基于5G消息的高速公路伴隨式服務研究

花 帥,張 吉,李璐怡

(1.江蘇省交通工程建設局,江蘇 南京 210004;2.華設設計集團股份有限公司,江蘇 南京 210006)

0 引言

隨著信息產業的蓬勃發展,移動通信技術的運用已經不再是簡單的信息發送與接收,而是深入人們生活的各個方面。而5G網絡作為新一代移動通信網絡,具有高速、低延時和大帶寬等特點,能為智慧高速提供更為牢靠的技術支持。高速度的特點使得5G網絡能夠快速提升信息傳播與響應的速度;低延時的特點能夠有效地滿足信息實時通信的需求;大帶寬的特點可以形成較大的空間來為路況信息的傳輸提供廣闊的通道。5G網絡具備以上技術優勢,因此能夠使智慧高速的快速構造與應用成為可能。

智慧高速作為高速公路建設的新模式,通過將智能交通、信息技術等高科技融入高速公路,提升了高速公路的智能化、安全性、舒適度。其中,5G、邊緣計算、人工智能、大數據等新一代信息技術的出現與發展,為智慧高速的發展帶來了機遇和挑戰。在傳統的交通管理服務與新一代信息技術融合探索過程中,高速公路呈現向數字化、智慧化發展的態勢。江蘇省是“新一代國家交通控制網和智慧公路”建設的9大示范省份之一,也是首批交通強國建設試點省份,具備良好的公路信息化建設基礎和發展優勢。2020年9月,江蘇省交通運輸廳印發了《江蘇省交通運輸新型基礎設施建設行動方案》,以全面立體交通網、行業治理、運輸服務、產業發展為基礎,最終構建一個擁有完整的信息基礎設施布局、廣泛賦能、創新基礎設施驅動發展的良好格局。2022年,建成一個更加完善、更加穩定的“新網絡”,加速5G技術與交通技術的深度融合,促進5G+云計算、5G+北斗定位、5G+AI、5G+VR等全面應用,實現多個“5G+”場景,全省交通新型基礎設施建設規模和創新能級全國領先。5G技術的應用使得智能交通系統的運行更加高效、智能、安全,為智能交通建設提供了更強的技術支持。伴隨式信息服務的實現需要利用多元、多維的交通數據,通過運用移動端、車載端等多種服務載體,根據個性化需求為高速公路使用者主動推送基于當前所在位置的出行全過程、全時空的信息服務。本文立足5G消息在交通領域的應用,以5G消息作為“伴隨式信息服務”的突破點,基于5G消息手機原生應用屬性與通信運營商龐大的用戶基數,面向更多的用戶提供更加便捷的信息服務,構建面向高速公路駕乘人員、高速公路管理者、事故救援人員等的應用服務。

1 5G消息的發展

5G技術是繼2G、3G、4G之后的拓展,是當前最前沿的移動通信技術,高速率、低時延、大帶寬是5G最突出的特征。2G技術能夠滿足用戶在移動狀態下的語音通話需求,3G技術能夠滿足用戶在移動狀態下的上網需求,4G技術則用于滿足用戶對更高速率的數據比如快速下載和上傳大容量數據、視頻流暢播放等需求。由此可以看出,從2G到4G技術的發展都在為豐富用戶的感知需求而不斷地改造與完善。而5G移動通信技術的實現不僅能夠滿足豐富感知的需求,還能夠為各個行業提供具備更高效率與更大帶寬的無線網絡。同時,5G技術在通信方面還包含了高頻信號傳遞技術、多天線信號傳遞技術以及密集型網絡技術等多方面的關鍵技術。隨著5G網絡的普及和大規模商用化,移動運營商大力開展5G新型基礎設施建設,通過多種網絡平臺,提升基礎通信服務水平,充分發揮業務安全可達和互聯互通的優勢,滿足用戶日益豐富的通信需求,助力各行各業數字化轉型發展。截至2022年,我國信息基礎設施建設成效顯著,5G基站新增88.7萬個,5G基站總量已達231.2萬個,總量占全球60%以上[1]。行業領域方面,信息通信融合應用加速向工業、醫療、教育、交通等領域拓展深化,5G行業虛擬專網數量突破1萬個,移動物聯網連接數量占全球總數的70%,工業互聯網已經全面融入了45個國民經濟大類。

