2019年作为我国5G商用元年，无论是国家、企业还是用户，都对5G保持着较高的关注度。6月6日，5G商用牌照正式发放，5G建设全面驶入快车道。目前，多个省份陆续出台了相关政策措施，积极布局5G发展。其中，交通运输行业更是成为重点布局产业之一。
5G技术如何赋能轨道交通领域？如何更好地推动智慧交通、智慧城市的发展？我们带着一系列疑问，采访到北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室常务副主任艾渤教授。
艾渤教授长期从事宽带移动通信和铁路专用移动通信理论与技术的研究工作，在关于高速铁路复杂场景电波传播新现象与机理、信道测量与建模、可靠传输关键技术三个方面取得了一系列创新性理论研究成果，得到了国内外同行的关注，被国际电信联盟ITU、国际标准组织3GPP、IEEE标准组织以及欧洲科学技术COST组织采纳标准/提案18项，参与国家铁路行业标准制定4项，是轨道移动通信领域的行家，通过他的讲述，一个令人期待的智慧轨道交通时代尽现眼前！
5G：开启万物互联新篇章
最近，网络上一部日本总务省的短片《5G联结的世界》吸引了众多的视线。短片中优质的VR实时直播、无人驾驶、无人机自动化农业、自助商店、实时翻译、远程医疗服务、3D成像“真人”远程视频聊天等各种新技术被广泛应用，其描绘的5G时代离我们似乎并不遥远。
“要谈5G技术是如何运用于轨道交通领域？就必须先了解通信技术本身。所谓5G,也称第五代移动通信，是我国未来发展建设的重要移动通信网络。”
从1G到4G，移动通信的核心是人与人之间的通信，个人的通信是移动通信的核心业务。但是5G的通信不仅仅是人与人之间的通信，随着物联网、工业自动化、无人驾驶等业务的引入，通信从人与人之间通信，开始转向人与物、物与物、机器与机器之间的通信。
国际标准化组织3GPP定义了5G的三大场景。“其中，eMBB指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC指大规模物联网业务，URLLC指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。” 从这三大场景来看，5G技术具备了更高的性能。
其中，我们大部分人理解的5G，其实只是eMBB场景，它面向移动互联网流量的增长，也就是大家熟悉的5G手机应该具备的快速下载，观看高数据速率的超清视频的功能，但这只是5G市场中的冰山一角。
5G的主要特点
高速率
相对于4G，5G要解决的第一个问题就是高数据传输速率。网络速度提升，用户体验与感受才会有较大提高，网络才能面对VR/超高清业务时不受限制，对速度要求很高的业务才能被广泛推广和使用。因此，5G第一个特点就定义了数据速度的提升，每秒钟下载一部高清电影的5G加速度给未来对数据速率有很高要求的业务提供了机会和可能。
低功耗
5G要支持大规模物联网应用，就必须要有功耗的要求。这些年，可穿戴产品有一定发展，但是遇到很多瓶颈，最大的瓶颈就是体验较差。以智能手表为例，每天充电，甚至半天就需要充电。所有物联网产品都需要通信与能源，虽然今天通信可以通过多种手段实现，但是移动终端的能源供应只能靠电池。通信过程若消耗大量的能量，就很难让物联网产品被用户广泛接受。
如果能把功耗降下来，让大部分物联网产品一周充一次电，甚或一个月充一次电，就能大大改善用户体验，促进物联网产品的快速普及。
高可靠低时延
5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。人与人之间进行信息交流，140毫秒的时延是可以接受的，但是如果这个时延用于无人驾驶、工业自动化就无法接受。5G对于时延的最低要求是1毫秒，甚至更低，这就对网络提出严酷的要求。而5G是这些新领域应用的必然要求。
