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摘要：智慧交通是通过运用物联网、云计算、自动控制、移动互联网等技术，实现对交通管理、交通运输、公众出行等交通领域以及交通建设管理全过程管控支撑，达到保障交通安全、发挥交通基础设施效能、提升交通系统运行效率的作用。然而，受到现有传输链路带宽的限制，或监测点处传输路由不可达等问题制约，现场信号不能实现高效、实时采集回传，制约了智慧交通建设的延伸应用。无线专网的引入能极大地改善这一问题，有助于提升城市交通管理能力。本文重点就无线专网在智慧交通建设中的应用进行分析探讨。
关键词：无线专网；智慧交通建设；应用
在“十二五”末，国务院相继发布了《积极推进“互联网+”行动的指导意见》《促进大数据发展行动纲要》等重要文件，对交通运输信息化发展提出了新的要求。交通运输部在《交通运输信息化“十三五”发展规划》中明确指出，信息化是实现智慧交通的重要载体和手段，智慧交通是交通运输信息化发展的方向和目标。智慧交通的建设对数据的接入带宽提出了很高的要求，要求在保证数据安全、可靠、实时的条件下，实现大容量数据的传输。无线宽带专网采用TD-LTE无线通信技术，具有部署快速灵活、传输高速实时、接入安全可靠等特点，能够提供高带宽、高速率、可移动的无线业务承载网络，可实现网络最优化配置，加速推动智慧城市的发展进程。同时TD-LTE 的高带宽特性可将现场的视频、语音等通过无线方式实时回传，有效提升监控人员处置反应速度。因此，探究TD-LTE 无线专网技术在智慧交通建设中的应用十分必要。
1.无线专网对智慧交通发展的意义
在全面推行“互联网+智慧城市”的大背景下，智慧交通概念日趋清晰完善。智慧交通的建设依托新技术、新设备，通过信息化手段全面提升交通系统在道路监管、出行安全、应急指挥等多方面能力，实现促进行业发展、服务大众出行的目标。通过建立信息化系统，形成前段数据采集、实时回传、在线分析、及时反馈的完整交通数据流，为交通行业监管部门的决策分析提供依据。而在整个数据流程中，受到数据带宽有限，或路由不可达等实际问题的影响，传输链路一直成为制约智慧交通整体实力的瓶颈。采取新技术手段破解这一难题，对智慧交通的建设具有广泛意义。
（1）提高交通应急通信能力
为了保障日常交通的正常运行，必须建立针对道路、水上、航空等不同环境中面对重大交通事故、污染事故等突发事件的应急准备，加强交通整体安全监管的能力。无线专网则依托其强大的无线数据带宽能力和融合的多媒体调度功能，可以为快速准确的处置突发事件带来极大的便利。
当突发事件发生后，应急处理人员及时到达事件现场，通过车/船载终端或者单兵手持终端，第一时间将现场实际情况通过高清视频，语音交流等方式通知到应急指挥中心，方便指挥中心统一调度。
（2）实现高清图像采集回传
随着交通设施的不断完善，交通场所环境也日趋复杂。监督执法部门对车站、停车场、码头等众多交通密集区域监管压力大，特别是在旅客高峰期，存在视觉盲区，易出现事故隐患。但由于客观原因，很多重点监控区域现有传输带宽窄，又难以布设新线缆，造成高清视频采集信号的回传成为难题，影响执法管理部门调查取证的及时性以及在第一时间内的事故处理相应速度。需要更多的高清视频监控点，对重点区域情况的全面监控。TD-LTE无线专网建具有10M~20M带宽，在数据传输方面具有较强优势，有利于实现高清视频采集点的信号采集、回传，满足交通监管部门的调度、疏导、管理等需求。
（3）实现移动视频会议、移动执法
视频会议能够为多方参与者提供沟通平台，有助于做好突发事件的统一部署工作。各级交通局目前已具备视频会议系统的基础，但是对于长期深入一线工作人员组织定点的视频会议比较困难，造成任务传达不及时，执行时效性差等问题。通过无线专网，参会人员即使在指挥车/船上也可以召开或参加视频会议，不但提高了布置任务的时效性，同时降低了开会的往返成本，还可以组织更多的参会人员参会，充分满足现代社会快速化服务的要求。
