基于5G的智慧交通总体架构及关键技术.docx

基于5G的智慧交通总体架构及关键技术

1、智慧交通业务需求

“智能+网联”是未来车联网发展的基本路线。通过“智能+网联”，提高30%的交通效率，减少80%的交通事故，降低30%的排放量。从智能交通业务发展态势看，未来车联网业务的发展趋势主要包括车载信息生活、智能安全驾驶和绿色安全出行三个方面。其对网络的需求也各不相同，典型智慧交通应用场景下的网络需求指标如下表所示。

典型智慧交通业务场景需求分析

2、智慧交通总体架构

通过交通网、信息网、能源网的“三网合一”，基于智能驾驶汽车等新型载运工具，实现车车、车路智能协同，提供“车路云”协同的一体化智能交通服务。如下图所示，在新型交通体系中，路端实现基础设施的全面信息化，构建数字孪生城市；车端实现交通工具智能化，建立智能驾驶系统、智能物流系统；云端实现智能交通的一体化管控，包括大数据的收集、共享、分析，以及全局交通动态的智能管控等。其中，车联网、物联网以及5G都发挥重要作用。

▲车路云协同一体化智慧交通体系

C-V2X，包括LTE-V2X以及NR-V2X，可实现车车、车路、车人的直连通信，为实现智慧交通提供更可靠、高效的网络服务。2018年11月，工业和信息化部印发了《车联网（智能网联汽车）直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定（暂行）》，规划了5905-5925MHz频段共20MHz带宽的专用频率资源，用于V2X智能网联汽车的直连通信技术。而随着5G的到来，其大带宽、大连接、低时延、高可靠的特性，将起到智慧交通建设的支撑性作用，并催生更多丰富的智慧交通行业应用，例如车载AR\VR、自动驾驶、远程驾驶、绿波通行、交叉路口会车避让等。C-V2X实现车车或车路的区域性通信，但受已经颁布的频谱及功率约束，C-V2X的业务应用范围受到了限制；而C-V2X与5G技术相集合，可实现网络的无缝覆盖，从而实现“车-路-人-云”之间的多维高速信息传输。

未来智慧交通将是智能的立体化架构，如下图所示，包括终端层、网络层以及平台应用层。终端层，即基础设施层，是智慧交通的神经末梢，实现道路的全面感知与检测，同时实现感知数据的结构化处理；网络层，是基础设施层与平台应用层连接的管道，一方面将基础设施的结构化数据上传到平台层；另一方面，根据不同的业务需求提供隔离的网络资源。平台应用层，是智慧交通的大脑，实现连接管理、业务管理以及应用服务。通过“端-管-云”的架构，实现地面交通在云端的数字孪生映射，利用人工智能实现快速、高效的智慧交通业务应用。

▲智慧交通架构体系图

综上，从通信的角度，构建智慧交通的关键技术包括：RSU部署、MEC、5G网络切片、网络安全、交通设施信息化、人工智能以及平台的分层部署。

3、智慧交通关键技术

（1）RSU部署

3GPP标准中定义了RSU支持V2X通信，可实现交通和路况信息的收集和播发。根据目前工信部发布的频谱规定，RSU占用5.9G的20M带宽，最大发射功率29dBm，覆盖范围依据环境不同在100m~1000m范围内。而实际中，RSU可以搭载更多的功能，包括5G通信和搭载云平台。RSU集成5G通信，可实现与大网的实时互动，满足上层应用平台对数据的收集、分析和处理；同时5G与C-V2X联合组网可构建广覆盖与直连通信协同的融合网络，保障智慧交通业务连续性。通过分析，RSU与5G蜂窝结合，密集城区一个基站可支持4个RSU的数据回传。另外，RSU可实现对路边感知设备（摄像头、雷达等）信息的格式转换和结构化处理，实现数据的回传、处理和分析，并搭载简单的业务应用。

（2）边缘云

边缘云MEC是一种具有高带宽、低延时、本地化等特点的技术，可在各类移动网络边缘提供服务环境和计算能力，通过平台功能下沉靠近移动用户来减少网络操作和服务交付的时延。边缘云可以满足车联网技术超低时延、超高带宽和超高可靠性的要求，车联网业务是边缘云的典型应用场景之一。数据的就近处理和下发在车联网的应用中极为重要，边缘云不仅可以降低时延，也能减少网络回传的压力和所需的数据带宽。

LTE网络中边缘云MEC典型的部署方式有边缘级、区域级和地区级3种：

①边缘级

MEC部署于基站与回传网络之间，这种部署贴近基站（宏站、室分站或SmallCell站），可以部署在站点机房，也可随Cloud-BBU池部署在无线接入机房。

②区域级

MEC部署于汇聚环和接入环之间，此时需要将MEC部署于两环相接的传输设备的UNI接口，并将需要进行分流的基站流量疏导经过MEC。

③地区级

当MEC部署于汇聚核心层时，这种覆盖方式主要针对大面积分流业务，或者待覆盖范围存在接入环孤岛的情况，这种部署方式时延相比较其他2种方式较大，但是能够解决跨地域传输覆盖的问题。

智慧交通业务丰富繁杂、数据量庞大，对网络的需求也有所不同。统一的