无人驾驶汽车，需要中央控制中心和汽车进行互联，车与车之间也应进行互联，在高速度行动中，一个制动，需要瞬间把信息送到车上做出反应，100毫秒左右的时间，车就会冲出几十米，这就需要以最短的时延，把安全控制类信息送到车上，进行制动与车控反应。
为满足高可靠低时延的要求，边缘计算技术被5G网络构架所采用。
所谓边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。
超大网络数量终端
除以上三个主要特点之外，5G技术还具备了超大网络数量终端的优势。传统通信中，终端是非常有限的，固定电话时代，电话是以人群为定义的。而手机时代，终端数量有了巨大爆发，手机是按个人应用来定义的。到了5G时代，终端不是按人来定义，因为每人、每个家庭可能拥有数个终端。
2018年，中国移动终端用户已经达到14亿，这其中以手机为主。而通信业对5G的愿景是每平方公里，可以支撑100万个移动终端。未来接入到网络中的终端，不仅是我们今天的手机，还会有更多千奇百怪的产品。5G的来临加速了“智慧城市”和“智慧生活”的愿景，其特性让“改变社会”成为可能。
从2013年4G开始商用到2019年5G试商用阶段，短短6年时间，人类移动互联史中4G的书页即将翻过，一个极富想象力和值得高度期待的时代随之来临，5G网络将抒写万物互联的新篇章！
“5G+交通”：唱响智慧出行主旋律
常谈5G改变社会，实际上5G是智造社会，因为它将驱动各领域、各垂直行业、各应用场景的创新。
交通运输，是国民经济的基础性、先导性、战略性产业和重要服务性行业，在产业数字化、智能化的背景下，新型智慧交通业务不断涌现，智慧驾驶发展日新月异，智慧道路建设需求迫切。
根据《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》，到2020年，部分地区和领域率先基本实现交通运输现代化，实现100%交通基本要素信息数字化。
因此，牢牢把握交通运输发展的“黄金期”，建设新一代国家交通运输控制网，提供安全可靠、便捷畅通、经济高效、绿色低碳、智慧网联的人民满意的交通，是当前建设交通强国的重要任务之一。
2019年云栖大会上，千方技术研究院副总裁孙亚夫也讲到：“‘5G+交通’使车和人、车和路的连接变得越来越简单。”
确实，5G技术为交通运输业的发展插上“翅膀”，推动交通智能化大踏步式前进。
8月31日，由北京交大钟章队教授、北京交大艾渤教授、中兴通讯陆平副总裁、中国移动北京公司城区三分公司李新章总经理联合主编的《综合轨道交通5G应用技术白皮书》正式发布，就5G技术在综合轨道交通中的应用进行了全面深入探讨。
什么是智能铁路？
艾渤教授认为：“除了有智能的基础设施之外，还应该有深度的互联。除此之外，还要利用大数据的收集、融合、处理技术、挖掘技术实现深度的智能处理，从而实现智能的管理和决策。智能高速铁路的应用方面，包括5G智慧车站，5G的智慧编组，8K视频监控监测，乘车5G服务等。”
5G通信技术助力轨道交通
综合分析来看，轨道交通内5G应用场景，主要包括3D/超高清视频等大流量移动宽带业务、与运维相关的大规模物联网业务、全自动驾驶自动化业务等需要低时延、高可靠连接的场景。
可具体划分为面向列车运行、面向运营维护、面向乘客出行，面向应急防灾等几大类。
面向列车运行
1.窄带/宽带可视化语音通信：实现列车与地面之间的语音调度通信、广播通信等。
2.安全可靠的中低速数据：主要是列车运行控制系统数据、列车控制管理数据及紧急情况下文本数据传输，对时延要求高，并且需要优先保障数据带宽，用于保障列车的安全运行。
3.超高清视频流：主要是列车上行视频监控图像及控制中心下行流媒体播放。
