基于5G消息的高速公路伴随式服务研究

花 帅,张 吉,李璐怡

(1.江苏省交通工程建设局,江苏 南京 210004;2.华设设计集团股份有限公司,江苏 南京 210006)

0 引言

随着信息产业的蓬勃发展,移动通信技术的运用已经不再是简单的信息发送与接收,而是深入人们生活的各个方面。而5G网络作为新一代移动通信网络,具有高速、低延时和大带宽等特点,能为智慧高速提供更为牢靠的技术支持。高速度的特点使得5G网络能够快速提升信息传播与响应的速度;低延时的特点能够有效地满足信息实时通信的需求;大带宽的特点可以形成较大的空间来为路况信息的传输提供广阔的通道。5G网络具备以上技术优势,因此能够使智慧高速的快速构造与应用成为可能。

智慧高速作为高速公路建设的新模式,通过将智能交通、信息技术等高科技融入高速公路,提升了高速公路的智能化、安全性、舒适度。其中,5G、边缘计算、人工智能、大数据等新一代信息技术的出现与发展,为智慧高速的发展带来了机遇和挑战。在传统的交通管理服务与新一代信息技术融合探索过程中,高速公路呈现向数字化、智慧化发展的态势。江苏省是“新一代国家交通控制网和智慧公路”建设的9大示范省份之一,也是首批交通强国建设试点省份,具备良好的公路信息化建设基础和发展优势。2020年9月,江苏省交通运输厅印发了《江苏省交通运输新型基础设施建设行动方案》,以全面立体交通网、行业治理、运输服务、产业发展为基础,最终构建一个拥有完整的信息基础设施布局、广泛赋能、创新基础设施驱动发展的良好格局。2022年,建成一个更加完善、更加稳定的“新网络”,加速5G技术与交通技术的深度融合,促进5G+云计算、5G+北斗定位、5G+AI、5G+VR等全面应用,实现多个“5G+”场景,全省交通新型基础设施建设规模和创新能级全国领先。5G技术的应用使得智能交通系统的运行更加高效、智能、安全,为智能交通建设提供了更强的技术支持。伴随式信息服务的实现需要利用多元、多维的交通数据,通过运用移动端、车载端等多种服务载体,根据个性化需求为高速公路使用者主动推送基于当前所在位置的出行全过程、全时空的信息服务。本文立足5G消息在交通领域的应用,以5G消息作为“伴随式信息服务”的突破点,基于5G消息手机原生应用属性与通信运营商庞大的用户基数,面向更多的用户提供更加便捷的信息服务,构建面向高速公路驾乘人员、高速公路管理者、事故救援人员等的应用服务。

1 5G消息的发展

5G技术是继2G、3G、4G之后的拓展,是当前最前沿的移动通信技术,高速率、低时延、大带宽是5G最突出的特征。2G技术能够满足用户在移动状态下的语音通话需求,3G技术能够满足用户在移动状态下的上网需求,4G技术则用于满足用户对更高速率的数据比如快速下载和上传大容量数据、视频流畅播放等需求。由此可以看出,从2G到4G技术的发展都在为丰富用户的感知需求而不断地改造与完善。而5G移动通信技术的实现不仅能够满足丰富感知的需求,还能够为各个行业提供具备更高效率与更大带宽的无线网络。同时,5G技术在通信方面还包含了高频信号传递技术、多天线信号传递技术以及密集型网络技术等多方面的关键技术。随着5G网络的普及和大规模商用化,移动运营商大力开展5G新型基础设施建设,通过多种网络平台,提升基础通信服务水平,充分发挥业务安全可达和互联互通的优势,满足用户日益丰富的通信需求,助力各行各业数字化转型发展。截至2022年,我国信息基础设施建设成效显著,5G基站新增88.7万个,5G基站总量已达231.2万个,总量占全球60%以上[1]。行业领域方面,信息通信融合应用加速向工业、医疗、教育、交通等领域拓展深化,5G行业虚拟专网数量突破1万个,移动物联网连接数量占全球总数的70%,工业互联网已经全面融入了45个国民经济大类。

目前,运营商提供的传统短消息服务功能单一,体验有限,不能很好地满足客户的多元化要求。5G短消息服务除了具备图片、视频、位置、卡片等多媒体功能外,还具备了搜索、展示、互动、支付等多种功能,是一种新型的“多媒体”和“信息”的门户。现在,各大运营商都在构建5G通信生态,5G通信终端将会提供5G通信服务,并且已经完成了5G通信的标准化工作[2]。可以预见,将来5G短信服务的广泛应用,将会给大量客户带来崭新的服务感受,给全球运营商、行业客户以及有关业界都能提供新的发展机会。

