赋能智慧交通的5G关键技术-创新互联

导读：

智慧交通是在整个交通运输领域充分利用5G、物联网、空间感知、云计算、移动互联网、大数据、人工智能和BIM等新第一代通信和信息技术，综合应用交通工程、通信、计算机、社会学、心理学等学科，以建立全面感知、深度融合、科学决策和主动服务等目标，通过实时的动态信息感知、交通基础设施建模、综合交通信息数据融合、大数据关联分析等决策体系服务体系，形成问题发现、问题分析和问题决策模型，面向交通基础设施建设与养维、交通巡检、交通管控、交通管理和交通出行等场景提供行业资源配置优化能力、公共决策能力、行业管理能力、公众服务等能力，推动交通基础设施的建设与养维智能化、交通管理智慧化、交通运输便捷化、顺畅化、安全化和环保化，带动交通运输相关行业转型与升级。

5G是第五代移动通信技术的简称，是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现智慧交通中的“车、路、人、环境”等交通要素互联互通的网络基础设施。相比以往的移动通信网络，5G网络以一种灵活部署的架构提供10Gbps以上的带宽、毫秒级时延、100万/km2超高密度连接的性能，面向智慧交通行业需求实现网络性能的赋能。

5G网络在智慧交通领域赋能的主要关键技术包括高性能无线接入技术、多接入边缘计算和端到端网络切片3个方面。其中无线接入技术的提升作为5G网络能力的关键基础技术，基于空口的灵活配置与大规模天线的应用，实现ITUeMBB、ITUuRLLC场景在交通领域的实践；网络切片保障业务的通信性能，多接入边缘计算使能边缘感知与计算体系，以5G网络为桥梁搭建感知计算体系。

1.高性能无线接入

5G网络通过大规模天线技术大幅提高天线效率，增强上下行的覆盖能力并利用空分复用的方式提高系统容量。无限空口采用灵活的帧结构配置，满足大带宽、低时延业务的需求，例如要求超短时延的业务，可以通过配置大子载波间隔，结合超短时隙，可以达到符号级的资源调度，降低时延。

对比4G（第四代移动通信网络），峰值速率从1Gbit/s提升到20Gbit/s，用户可以体验到的带宽从100Mbps提升到10Gbps，频谱利用效率提升3倍，可以支持500km/h的移动通信，网络延迟从30-50ms降低到1ms，连接设备数每平方公里从1万个提升到100万个，通信设备能量利用率提升了100倍，每秒每平方米数据吞吐量提升了100倍，各项指标有了大幅度的提升。

无线网功能与设备形态重构，分离PDCP层（分组数据会聚协议子层）以上和以下的协议栈功能和无线协议功能处理，以DU单元（分布单元）承载时延敏感的业务，实现无线侧的网络切片。通过多端口空时编码技术，形成多个波束赋形，引入空间维度，实现空间复用，降低了邻区的干扰。在水平和垂直方向上选择合适波束追踪用户，有效扩大基站覆盖范围，解决基站塔下黑、高层信号弱和信号污染等问题，通过多个不同波束同时为不同用户服务的方式，提升系统容量。波束赋形波瓣更窄、能量更集中，有效减少对邻区干扰。

2.端到端网络切片

核心网侧通过5G网元的灵活部署，针对智慧交通不同业务场景需求配置网元架构，可以灵活地支持网络功能定制化、切片定制、网络资源分配。每个切片网络都包含逻辑上隔离的接入网，传输网和核心网，保障不同服务需求的时延、带宽、安全性和可靠性等网络性能，以灵活地应对不同的智慧交通应用场景。在高保障场景，定制化切片的通信可靠性达99.999%，并提供QoS高优先保障。

根据智慧交通业务场景需求自动化编排网络切片并随需求动态调整，实现对网络进行综合化管理。针对同一应用场景可在同一网络接入下提供不同的业务保障。5G网络切片是信息通信行业与交通行业相连结的利器，具有可定制、可测量、可交付、可计费的特性。而对于行业用户来说，可以通过与运营商的业务合作，在运营商网络内部署自己的切片网络，无需建设专网即可更方便、快捷地使用5G网络，快速实现数字化转型。

3.多接入边缘计算

边缘计算是指靠近现场应用数据源头的一种超低时延的计算模式，通过计算力下沉的方式减少承载网传输与核心网元转发的时延。多接入边缘计算（MEC）作为云计算的演进，将应用程序托管从集中式数据中心下沉到网络边缘，更接近消费者和应用程序生成的数据。5G网络接入与边缘计算节点融合，提供一体化计算服务，可快速满足用户对边缘节点及云上基础设施即服务、平台能力即服务和应用即服务层不同能力的需求，满足智慧交通行业应用如危险场景预警、连续信号灯下的绿波通行、路侧智能融合感知、高精度地图下载、视频直播、车辆远程控制等功能的应用需求。

MEC是实现5G低延迟和带宽效率等的关键技术之一，同时MEC为应用程序和服务打开了网络边缘，来自第三方的应用程序和服务，例如交警、交委、市政、路桥等的数据平台，使得通信网络可以转变成为其它行业和特定客户群的多功能服务平台。交通行业应用中的MEC更多的与业务服务单元整合部署，通过专线的方式与运营商的UPF（用户面功能）网元对接，通过UPF本地卸载交通应用的数据转发至MEC计算处理，最终通过业务服务单元完成交通行业应用。

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