4.3D可视化行车环境VR：将列车运行轨道可视化和可控。
面向运营维护
轨道交通内需要维护的设施很多，且分布在铁路沿线、点多面广、维护工作量巨大，利用IoT物联网技术采集各机电系统状态数据、工务系统状态数据。
后通过5G网络接入回传给专业维护人员，能够让轨道交通由被动维护转为智能监管，提高整个轨道交通系统的维护效率和强化系统安全性。
面向乘客出行
乘客智能出行是发展趋势，通过5G技术接入乘客可实现轨道交通网络购票，实时查寻车辆到/发站信息、车站拥挤情况，定位轨道交通内商业网点等，为乘客出行提供参考，提高轨道交通的服务水平和舒适度。
近日，国铁吉讯宣布，将联合中国移动共同探索“5G”上高铁通信运营新模式，这既是打造“智慧铁路”发展的重要一步，也是实现智能化服务发展的必要一步，借助“5G”之力，既可进一步优化自身服务质量，亦可提升扩展服务空间，增强旅客出行的美好体验。
纵观近些年铁路的发展，智能化的多种融合已成为推动铁路服务质量大幅提升的重要力量。诸如，手机APP购票、刷脸进站、高铁订餐以及电子客票等，“智能+”从多角度为旅客带来全新的出行体验。不得不说，5G与高铁的融合，将成为改善高铁服务软实力的重要举措。目前，高铁WiFi每天覆盖人数约50万，整体覆盖超1.9亿人次。而此数据，在未来也将持续加大，旅客出行的服务也必将更加优质。
此次将5G边缘计算、网络切片、CDN加速等技术引入高铁，不仅解决了高铁上经常出现的网络延迟与信号问题，而且更令人期待的是，此项目方案将于今年在广深港高铁上进行测试，最快明年投入实际使用。届时旅客即可免费畅享5G网络的极速体验，无论是刷抖音、看视频，还是玩游戏，网速都将比4G提升10倍！可以说，5G技术推动中国交通向“信息化智能化”进一步前进，将带给民生的体验和品质发生巨大变化。
面向应急防灾
城市轨道交通列车发车密度高、客流量大，尤其是在全自动驾驶模式下一旦出现紧急状况，可以通过5G技术实现现场情况直播，提高应急防灾处理效率和决策针对性。
1.地铁站台站厅客流监控：为保障乘客人身安全，提升乘客乘车体验，避免造成客流大量积压导致交通瘫痪，地铁客运保障部门需要实时关注各地铁站站台、站厅、换乘通道等重点区域人群流量分布特征情况，通过对地铁站内全区域的人群热力图，可以直观地展现各区域的人群流量分布情况，为地铁运营中的安保及乘客疏导工作提供决策支撑。
2.地铁站内换乘客流分析：地铁换乘站一般是地铁线路中乘客最密集，人流量最大的站点，针对地铁换乘站的换乘客流进行统计分析，如可根据由A 线换乘到B 线人数作为依据参考，为地铁运营通过调整发车频次、增加运力等手段避免造成客流大量积压导致交通瘫痪，起到疏散导流作用。
3.地铁进出站客流监控：上下班高峰期或商业、景点等沿线地铁站，进出站的人数较多，地铁客运保障部门需要实时关注进出站的客流量，如发现客流量异常等突发情况以便及时采取应急预案，通过对地铁进出站进行实时的客流统计，客运保障部门可以及时掌握进出站客流信息，并可根据客流增长趋势提前预警，指导地铁线路的运力评估及高效运营。
5G通信技术在应用中存在的问题
5G通信技术的运用，虽然给轨道交通带来了革命与发展，但5G技术的应用在当下并不全面。因此，在应用的过程中便会存在诸多问题。首先，5G通讯所使用的D2D通讯最大的特点便是减少干扰，节约资源、提高传输效率，但是其在蜂窝通讯共享资源的过程中应当采用何种共享方式，且如何提高其可靠性、安全性却是当下亟待解决的问题。而且，目前轨道交通内使用的漏缆不支持5G，还应根据频率采用适当的无线覆盖方式。其二是接口标准，基于轨道交通内的应用场景分析，各类业务应用与5G系统存在相应的接口，需要定制相关协议接口标准化。其三是网络兼容性，轨道交通内5G应用应考虑当前既有网络的兼容性和匹配性，比如与TETRA系统、LTE系统、WLAN系统之间的互联互通，提高资源利用率。