与 OTT类应用和服务类 App比较,5G消息的优点主要有:一是具有非常丰富的功能,既有 OTT类应用的聊天、群聊和小程序,又有各种服务 App的功能;二是占据流量入口,5G信息占据了移动信息的强入口[3];三是实现本地应用,不需要下载 App,不需要注册、登录等前置步骤,不需要绑定手机号码,不需要收取验证码,只需要打开就可以使用;四是安全性和可靠性,通过手机号码和真实姓名的强大联系,实现了用户的信息在不同的软件之间的相互连接,保证了用户信息的安全性和可靠性;五是跨平台的联接,让使用者不必在多个不同的 App之间进行转换,在同一个界面上,就可以进行跨软件的互动,也可以进行应用之间的互联。

2 基于5G消息的高速公路伴随式服务架构

伴随市场中广大用户数量以及信息流量的激增,高速公路服务信息对5G技术提出了更高的要求。本文提供了一种基于5G消息的高速公路伴随式服务架构,如图1所示。其中智慧高速伴随式信息服务系统由信息处理子系统和5G消息发布子系统2部分组成。

图1 基于5G消息的高速公路伴随式服务架构

2.1 信息处理子系统的主要功能

(1)与已有的高速公路应用系统对接,实现辅助整体高速公路的信息服务。

(2)与道路感知系统对接,通过交通事件分析模块识别高速公路交通事故、违停、逆行、拥堵等事件和状态。

(3)通过信息决策下发模块,形成基于位置的消息扩散策略,并通过5G消息模块接口,将信息通过5G消息发布子系统下发。

2.2 5G消息发布子系统的主要功能

(1)通过与运营商的5G消息平台对接,将交通信息编排成包括语音、图片等在内的5G富媒体消息内容。

(2)与运营商5G平台对接,识别用户授权行为,提供基于路段的一次授权多次服务。

(3)与运营商5G平台对接,对路段内的手机终端的位置进行侦测,提供基于位置服务的底层能力。

围绕智慧高速伴随式信息服务架构,通过信息处理子系统和5G消息发布子系统等模块的建设,可构建面向高速公路驾乘人员、高速公路管理者、事故救援人员等的应用服务。5G为交通领域的发展带来了很多变化和创新,将人性化服务融入智慧高速公路的建设,以提升出行用户的体验感。比如,大量的交通数据能够通过5G技术实时传输到云端,并通过人工智能进行分析和处理,从而对道路流量、交通状况等进行预测和调度。除此之外,通过对车辆数据和实时交通数据的监测和分析,能够为驾驶人员提供更加精确和有效的路况信息,指导驾驶人员更加高效和安全地驾驶。在智能出行方面,伴随式服务信息能够为乘客提供多样化、个性化的出行建议,比如最优的路径选择、最佳交通方式等,提供更加便利的出行服务。可以说,基于5G消息的高速公路伴随式服务为智能交通带来了崭新的变革,是一种全新的智能交通出行模式,能够极大地提升交通出行的效率和安全性,缓解道路拥堵、减少排放污染,引导用户选择更加智能、便捷和绿色的出行方式。

3 5G消息在高速公路信息服务中应用

智慧高速的5G技术应用场景中,信息服务属于重要构成部分,它能够提供路况、车辆、突发事件等全面的数据服务,可视化地展现高速公路的路况信息,实时掌握所有路段的交通情况及其交通量,融合云计算、大数据等各项技术手段,精准获取路网交通实际运行状况,提供最优化策略,促使高速公路达到更高的运行效率。5G 消息应用于道路交通方面,可支持各种交通信息的下发和触达。常见的伴随式信息服务包括驾乘服务类和超视距预警类。

3.1 驾乘服务类场景

(1)收费服务场景:车辆通过收费站后,可实时收到扣费信息,提升收费服务的透明性和友好性。

(2)服务区诱导场景:针对节假日服务区人流量大、车流量大等问题,根据服务区内设置的感知设备,对服务区的车流量、人流量进行感知,形成拥堵预测,通过5G消息,向在道路上行驶的车辆提供诱导信息,诱导车辆驶向路网内空闲服务区,提升路网整体服务能力。