目前,運營商提供的傳統短消息服務功能單一,體驗有限,不能很好地滿足客戶的多元化要求。5G短消息服務除了具備圖片、視頻、位置、卡片等多媒體功能外,還具備了搜索、展示、互動、支付等多種功能,是一種新型的“多媒體”和“信息”的門戶?，F在,各大運營商都在構建5G通信生態,5G通信終端將會提供5G通信服務,并且已經完成了5G通信的標準化工作[2]?？梢灶A見,將來5G短信服務的廣泛應用,將會給大量客戶帶來嶄新的服務感受,給全球運營商、行業客戶以及有關業界都能提供新的發展機會。

與 OTT類應用和服務類 App比較,5G消息的優點主要有:一是具有非常豐富的功能,既有 OTT類應用的聊天、群聊和小程序,又有各種服務 App的功能;二是占據流量入口,5G信息占據了移動信息的強入口[3];三是實現本地應用,不需要下載 App,不需要注冊、登錄等前置步驟,不需要綁定手機號碼,不需要收取驗證碼,只需要打開就可以使用;四是安全性和可靠性,通過手機號碼和真實姓名的強大聯系,實現了用戶的信息在不同的軟件之間的相互連接,保證了用戶信息的安全性和可靠性;五是跨平臺的聯接,讓使用者不必在多個不同的 App之間進行轉換,在同一個界面上,就可以進行跨軟件的互動,也可以進行應用之間的互聯。

2 基于5G消息的高速公路伴隨式服務架構

伴隨市場中廣大用戶數量以及信息流量的激增,高速公路服務信息對5G技術提出了更高的要求。本文提供了一種基于5G消息的高速公路伴隨式服務架構,如圖1所示。其中智慧高速伴隨式信息服務系統由信息處理子系統和5G消息發布子系統2部分組成。

圖1 基于5G消息的高速公路伴隨式服務架構

2.1 信息處理子系統的主要功能

(1)與已有的高速公路應用系統對接,實現輔助整體高速公路的信息服務。

(2)與道路感知系統對接,通過交通事件分析模塊識別高速公路交通事故、違停、逆行、擁堵等事件和狀態。

(3)通過信息決策下發模塊,形成基于位置的消息擴散策略,并通過5G消息模塊接口,將信息通過5G消息發布子系統下發。

2.2 5G消息發布子系統的主要功能

(1)通過與運營商的5G消息平臺對接,將交通信息編排成包括語音、圖片等在內的5G富媒體消息內容。

(2)與運營商5G平臺對接,識別用戶授權行為,提供基于路段的一次授權多次服務。

(3)與運營商5G平臺對接,對路段內的手機終端的位置進行偵測,提供基于位置服務的底層能力。

圍繞智慧高速伴隨式信息服務架構,通過信息處理子系統和5G消息發布子系統等模塊的建設,可構建面向高速公路駕乘人員、高速公路管理者、事故救援人員等的應用服務。5G為交通領域的發展帶來了很多變化和創新,將人性化服務融入智慧高速公路的建設,以提升出行用戶的體驗感。比如,大量的交通數據能夠通過5G技術實時傳輸到云端,并通過人工智能進行分析和處理,從而對道路流量、交通狀況等進行預測和調度。除此之外,通過對車輛數據和實時交通數據的監測和分析,能夠為駕駛人員提供更加精確和有效的路況信息,指導駕駛人員更加高效和安全地駕駛。在智能出行方面,伴隨式服務信息能夠為乘客提供多樣化、個性化的出行建議,比如最優的路徑選擇、最佳交通方式等,提供更加便利的出行服務?？梢哉f,基于5G消息的高速公路伴隨式服務為智能交通帶來了嶄新的變革,是一種全新的智能交通出行模式,能夠極大地提升交通出行的效率和安全性,緩解道路擁堵、減少排放污染,引導用戶選擇更加智能、便捷和綠色的出行方式。

3 5G消息在高速公路信息服務中應用

智慧高速的5G技術應用場景中,信息服務屬于重要構成部分,它能夠提供路況、車輛、突發事件等全面的數據服務,可視化地展現高速公路的路況信息,實時掌握所有路段的交通情況及其交通量,融合云計算、大數據等各項技術手段,精準獲取路網交通實際運行狀況,提供最優化策略,促使高速公路達到更高的運行效率。5G 消息應用于道路交通方面,可支持各種交通信息的下發和觸達。常見的伴隨式信息服務包括駕乘服務類和超視距預警類。

3.1 駕乘服務類場景

(1)收費服務場景:車輛通過收費站后,可實時收到扣費信息,提升收費服務的透明性和友好性。

(2)服務區誘導場景:針對節假日服務區人流量大、車流量大等問題,根據服務區內設置的感知設備,對服務區的車流量、人流量進行感知,形成擁堵預測,通過5G消息,向在道路上行駛的車輛提供誘導信息,誘導車輛駛向路網內空閑服務區,提升路網整體服務能力。