2.无线宽带网络发展趋势
（1）政务应用步入无线宽带专网时代
随着社会经济与城市规模的发展，社会生活和经济发展的管理面临着严峻的挑战，对世界各地各级政府的管理水平、处理突发重大公共事件和应急救援能力提出了更高的要求。当前的政务网已经逐渐从固定办公网络向移动多媒体网络及宽带移动物联网发展，但这种演进区域发展不平稳，网络建设也存在很大的地区差异性。现在大多数地区基本实现了以有线网络为基础的政务网络，在一些经济较发达地区实现了以公网3G、4G为基础的无线网络接入，在一线城市如北京、天津尝试了无线宽带政务专网的建设。未来无线宽带政务专网将随着试点的带动效应及无线宽带技术的成熟，应用范围越来越大。
无线宽带政务专网，除了具备较大的系统容量外，还具备集群通信功能，以整合系统的方式管理城市运行，让城市中各个功能彼此资源共享、协调运作，建立统一的应急指挥信息系统基础网络平台，并在保障信息安全可靠的同时通过对视频、语音、数据的融合通信技术来支持城市各个方面工作的运行。
近几年国内部分发达城市均已花费巨资用于建设无线政务专网，并广泛应用于政务公务，例如城市安全、应急指挥、政府信息化办公、移动办公、城市管理及公共服务，如交通管理、车辆管理、医疗救护等。
目前，工业和信息化部、发改委和“新一代宽带无线移动通信网”重大专项组把握“两化”融合的历史机遇，积极响应各行业部门对下一代集群系统的迫切需求，创造性地提出了“宽带多媒体集群系统”这一全新的概念，即我国专网通信产业直接跳过第二代数字集群，直接迈入第三代“宽带多媒体集群”时代，这一战略发展思路也得到了产业界的整体响应。
（2）行业无线网络专有化
无线专网是为特定的行业或群体提供安全可靠服务的无线专业网络，其频谱和基础网络设施与公众蜂窝网络独立，通常采用集群技术组网，主要应用于政府、公安等部门。
我国自2012年底始，陆续在北京、天津、南京等开展1.4GHz频段TD-LTE政务专网试验，并在全球率先制定了基于TD-LTE的宽带集群技术标准。TD-LTE政务试验网采取城市或行业申请，无线电管理局授权频率、使用地区和期限的方式开展。截止2014年12月，北京、天津、上海、南京和广东省获得了频率授权，并陆续启动网络建设。
2015年，工信部正式发布1.4GHz和1.8GHz专网频率规划。1.4GHz频段规划20MHz用于公共安全、政务和应急。1.8GHz频段用于轨道交通、行业宽带无线接入。预期未来几年，我国大中城市将开始1.4GHz LTE政务网的正式应用，地铁轨道交通1.8GHz LTE专网也开始建设和应用。
（3）TD-LTE具有如下几个方面的优势
1)政策优势。TD-LTE 是具有自主知识产权的4G国际标准，得到了我国政府的全力支持，成为我国在通信信息领域引领全球、实现产业跨越式发展的机遇。
2)技术优势。TD-LTE 采用空口接入以及MIMO 技术，拥有更高的上下行峰值速率，网络安全性更高。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，实际使用时，单扇区上/下行速率也能保证50Mbit/s和35Mbit/s。
3)频谱优势。频谱资源丰富，频谱效率更高。目前，1.4 GHz频段主要流用于政务专网，1.8GHz频段用于交通专网。
4)时隙配比优势。TD-LTE可灵活配置上下行时隙，更适合承载物联网类数据业务，适用于视讯类、移动互联网类业务。TD-LTE采取时分复用的方式进行信号传输，可以通过上下行时隙比例的调整（2:3到9:1可调），改变上行和下行传输带宽比例，适应网络对不同的下载数据量和上传数据量的需求。
