5G无线传输在智慧交通中的实际应用探讨

摘要：本文阐述了5G无线传输的关键技术，并对5G无线传输在智慧交通中的实际应用进行了探讨，以供同仁参考。

关键词：5G无线网络；关键技术；智慧交通；实际应用

一、前言

5G是现有无线通信技术的融合，相比4G在传输速率提升10～100倍，峰值传输速率达到10Gbps，端到端时延达到ms级，连接设备密度提高10～100倍，流量密度提升1000倍，频谱效率增加5～10倍，能够在500km/h的高速下保证用户体验。5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统，通过无缝融合的方式，更便捷地实现人与万物的智能互联。而将5G网络应用在智慧交通建设中能够实现交通建设更为智能化，提升城市交通网络的技术含量，最终实现城市及智慧交通的生态发展。

二、5G无线传输的关键技术

（1）新型多天线技术。随着无线通信的快速发展，用户面临的交通需求和频谱资源有限的矛盾日益突出。如何提高频谱的利用率是非常重要的，但能够可靠地提高网络稳定性和频谱效率的多天线技术目前正在应用于无线通信的各个方面。增加天线数量是确保可靠传输和提高频谱效率的有效手段。

（2）设备到设备通信技术（Device-to-DeviceCommunica-tion：D2D）：D2D可以通过近距离的相邻终端之间的直接链路传输数据，而无需通过中间节点。这些优势使通信网络能够实现更高的数据速率，更低的延迟和更低的功耗;可以实现频谱资源的有效利用，获得资源空分复用增益;可以适应当地加速数据共享需求，如无线对等网（Peer-to-Peer:P2P）业务；通过在通信网络中利用大量广泛分布的通信终端，可以增加网络的覆盖范围。D2D对提高频谱利用率和系统质量具有重要意义，将成为未来5G网络的关键研究技术之一。

（3）高频段传输技术。移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分紧张，而在高频段(如毫米波、厘米波)可用频谱资源丰富，可以实现高速短距离通信，并支持5G容量和传输速率等方面的需求。高频段的应用是未来移动通信的发展趋势，业界对此高度关注。充足的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段通信的主要优点，但也存在传输距离短、绕射能力差、易受环境影响等缺点，射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。

（4）同时同频全双工技术。传统的移动通讯网络利用的是分时分频模式，其在工作效率上存在着很大的限制，而同时同频全双工技术，在相同的频谱上，通信的接收和发射工作可以同时进行，这就大大提高了移动通信的信号传输效率，但是，同时同频全双工技术需要极高的干扰消除能力，而目前移动通信方面的干扰消除技术还存在着诸多不足，尤其还存在着相邻小区同频干扰问题，因此，全双工技术在多天线及合作网络下所面临的难度更大。

（5）超密集网络技术。随着各种智能终端的普及，面向未来的移动数据流量将呈爆炸式增长。数据业务将主要集中在室内和热点地区，减小小区半径，增加低功率节点数量，是保证未来5G网络支持超高流量增长的关键技术之一。超密集网络能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，具有更灵活的网络部署和更高

效的频率复用。与此同时，节点间距离的减少，小区边界数量剧增，越发密集的网络部署将使得网络结构更加复杂，干扰消除、小区间切换、基于终端能力提升的移动性增强方案等都是目前研究的热点。

（6）新型网络架构技术。目前，LTE接入网采用网络扁平化架构，减小了系统时延，降低了建网和维护成本。未来5G可能采用C-RAN接入网架构。C-RAN是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。其基本思想是通过充分利用低成本高速光传输，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN架构适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态的智能化组网，集中处理有利于降低成本。

三、5G无线网络技术在智慧交通构建中的应用

（1）远程交通监管。交管部门指挥人员通过5G实时获取交管信息，当遇到突发事件，通过5G远程下达指挥，及时进行现场指挥。交警部门指挥员通过5G对道路临时故障点、道路维修点、危险路段等极易发生人员伤亡事故等地方进行交通监管，路边监控摄像机实时高清视频回传。交警部门指挥员通过5G对现场无人机上的摄像机进行远程实时操控，并通过无人机上的喊话器，对现场车辆驾驶人进行实时远程喊话，进行现场交通的协调、指挥，及时恢复道路畅通；交警部门指挥中心通过5G监测道路车辆交通流量变化，快速做出应对措施，分散车辆，减少拥堵现象。

（2）智慧交通管控。5G的接入改变了原来监控视频通过本地缓存分析，再上传照片的模式，不仅能够实时监测违章车辆轨迹，还可以在后台实时监测事故现场处理进度，提高了管理效率交通态势实时感知，辅助城市交通治理。经实测，5G上传速率达到百兆，完全满足多路高清视频同时上传的需求，让智慧交通落到实处。可以通过警用无人机抓拍高速违章事故、设置流动违章抓拍等，这些违章数据都可以通过5G实时传回交通指挥中心。可以实现实时掌控道路交通流量，实时将数据传给指挥中心，实时在道路电子屏上显示道路状况，及时避开拥堵路段。

（3）无人驾驶的智慧生活。随着5G技术的发展，更加高精度的传感器和智能云计算系统能够应用在无人驾驶中，可以实现车内网和车外网的对接。在行驶过程中通过自动细微调整，形成车辆的跟踪，来保证良好的路况视野。行驶过程中通过前后车的监测可以保证车辆的安全距离，当即将发生事故时，车内的安全系统就会提前制动以保护乘客安全。另外，汽车将不再仅仅是代步工具，将成为兼具娱乐办公等多项功能的一个特殊载体。当自动驾驶技术完全成熟时，人们只需要花将近20%的时间专注于驾驶，剩余的80%时间可以用于自由支配。第三，可以很好地解决停车难的问题。未来当自动泊车系统完善时汽车可以自动寻找车位，完全释放驾驶员的双手，将会进一步提升人们的出行效率。

（4）AR(增强现实)导航。AR导航将实时路况指引信息在车载显示场景中叠加显示，使人们可以更为直观的理解导航。AR需要大量的存储和计算功能，这些数据和计算密集型任务如果转移到云端，就能利用云端服务器的数据存储和高速计算能力。AR设备仅仅具备连接和显示的功能，AR设备通过5G与与云端连接，可以大大降低头显的硬件成本。通过计算无线网络的双向传输时延在10ms内才能满足实时性体验的需求。而该时延要求，LTE网络无法满足。

（5）高速无障碍收费。高速拥堵的原因有很多，其中高速收费就是造成拥堵的大源头之一。其实，电子收费全覆盖也可看做高速无障碍收费工作的基础。在

专属的ETC车道上，相关平台系统将对行驶汽车进行精准实时定位，在进入自动计费路段，将自动结算行驶汽车高速路费信息，跨省收费也将纳入自动结算部分。而行驶汽车在接受电子收费信息后，车主将进行网站自主电子缴费，从而省去停车缴费这一过程。一旦高速无障碍收费工作进入正轨，高速公路将从抬杠到无杠过渡，不停车快速通行也将成为现实。

四、结语

总之，随着通信技术的不断创新发展，服务于智慧交通需求的融合技术发展是协同促进的过程，5G无线网对促进实现无限车联网具有里程碑式的价值。交通运输行业应将自身使用需求纳入技术标准体系中，充分发挥5G技术在智慧交通建设中的效能，为促进现代交通的完善与发展注入强大的动力。

参考文献

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