5G技术在高速公路监控系统应用探讨

王冠文

5G技术在高速公路监控系统应用探讨

王冠文

（广西坛百高速公路有限公司，广西 南宁 530000）

在现代通信技术快速发展的背景下，传输速率更高、传输更加稳定的5G通信技术逐渐取得应用，通过大规模的通信基站建设，在我国多个地区已经实现了大范围5G信号覆盖。在高速公路监控系统中，为了提高监控视频画面传输效率并提升传输稳定性，可以采用5G通信技术，将其与监控系统的通信模块进行融合，从而能够有效提高监控系统运行效率。因此，文章将对5G技术在高速公路监控系统应用方面进行深入地演技与分析，结合实践经验总结一些优化措施，以期能够为相关人员提供参考。

5G通信技术；高速公路；监控系统；具体应用；优化措施

引言

5G技术作为最新一代通信技术，相比于4G通信技术，数据传输速率实现飞速提升，从而在现代生产领域具有广泛的应用。高速公路的监控系统对于信息传输速率要求较高，且需要具有良好的稳定性，能够实时将监控画面传输到控制中心，以便于实现对高速公路运行的全过程监控，在此背景下5G通信技术逐渐取得应用，在高速公路监控系统中具有良好的应用效果，已经成为高速公路监控系统的核心技术，所以需要准确掌握技术关键应用要点，以此推动系统运行质量提高。

1 5G通信技术概述

“5G（5th GenerationMobile Networks）通信技术”是对传统通信技术的全面升级与创新，使得通信传输效率以及性能得到大幅度提升。5G通信技术具有传输速率快、延迟较低、系统容量较高以及能够与大规模设备连接等多项显著的技术优势。5G通信技术能够全面提高数据传输速率，使得数据上传与下载速度得到大幅度提升，从而使5G通信技术在多个方面的性能都得到了很大的提升[1]。5G通信技术以多点传输方式为基础，区别于传统的单一传输方式，5G通信技术理论上最大传输速度可以达到10 Gbps/s。5G通信技术已经成为世界各国在通信技术领域的发力点，为了能够掌握关键核心技术，需要加强5G技术研发投入，我国当前正在积极推动5G通信技术研究，将5G通信技术应用在各个领域中，能够有效提升我国通信网络质量，通过对核心技术以及应用方式的创新，有利于全面提高我国在通信领域的核心竞争力[2]。将5G通信技术应用在高速公路的监控系统中，能够充分发挥出5G通信技术的优势，使得监控画面能够稳定、快速地传输到控制中心中，管理人员能够根据实时监控关键实现对高速公路的管理。5G通信技术中的多项核心技术，能够满足高速公路监控系统的运行需求，已经成为高速公路监控系统的主要发展方向，为此需要结合5G通信技术的基本特点，采用相应的技术应用方式，实现高速公路监控系统的5G通信技术全面覆盖。

2 5G通信技术在高速公路监控系统中的应用优势分析

在高速公路工程的机电项目中，监控机电系统具有重要的作用，主要负责对道路过往车辆的实时监控。监控系统中主要包含采集模块、处理模块以及发布模块，同时监控系统能够完成对气象的监控，还能够实现对过往车辆的监测以及环境数据收集等，为监控机电体系的主要硬件构成；在处理模块中，能够实现通信功能、计算机处理功能等；发布模块中具有无线广播功能以及实施信息播报功能。上述三个模块构成了完整的高速公路监控系统，在高速公路安全性保障方面发挥着重要的作用。但是传统的高速公路监控系统中，监控获取的画面传输速率较慢，管理人员无法获取监控系统的实时传输画面，且监控系统的通信模块缺乏稳定性，导致监控系统的实际功能无法充分发挥。在此背景下，5G通信技术开始在高速公路监控系统中取得应用，其具体应用优势包括如下内容。

