和更快的速度，从而快速提高交通信息的采集、处理和传输效率。同时，利用车联网的信息采集和交互功能，可以获取更多的实时数据，对交通状况进行更加准确的预测和分析，管理者可以据此制定更加科学准确的交通规划和安排，优化城市交通运输资源配置，提高交通运输效率。而通过智能交通调度系统，交通管理部门可以动态地对交通状况进行实时监测、预警和调度，优化交通流量和交通运输结构。而5G网络的高速率、低时延、广连接特性，为智能交通调度系统提供了更加稳定高效的网络保障，使其能够更加准确和迅速地响应和处理交通事故和紧急事件，加快交通事故处理和应急救援的响应速度。综上所述，5G网络与传统交通运输业务的融合将会给城市交通领域带来革命性变化，实现智慧交通，提高交通效率和安全性，改善人们的出行体验，是未来城市发展必须探索的重要方向。

3    基于5G的新一代信息技术在交通运输领域应用的发展方向

3.1    推进智能网联汽车测试验证

智能网联汽车验证，主要包括技术研发测试验证和道路测试验证。从技术研发方面考虑，重点突破智能网联汽车环境感知、智能决策与控制、人机交互及信息安全等关键技术，开发测试评估平台与标准规范，开展典型场景和复杂道路环境下的测试验证，包括测试评估技术、道路试验平台及测试评价标准等。从道路测试验证方面来说，在城市道路中开展智能网联汽车商业化试点示范，包括交通拥堵与车辆通行效率提升、交通事故降低与交通拥堵缓解、城市路网拥堵降低与城市路网通行效率提升等。目前部分区域已经开展了智能网联汽车的商業化试点示范，包括自动驾驶出租车、自动驾驶公交车等。

3.2    提升交通数据的安全管理水平

交通数据作为社会资源的重要组成部分，对其进行有效管理可以实现对交通数据的高质量应用，提升交通数据的可用性和价值，从而推动交通运输行业的发展。利用5G新一代信息技术提升交通数据安全管理能力，可以发挥其高速率、大带宽、低时延等作用，实现交通数据的快速传输，同时结合云计算技术、边缘计算技术、大数据分析技术等手段构建智能化数据处理平台，对交通数据进行实时处理与分析，保障数据的完整性、准确性和真实性。基于5G的新一代信息技术还可用于构建完整的交通数据安全体系，包括数据管理、数据分析、数据存储和传输等要素，全生命周期保障交通数据的安全可控，高效实现交通数据的共享与利用。高质量应用交通数据有助于推进交通运输行业的数字化转型与发展，推动智能交通建设，提升交通数据的管理水平，为人们出行提供更安全、高效、智能的交通服务。因此，不断提升交通数据的安全管理水平必定是未来5G在交通运输领域应用的重要发展方向之一。

3.3    创新智慧交通建设模式

针对智慧交通建设，目前已经涌现出多种创新建设模式。其一是政企合作模式，即政府与企业共同参与智慧交通建设，政府负责制定政策、提供牵头管理和资金支持，企业提供技术支持和管理解决方案。其二是PPP模式，指政府与民间社会资本合作建设，由政府承担投资和规划，民间社会资本负责建设和运营。此外，还有“城市大脑”模式，指通过构建城市大脑平台，采集城市交通数据，利用人工智能等技术实现智能决策，提高城市交通的智能化水平。创新智慧交通建设模式有助于更好地整合资源，提高建设效率，建设可持续发展的交通运输体系。

3.4    提升公众出行服务质量

在基于5G的新一代信息技术的应用下，提升公众出行的服务质量是一项重要且迫切需要解决的问题。一方面，5G网络具有高速率、大带宽、低时延等特性，可以为公众提供更高效、快速、稳定的出行服务。另一方面，新一代信息技术还支持实时传输和交通数据处理，使交通管控和调度变得更加智能化。应用5G技术，可实现即时路况监测、车辆调度和安全风险预判，大幅提升出行服务的质量和安全性。此外，采用智能终端设备、移动支付等新技术，可为公众提供更加便捷的交通出行方式，满足公众的个性化出行需求，提高其对出行服务的满意度。因此，基于5G的新一代信息技术将会以提升公众出行服务质量为导向进行应用，不断满足人们的实际需要。

3.5    探索新模式发展新业态

随着5G技术的逐渐成熟和广泛应用，交通运输行业致力于探索新的模式和业态。5G技术将促进交通和物流行业的智能化发展，自动驾驶、智能物流网、无人机等新技术将广泛应用于交通运输行业中，从而提高运输效率，减少人力成本，大幅降低物流行业的生产成本。同时，为满足不同客户的个性化需求，交通企业将积极探索新的商业模式和服务模式，如共享经济、定制化服务等，创造新的业态，并为消费者营造更加丰富、便捷和舒适的出行体验。总之，5G技术的应用将不断推动交通运输行业的数字化、智能化和个性化发展，促进交通行业的结构性改革和转型，开创交通运输行业的新未来。

4    结    语

随着5G商用的全面铺开，5G网络将与交通运输行业的各业务开展深度融合，为智慧交通的建设与发展提供强有力的信息技术支撑。本文围绕5G网络在交通运输领域中的应用场景，分析了5G网络在智能交通运营调度、车路协同道路基础设施建设与运营、车路协同车辆驾驶辅助、车联网等方面的应用，并对基于5G网络的新一代信息技术在交通运输领域应用的发展方向进行了探讨，希望能够为我国5G网络与交通运输行业的融合发展提供一定的理论支持。

参考文献：

[1] 程恩旺，王凯，崔玉波．“5G+”行业应用助力智慧交通[J]．通信企业管理，2022（1）：76-77.

[2] 肖慧．新时期5G智慧交通的应用及发展[J]．运输经理世界，2022（1）：59-61.

[3] 宁娜，李冰，王兰红．5G背景下山东省智慧交通发展研究[J]．无线互联科技，2021，18（20）：5-6.

[4] 石海洋．基于5G NR车联网通信中继策略优化的研究[D]．哈尔滨：黑龙江大学，2021.

[5] 张春．5G技术与智慧交通应用[J]．电子技术与软件工程，2021（7）：37-38.