(3)消費引導場景:面向服務區商業、道路周邊市鎮旅游業等,提供消費引導信息,如景點介紹、特惠購物等,引導在途車輛前往目的地。

3.2 超視距預警類場景

(1)交通管制場景:交通管控是出于某些安全因素考慮,對一些或所有道路上的車輛和人員行駛進行的管制措施。通常是指在大型集會、游行、大型運動會、公路橋梁施工、救災搶險、執行重要警衛等場合實施的對機動車通行的約束,以臨時的規則為主。例如:當終端行駛到信息發布區域,可收到“前方XX路限速XX,請您減速慢行”的5G消息。

(2)緊急事件場景:緊急事件指即將或已經對有價值的資源(包括人、車、路、環境)發生損傷和損害的事件。包括道路滑坡、?；奋囕v事故、道路積水、道路積雪、交通碰撞事故、道路大霧能見度過低等。例如:當終端行駛到信息發布區域,可收到“XX天氣行車,注意安全”的5G消息。

(3)實時事件場景:實時事件指實時發生的目前未造成損害,但有產生損傷和損害風險的事件。例如弱勢交通參與者(行人、非機動車)、道路擁堵等。例如:當終端行駛到信息發布區域,可收到“前方XX路發生道路擁堵,請您減速慢行”的5G消息。

4 5G消息伴隨式信息服務發展的展望

5G 消息能提供圖片、音視頻、位置等多媒體內容,也支持應用搜索、展示、交互等一站式服務,是全新多媒體內容和信息服務的入口。它通過向出行用戶提供及時、準確、實用的交通出行信息服務,可大幅提升用戶出行的安全感、體驗感和滿意度,在高速公路伴隨式信息服務中有廣闊的應用前景,但同時還有若干亟待解決的問題需要加以研究。

4.1 終端位置精準識別技術

很多高速公路交通流量大,周邊路網密集,且高速公路周邊常有村莊等人群密集區域。5G消息下發時,如果不能精準識別和定位用戶是否在高速公路道路范圍內,會造成消息誤發。需要研究通過高精度定位等手段提升終端精準識別和定位的能力。

4.2 面向交通服務的5G消息分級分類

5G消息可以實現駕駛狀態下接收消息的語音播報,但道路上消息類型繁多,如天氣、實時路況、緊急事件、周邊路網情況等各類消息,容易造成用戶“消息過載”,影響服務體驗。需要研究如何對消息進行分級、分類,并通過智能方式研究用戶習慣,實現消息的精準推送。

4.3 消息發布策略

消息的緊急程度、用戶/終端距離事件現場的距離不同等,具有不同優先級,需要根據消息優先級制定不同擴散模型,確定事件消息送達的范圍和人群,并根據擴展模型制定信息發布策略。同時可智能評估策略的有效性,反饋分析結果并優化策略模型。

5 結語

5G 富媒體消息(Rich Communication Suite, RCS)伴隨式信息服務旨在利用 5G 移動網絡、GPS 位置、5G 消息,實現精準化、精細化、高效化的公路出行管理與伴隨式信息服務。

(1)充分利用 5G 消息應用范圍廣、傳播速度快的優勢,擴展服務范圍。智能手機廣泛普及,隨身攜帶,可第一時間接收到信息。未來,預計5G智能手機的滲透率將會快速增大,特別是長三角等經濟發達區域。

(2)充分利用 5G 消息可達力強的特點,提升服務水平。5G 消息是終端原生,用戶無需安裝任何 App,不用注冊賬號,開機即用,大幅降低了使用門檻。

(3)增強服務與管理的安全可信度。運營商的號碼體系、實名認證、用戶認證、身份校驗使 5G 消息安全可信。與高速公路相結合的 5G 消息平臺具備源頭管控、內容審核等功能。

(4)提升安全性。交通事故或地質災害發生后,可以通過 5G 消息及時發布相關的公共安全信息,為出行者隨時掌握事故和災害狀態、出行規劃和決策等提供可靠的信息支撐。

(5)兼容擴展能力極大增強。5G 消息可以直接向相關專業機構發送求救信息,從而極大地縮短救援時間,特別是精確的位置功能,可省去中間環節所導致的延時。

隨著科技的不斷發展,智能交通領域也必將迎來新的機遇與挑戰。5G技術的不斷完善與廣泛應用,智慧公路建設的不斷推進,可以加快高速公路不斷向智能化方向邁進的步伐,同時也為廣大出行用戶提供更加便捷和安全的出行體驗。