（1）提高监控画面传输速率。在高速公路中，监控系统的主要功能是获取高速公路的运行状态画面，包括过往车辆等，监控画面能够实时传输到控制中心，能够直接影响监控系统功能发挥。5G通信技术能够有效提升信息传输效率，从而能够将监控系统获得的画面、图像等实时传输到控制中心内，以此满足管理人员对监控画面的分析，在保障高速公路运行安全、加强高速公路车辆运行监督等方面具有重要的作用，是5G通信技术具有的直观优势，使其在监控系统中能够得以充分发挥。

（2）提升监控系统运行稳定性。在传统高速公路监控系统中，由于缺乏先进的通信技术，导致监控系统运行稳定性不足，经常会发生系统崩溃等问题，从而导致监控系统的图像无法及时传输，还容易导致画面传输中断，无法保障监控系统运行稳定性。而通过采用5G通信技术，能够有效保障监控系统运行稳定性，确保监控系统运行效率提高，满足对高速公路运行管理的需求，是5G通信技术在监控系统中的主要应用优势。

（3）优化监控画面的分析。在高速公路管理中，需要通过对监控画面的分析，获取相应的信息，通过采用5G通信技术，能够有效优化监控画面分析模式，5G通信技术能够将实时画面传输到管理中心内，以便于管理人员对画面中的信息技术分析，从而能够提高对高速公路的管理效率与质量，全面发挥5G通信技术的优势。

3 5G通信技术在高速公路监控系统中的核心技术应用分析

5G通信技术中包含多项核心技术，比如网络切片技术、边缘技术以及其他多项技术等，不同的技术在高速公路监控系统中具有不同的应用要点，所以需要结合技术具体内容，将其准确地应用在监控系统中，确保能够发挥技术实际作用，为完善监控系统提供支持。

3.1 网络切片技术

监控系统是高速公路运行管理的重要保证技术，整个系统需要进行严格的内外隔离，从而保障监控系统运行安全性。5G通信技术的端到端网络切片技术，能够实现与专用网络相同等级的安全性和隔离性，通过采用5G通信切片技术，能够构建一个自主虚拟的移动网络，只有经过授权的设备才能够进入切片中，在切片中进行网络通信，没有得到授权的用户不能使用该网络切片；可以通过端到端的NFV和软件定义网络技术手段，完成动态化灵活网络资源分配任务，从而满足当高速公路出现突发事件后的网络资源增加，比如节假日等特殊时间增加视频监控密度等方式。5G通信技术相比于光纤专网等技术，能够提高监控系统的网络弹性，使得监控系统具有更高的敏捷性，能够快速完成业务部署工作。

3.2 边缘技术

想要实现高速公路监控系统的视频画面高清晰度建设目标，则需要提升计算能力，客户高清监控视频画面在转发以及存储方面存在的问题；在摄像头连续采集高速公路的高清画面时，需要对摄像头进行智能管控，从而实现快速实时转发与处理，通过采用5G通信技术的承载网络边缘部署变化计算技术，能够将视频画面处理业务应用在用户端中，能够通过5G通信基站中的摄像头获取信息实现本次存储，从而能够降低视频数据传输延迟。此外，通过采用5G通信的边缘计算平台，能够实现对监控系统摄像头的个性化策略管控，利用采集的参数数据实现对监控视频画面的动态调整。

通过采用5G通信技术与边缘计算技术的融合，高速公路视频监控的业务流则不需要经过运营商核心网，能够通过边缘计算平台直接分流到本地网络中，能够保证监控系统数据私有化，提高监控系统数据安全性；本地业务分流能够降低回传带宽消耗和业务访问延迟，使得业务体验得到提升。最为重要的是，利用5G通信技术与边缘计算技术，能够构建用户端的云管理平台，使得监控系统的其他延时敏感类业务能够应用在边缘计算模式中，构建功能完善的用户端信息计算系统，以此适应高速公路监控系统建设，能够有效提高监控系统运行效率，是5G通信技术在高速公路监控系统中应用的核心技术。