正处于发展阶段的5G技术，应提高技术的应用性与延展性，保证在现有4G通讯的基础上进行系统改造与升级，当5G网络发生突发事故的时候，就可以转到其他设备上进行通讯的维持，以此保持列车的运行安全，提高通信技术安全水平，促进通信资源的有效利用。
如今，5G技术被视为未来几年最具前瞻性的技术，对于各行各业而言，都具有革命性颠覆的作用，5G将驱动全社会的数字化转型，因为5G将赋予产业新技能，实现产业融合，改变社会。尤其是随着智慧城市的浪潮兴起之后，5G技术将促进智慧城市建设的高速向前发展。而智能交通作为智慧城市的一部分，其发展也将受益于5G。
5G推动万物互联，只有让信息和数据跟随高铁的人流、车站的物流等一起快速流动起来，减少信息孤岛，打破数据壁垒，才能实现智慧交通的美好明天。
中国的通信技术正如高铁技术一样领先世界，当5G遇上轨道交通，一场车轮上的变革给人留下无限期待。
“5G+无人驾驶”：让汽车读懂世界
随着商业5G部署的第一波浪潮的兴起，智能家居、智能安防、虚拟现实、无人驾驶等行业将受到极大的推动，而其中，效果最显著的将是无人驾驶。
无人驾驶，也称为自动驾驶。依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，自动驾驶汽车让电脑在没有人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。
由于无人驾驶需要大量的互联网接入数据才能够正常运行的，而当前的4G网络已经无法支撑大量庞大的数据。而5G网络登场之后，得益于5G技术的连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四大特性，5G技术能够对无人驾驶产生的庞大数据进行传输和处理，以及提供更精准的地图定位和更复杂的运算，从而引导无人驾驶高速、稳健、安全发展。
听起来似乎还是科幻小说里的奇妙旅程，但实际上中自动驾驶汽车已经初步实现并已经走进了生活。从某种程度上来说，自动驾驶是提升道路交通智能化水平、推动交通运输行业转型升级的重要途径，也是带动交通、汽车、通信等产业融合发展的有利契机。
“5G的发展极大地推动了自动驾驶的落地。”北京理工大学教授、博士生导师高利这样说。目前，自动驾驶汽车有两条技术路线，一是自主感知，依靠激光雷达等传感器实现自动驾驶，另一种则是车路协同，通过网络通信手段使车和车、车和路这些要素之间进行通信连接，“过去我们认为两条线是走不到一起，现在我认为未来大范围自动驾驶得靠车联网，小范围靠感知，局部的感知就靠自主，未来发展肯定离不开5G的发展。”
针对5G时代对自动驾驶的帮助，高利还表示，5G由于频率高，基站密度需要4G的10倍，在汽车领域应用不同于手机端，延迟需要控制的更低，此前汽车在高速行驶时会出现多普勒效应，在接近和远离时候会产生频率变化，导致信号不好，而5G时代由于基站更加密集，无论是时延，还是频移，都会克服。
真正意义上的无人驾驶
可以说，非5G网络环境下的无人驾驶都称不上真正意义上的无人驾驶。因为无人驾驶依靠的最核心技术是高精地图。
高精度地图通过对周围静态的环境进行精确描述，来延伸传感器的感知范围，以更为精细的尺度帮助汽车了解所处的位置、周围的环境状况、应该如何进行下一步操作等定位决策问题。
相比传统导航地图，高精度地图的图层更多，地图信息量更大。从图层数量上看，高精度地图的图层可以包含诸如道路级别、交通设施等更多的数据；从图层质量上看，高精度地图每一图层的描绘更精细，从而可以实现厘米级导航。高精地图提供自动驾驶所需专用道路信息，带来机器必需的信息。高精度地图除了拥有传统导航地图具备的道路形状，通行方向，车道等信息，还包含了诸如车道分隔物类型、交通标志、限速等信息，和一些道路几何的三维信息，像弯道、斜坡等。