(3)消费引导场景:面向服务区商业、道路周边市镇旅游业等,提供消费引导信息,如景点介绍、特惠购物等,引导在途车辆前往目的地。

3.2 超视距预警类场景

(1)交通管制场景:交通管控是出于某些安全因素考虑,对一些或所有道路上的车辆和人员行驶进行的管制措施。通常是指在大型集会、游行、大型运动会、公路桥梁施工、救灾抢险、执行重要警卫等场合实施的对机动车通行的约束,以临时的规则为主。例如:当终端行驶到信息发布区域,可收到“前方XX路限速XX,请您减速慢行”的5G消息。

(2)紧急事件场景:紧急事件指即将或已经对有价值的资源(包括人、车、路、环境)发生损伤和损害的事件。包括道路滑坡、危化品车辆事故、道路积水、道路积雪、交通碰撞事故、道路大雾能见度过低等。例如:当终端行驶到信息发布区域,可收到“XX天气行车,注意安全”的5G消息。

(3)实时事件场景:实时事件指实时发生的目前未造成损害,但有产生损伤和损害风险的事件。例如弱势交通参与者(行人、非机动车)、道路拥堵等。例如:当终端行驶到信息发布区域,可收到“前方XX路发生道路拥堵,请您减速慢行”的5G消息。

4 5G消息伴随式信息服务发展的展望

5G 消息能提供图片、音视频、位置等多媒体内容,也支持应用搜索、展示、交互等一站式服务,是全新多媒体内容和信息服务的入口。它通过向出行用户提供及时、准确、实用的交通出行信息服务,可大幅提升用户出行的安全感、体验感和满意度,在高速公路伴随式信息服务中有广阔的应用前景,但同时还有若干亟待解决的问题需要加以研究。

4.1 终端位置精准识别技术

很多高速公路交通流量大,周边路网密集,且高速公路周边常有村庄等人群密集区域。5G消息下发时,如果不能精准识别和定位用户是否在高速公路道路范围内,会造成消息误发。需要研究通过高精度定位等手段提升终端精准识别和定位的能力。

4.2 面向交通服务的5G消息分级分类

5G消息可以实现驾驶状态下接收消息的语音播报,但道路上消息类型繁多,如天气、实时路况、紧急事件、周边路网情况等各类消息,容易造成用户“消息过载”,影响服务体验。需要研究如何对消息进行分级、分类,并通过智能方式研究用户习惯,实现消息的精准推送。

4.3 消息发布策略

消息的紧急程度、用户/终端距离事件现场的距离不同等,具有不同优先级,需要根据消息优先级制定不同扩散模型,确定事件消息送达的范围和人群,并根据扩展模型制定信息发布策略。同时可智能评估策略的有效性,反馈分析结果并优化策略模型。

5 结语

5G 富媒体消息(Rich Communication Suite, RCS)伴随式信息服务旨在利用 5G 移动网络、GPS 位置、5G 消息,实现精准化、精细化、高效化的公路出行管理与伴随式信息服务。

(1)充分利用 5G 消息应用范围广、传播速度快的优势,扩展服务范围。智能手机广泛普及,随身携带,可第一时间接收到信息。未来,预计5G智能手机的渗透率将会快速增大,特别是长三角等经济发达区域。

(2)充分利用 5G 消息可达力强的特点,提升服务水平。5G 消息是终端原生,用户无需安装任何 App,不用注册账号,开机即用,大幅降低了使用门槛。

(3)增强服务与管理的安全可信度。运营商的号码体系、实名认证、用户认证、身份校验使 5G 消息安全可信。与高速公路相结合的 5G 消息平台具备源头管控、内容审核等功能。

(4)提升安全性。交通事故或地质灾害发生后,可以通过 5G 消息及时发布相关的公共安全信息,为出行者随时掌握事故和灾害状态、出行规划和决策等提供可靠的信息支撑。

(5)兼容扩展能力极大增强。5G 消息可以直接向相关专业机构发送求救信息,从而极大地缩短救援时间,特别是精确的位置功能,可省去中间环节所导致的延时。

随着科技的不断发展,智能交通领域也必将迎来新的机遇与挑战。5G技术的不断完善与广泛应用,智慧公路建设的不断推进,可以加快高速公路不断向智能化方向迈进的步伐,同时也为广大出行用户提供更加便捷和安全的出行体验。