3.3 超密集异构网络技术

超密集异构网络技术在当前5G通信技术中的重要组成部分，能够对高速公路监控系统通信网络进行全面优化，从而解决高速公路监控系统网络传输信息量快速增长引起的难题。因为高速公路监控系统的信息量不断增大，且移动数据流量近些年来增长速度较快，半径参数降低、低功率节点数量有所提升，所以传统的超密集网络技术已经不能满足信息传输需要。超紧密异构网络技术能够满足高速公路监控系统所需，通过超密集异构网络技术，能够解决不规则形状网、边界数量等问题，从而能够提高高速公路监控系统稳定性，对于高速公路监控系统建设具有重要作用，将其应用在监控系统中，能够全面提升监控信息传输效率，且需要的设备及基础设施投资较少，具有良好的社会效益和经济效益，为此需要掌握超密集异构网络技术在高速公路监控系统中的应用方式[3]。

3.4 大规模天线阵列技术

在高速公路监控系统建设中，为了解决系统容量不足、传输网络安全性及可靠性存在的问题，采用大规模天线阵列技术具有良好的应用效果。多输入多输出技术能够增强系统频率和传输速度，同时提高高速公路监控系统容量，进而使监控系统网络传输的安全性和可靠性得到提升，大规模天线阵列技术可以在规定的情况下拓宽信息输送的渠道，从而提高高速公路监控系统信息传输的容量，并将高速公路监控系统信息的分辨率进行提升，从而完成对大量信息在相同时间内进行高效、稳定的传输，还可以在同一个频率内对不同的信息接收对象提供支持，并降低高速公路监控系统信息传递过程中所受到的影响，使传输效率大幅度提升，对于高速公路监控系统建设而言具有重要作用[4]。

4 5G通信技术在高速公路监控系统中的具体应用分析

将5G通信技术应用于高速公路的监控系统中，能够全面提升监控系统运行效率，从而提高高速公路管理工作质量。5G通信技术已经成为高速公路监控系统中的核心技术，使得通信效率得到很大提升，能够解决现有系统中存在的多项问题，使得监控系统的功能与作用全面发挥。结合相关实践应用经验来看，当前5G通信技术主要应用在监控系统的如下方面。

4.1 在高速公路运行监控中的应用

高速公路中车辆行驶速度较高，容易出现危险事故，所以需要完善的监控系统，将高速公路信息实时传递到地面指挥中心中。通过采用5G技术搭建远程视频监控系统，能够保证视频画面实时传输到控制中心的显示区域，管理人员则能够实现对高速公路运行的实时监控，从而为现场管理人员的管理工作提供指导，同时还能够及时发现高速公路运行存在的危险问题，保障车辆运行安全性。5G技术具有较高的信息传输速率，能够满足高速公路信息传输到地面控制中心的需求，相比于传统的监控系统建设而言，5G技术的网络传输更加稳定，传输速度也有很大提升，同时能够节省相关设备的建设投入，能够降低煤矿高速公路监控建设成本投入，通过高效化的信息传递，能够有效提升高速公路监控系统运行质量。5G通信技术的高效传输优势，能够全面提高高速公路监控系统运行效率，实现对高速公路运行全过程的监管，能够实现远程化的高速公路监控系统信息高效化传输，为高速公路管理提供坚实的技术保障[5]。

4.2 在高速公路监控设备检修中的应用

高速公路监控系统需要采用大量的机械设备以及电力设备，在传统的管理模式下，高速公路监控设备运行是否正常，需要工作人员在现场进行测试，存在一定危险性，且检修效率较慢。但是在应用5G通信技术后，通过采用巡线机器人能够实现对高速公路监控设备的检测，从而减少工作人员的劳作强度。高速公路监控设备检修，对于高速公路监控系统效率和安全性具有重要作用，而通过采用5G通信技术构建巡检系统，利用巡检自动化运行模式，能够完成对大部分高速公路监控设备的检修，从而能够提高检修工作效率。5G通信技术的多项优势，能够为监控系统设备检修提供良好的便利性，使得监控系统能够保持安全运行状态，且用于高速公路沿线较长，监控设备较多，传统的检修模式中无法第一时间发现设备或线路存在故障，而通过采用5G通信技术，能够有效提高检修效率，准确识别故障及发生位置，从而保障高速公路监控系统安全稳定运行。