无人驾驶为什么非5G网络不可？
一位来自知乎的网友这样说道：
1.因为高精地图需要实时更新，通过传感器、摄像头采集到的信息通过通讯手段（比如5G网络）与云端做交互，能使得地图更加智能。基于智能地图信息的路径规划，通行效率更高。
2.高精地图的数据量巨大，达到Gbit/公里级别或以上，以尽量少的时间完成更新，需要超高速带宽。
3.高精地图可以提供一幅雷达和视觉探测距离之外（NLOS）的特定物体（移动的行人和车）信息，以及红绿灯、限速要求信息，基于此信息进行避障规划（包括车车博弈，车人博弈等），基本可确保无人车在开放道路上的安全问题，不会发生任何形式的主动碰撞以及交通违章等。这部分内容的通讯时延要求ms级。
车联网时代的无人车全局路径规划，一般是云端决策或者云端辅助决策，对网络时延要求较高，部分场景下要求达到ms级。
车辆的传感器和摄像头采集到的画面相当于人类的眼睛，自动驾驶系统的逻辑推理和决策相当于人类的大脑，自动驾驶系统的运动控制操作相当于人类的手和脚，这些信息实时互通需要超高速传输和超高的可靠性、超低的时延。相对4G网络，5G传输速率提升100倍，峰值传输速率达到10Gbit/s，端到端时延达到ms级。打个比方，下载一部1G容量的电影通过4G网络需要至少30秒，通过5G网络只需要0.8秒。你可以想象一下，当车辆行驶在路上遇到突发情况，反应速度有多么关键！只有5G这样的超高速率和超低时延才能满足无人驾驶的要求。
5G 升级乘客体验
其实我们现在对于汽车的需求，已经逐渐摆脱买菜、代步这些初级需求了，我们希望车能够更懂人。在倒车入库手心发汗无处安放慌慌张张时，汽车能够自动完成整个过程；在不想开车时，汽车能自动驾驶释放双手；当从别人手中取回爱车时，不用再重新调整，就能把一切数据回到最适合自己驾驶的状态……
一款智能汽车上拥有超过上百个传感器，每天向云端传输的数据可达到100MB，这些数据覆盖了车辆和用户的个人信息。例如从GPS数据可得到位置信息，从车速、方向盘和刹车数据可以得到用户的驾驶习惯，从车内座椅、空调、氛围灯等设定得到用户的舒适度偏好等。
一旦车用5G技术成熟，汽车厂家将会在新车型上增加更多传感器，任何车辆的故障都可以通过传感器传递给车主甚至厂家。哪个零部件出问题不再像以前那样需要技师逐项检测排查。
如果说4G对汽车产业最大的改变，那就是几乎消灭了第三方车载导航仪。而5G互联网汽车就是推动智能网联技术升级的核心。
GSMA Intelligence 全球 TMT 生态系统研究主管这样说道：“自动驾驶汽车依赖嵌入式计算机，它可以实时收集并处理大量数据，形成驾驶决策。5G 会把无人驾驶员汽车与广泛的道路系统、其它汽车、基础设施联系起来。今天，许多汽车制造商正在使用 4G 网络，用于早期应用，不过蜂窝 V2X 需要 5G 才能扩大应用范围。对于 5G 来说，无人驾驶是一个重要的应用案例，早期部署已经在进行，不过大规模推广可能还要 10 年甚至更多时间。当司机变成乘客，他们可以在车内工作，或者享受多种多样的娱乐服务。”
5G助力无人驾驶
超感官知觉——提高安全性
在无人驾驶汽车变成主流之前，5G 可以为驾驶体验带来变化，它从路边基础设施及其它附近的汽车收集相关信息。如果汽车急刹车，5G 连接可以将数据传送到汽车内置计算机，这样就能自动刹车。为了防止事故发生，不需要人类干预，就可以用蜂窝 eCall 服务呼叫援助人员。
汽车司机、自行车骑手、道路使用者会以匿名方式提供速度、位置、轨迹、本地大气数据，AI 系统将数据与其它道路、车辆数据融合，包括天气与表面状况、道路情况与拥堵信息，从而给道路使用者提供建议，告诉他们路线应该是怎样的，什么时候应该注意。为了保护隐私，所有道路使用者的数据都是匿名的，保密的。
“车到车通信能为智能移动系统提供支持，帮汽车找到最佳线路，避开拥堵和污染，找到风险最低的路线，根据保险信息、优先顺序、偏爱选择。”
让“微移动”有效——解决拥堵问题
许多城市有所谓的“微移动”解决方案，它瞄准短途旅行，因为自行车车道、自行车租赁系统越来越完善，电动车、摩托车成本下降，这种服务越来越流行。共享自行车摩托车可以让公共交通变得更方便，因为大家前往地铁站或者离开地铁站更便捷，减少了拥堵。智能连接的出现将会帮助服务商提供监视位置、共享自行车摩托车的使用情况，减少破坏，搭建可持续业务模式。
智能车路协同系统
这点是智能交通系统的最新发展方向。智能车路协同系统是基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，并通过车车、车路信息交互和共享，实现车辆和基础设施之间智能协同与配合，保证交通安全，提高通行效率，减少城市污染，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。
智能车路协同系统的内涵有三点：一是强调人－车－路系统协同，二是强调区域大规模联网联控，三是强调利用多模式交通网络与信息交互。由此可以看出，无线通信网络在智能车路协同中的重要地位。
随着5G技术的到来，智能车路协同系统的最后一个环节将逐渐完善，并将加快促进道路网、传感网、控制网、能源网以及管理数据基础平台五网的融合，实现不同等级智能车辆在同一道路上的同时运行，从而达到车路协同。
道路标识数字化智能化
关于这点，在今年的博鳌论坛上，我国工信部部长苗圩表示，已与交通运输部部长达成共识，在中国公路加快打造数字化、智能化改造，道路的标示、规则将进行智能化改造。在未来，道路标示（如“前方道路施工，请减速慢行”）、红绿灯等将能根据路况来“自主”地协调控制车行、人行的通行时间。
甚至在科学家脑洞大开的思维中，未来还将出现“虚拟红绿灯技术”，将行驶权和路权的判断交给每一辆十字路口附近行驶的汽车，让它们“集体投票”决定某一方向的某一辆车应该通行还是停下，并通过车载显示器或抬头显示技术，以红绿灯的形式提醒司机。这意味着每辆车都装了一套红绿灯系统，根据红绿灯指示提醒汽车继续行驶抑或停止。
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。
在交通运输部近日例行新闻发布会上，新闻发言人吴春耕指出，收费站收费将迎来一次变革，其中就包括系统改造建设ETC车道和推进电子收费全覆盖工作。
其实，电子收费全覆盖也可看作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。
道路意外情况预识别
在智能交通管理系统中，道路意外情况识别是智慧交通管理的重要依据。
当前看来，目前的道路意外情况识别主要依赖摄像头等图像采集设备，采集道路交通监控领域的图像，对道路交通上的车辆图像、对车辆碰撞事件等车辆进行识别。但这种识别还存在对已发生车辆碰撞事件的当中，未能起到预防作用。
未来的智能摄像头能对道路交通上的车辆图像进行结构化分析，在事故未发生之前就能预知车辆短时间的运行状态，将车辆碰撞事件扼杀的发芽之前。即通过多种手段包括人工智能视频分析等技术对高速路意外状况进行预警，从而实现道路交通事故多状态预识别，避免自动驾驶事故。而这种预识别能力，也是安防行业未来几年内的发展重点。
除此之外，以无人机为主体的空中交通也将是未来智能交通的发展趋势之一，未来道路交通出行主要有如下的特点，即个体出行——共享，群体出行——定制，车辆运行——自动”。
在5G、AI、物联网等技术的发展助力下，未来的智慧交通必将向“自动、主动、人性化”靠拢。