4.3 在保障监控系统稳定性中的应用

因为高速公路监控系统所面临的环境较为复杂，在监控系统运行过程中，安装在高速公路沿线的通信线路会发生一定的故障问题，此时需要迅速对网络故障进行排查，如果采用传统的光纤网络技术，无法准确定位故障发生的具体位置，需要对每一条线路进行排查，从而会严重影响监控系统的稳定性，在复杂的通信环境中，会增加很大的工作量，而采用5G通信技术构建智能化监控系统后，当发生监控系统的通信网络故障问题，只需要对沿线下的5G通信基站进行检测，即可快速、准确判断通信网络故障的具体发生位置，从而能够提高故障检测效率，是促进高速公路监控系统应用稳定性的重要方式，能够降低通信网络故障维护管理人员的检修工作量，同时提高故障检修工作准确性，确保监控系统能够保持平稳运行，是5G通信技术具有的重要优势。

4.4 在远程监控中的应用

首先，在高速公路监控系统发生故障的情况下，通过5G通信技术能够将画面进行实时传输，能够自动将报警信号传递到高速公路远程监控系统中，管理人员能够根据该信号实现对故障发生位置的定位，从而提高管理效率，且高速公路监控系统的历史故障与维修记录会自动传递到系统后台，方便管理人员分析高速公路监控系统故障发生原因，从而为高速公路提供更加完善的管理服务。其次，高速公路远程监控的管理系统具有良好的保障作用，各部分功能之间配合紧密，通过远程监控设备与5G通信技术的结合，能够使高速公路运行信息实时地传递到系统后台，从而提高高速公路监控系统运行效率，将监控系统的功能全面发挥。远程监控是当前高速公路监控系统的重要需求，而5G通信技术能够有效满足该需求，能够为远程监控工作提供更加完善的服务，所以必须做好5G通信技术支持工作，确保高速公路监控系统能够实现远程化管理。

5 结束语

综上所述，本文简要阐述了5G通信技术的基本内涵，并对其在高速公路监控系统中的应用优势进行分析，同时提出了5G通信技术中多项核心技术的应用要点，最后总结了5G通信技术在监控系统中的多项具体应用方式，希望能够对我国高速公路监控系统建设起到一定的借鉴和帮助作用，从而不断提高监控系统网络传输效率。

[1] 王伟杰. 5G技术在智慧高速公路中的应用场景初探[J]. 海峡科学，2021(11): 93-95.

[2] 崔融. 5G通信技术在城市轨道交通视频监控系统中的应用[J]. 中国新通信，2021(1): 14-15.

[3] 杨震宇. 视频技术在快速路监控系统建设中要点分析[J]. 市政设施管理，2020(2): 18-21.

[4] 赵驰. 基于5G技术的远程监控系统在城市轨道交通建设工程中的应用[J]. 城市轨道交通研究，2021(1): 169-174.

[5] 张俊哲，吴胜华，王骏哲，等. 基于5G技术的城市管理移动视频监控系统的应用[J]. 电脑知识与技术: 学术版，2021，17(31): 125-126，134.

Discussion on the Application of 5G Technology in Expressway Monitoring System

Under the background of the rapid development of modern communication technology, 5G communication technology with higher transmission rate and more stable transmission has been gradually applied. Through the construction of large-scale communication base station, a large range of 5G signal coverage has been achieved in many areas of China. In the expressway monitoring system, in order to improve the transmission efficiency of surveillance video and improve transmission stability, 5G communication technology can be adopted to integrate it with the communication module of the monitoring system, so as to effectively improve the operation efficiency of the monitoring system. Therefore, this paper will conduct in-depth performance and analysis of 5G technology in the application of highway monitoring system, and summarize some optimization measures based on practical experience, in order to provide reference for relevant personnel.

5G communication technology; expressway; monitoring system; specific application; optimization measures

TN919

A

1008-1151(2022)10-0001-03

2022-08-05

王冠文（1984－），男，广东吴川人，广西坛百高速公路有限公司工程师，研究方向为高速公路机电管养。