5)产业优势。TD-LTE 已在全球形成了完善的产业链，在系统、终端、芯片和测试设备方面均有众多主流厂家投入研发。
3.TD-LTE无线专网技术在智慧交通中的应用
（1）遵循原则
TD-LTE具有无线宽带专网的高带宽、高安全性，可以应用在车辆管理、道路监控等领域。
1）安全
安全是网络运行的基础，网络系统本身要有较高的安全性，关键设备和模块应该有冗余备份；在技术上提供先进的、可靠的、全面的安全认证方案和应急措施，确保系统万无一失；能够安全承载主要网络应用。
2）可靠
网络设计采用冗余连接，保证重要设备和线路在故障发生时能自动切换。系统结构设计、设备选型、系统建设、网络管理需要充分考虑网络整体可靠性、可用性以及可维护性，确保网络是一个不间断的运行系统。
3）技术先进
网络的规划要长远，要具有科学性、先进性，同时，网络设备等的选择也要考虑其先进性，要具有较长的生命周期。系统硬件和软件平台要先进，要具有很强的扩展能力。
4）技术开放
充分考虑系统中选用的技术和设备的协同运行能力，保护现有资源和系统投资的长期效应以及系统不断扩展的需要。
5）可扩展
由于无线通信技术的飞速发展，变化日新月异，网络设计不但要保证目前业务的要求，也要考虑今后网络的发展，满足当前以及今后相当一段时间内的业务需求，便于向新技术的升级和衔接，同时又需要保护原有的投资。系统要留有足够的扩容能力。
6）可管理性
在网络不断扩展的同时，随着网络中的设备越来越多，网络的复杂性和管理的难度相应的增加。为了方便地对网络上不同厂商的设备进行集中管理，应采用统一的网管系统进行管理，实时监测网络运行状况，具有分析和统计网络指标以及故障报警功能。
7）良好的性价比
整个网络系统能与现有网络资源良好融合，需在先进性，安全性，实用性，可靠性和稳定性以及系统投资上进行综合平衡，要求具有较优的系统性价比。
（2）系统组成
TD-LTE无线专网的构成由基带控制单元（BBU）和远端射频单元（RRU）进行覆盖，为获得较好的覆盖效果，站址选取地势较高的区域架设。基站采用8通道RRU利用定向天线进行覆盖，扩大覆盖区域。系统基本构成如图1所示。
1）接入设备
TD-LTE一体化基站；系统无线接入和与其他系统内设备进行有线接入的核心设备，实现系统内通信设备的枢纽，系统内的设备通过他实现互联互通。采用一体化基站构想，主要由BBU+RRU组成，操作维护简单。可以提供语音、视频通话以及语音和视频的多媒体调度；关键设备、场景的视频监控；环境监控和报警；工业控制节点的数据采集及控制等各类行业物联网应用等定制化的业务。
2）网管软件
提供了一套跨平台开发工具和模块，可以方便的与第3方系统实现集成，采取自下而上的设计思想，实现用户化、电信级、跨平台的综合网管系统，并提供针对网络管理的全面解决方案。
3）调度系统
MDS调度系统（Multimedia Dispatching System，简称“MDS”）是最新的多媒体指挥调度通信整体解决方案。该系统能够帮助指挥调度人员通过多媒体方式实现指挥调度，并且能够与各种业务系统进行高度集成，提高指挥调度的智能化和自动化水平。
4）终端设备
a） 车载CPE设备安装方式灵活，能够兼容现有多种车载终，提供比GPRS、Wi-Fi更大更快更稳定的数据交互通道，并可使用WEB网关实现本地和远程管理。
b）室外CPE是一种无线终端接入设备，具有安装方式灵活、操作简单的特点。设备对上行无线接口采用TD-LTE规范，对下实现以太网口及Wi-Fi无线接口，可构建现场小型有线局域网和无线局域网，供网内用户进行音频、视频和数据的高速接入，实现路由转发等功能，并通过WEB网关实现本地和远程管理。
c）手持视频终端主要针对移动手持应用场景。设备在嵌入式平台上集成液晶触摸显示屏、4G/3G和Wi-Fi无线通讯模块、GPS模块、蓝牙模块，内置高清相机，可配备微型摄像头及耳机。设备可通过4G/3G和Wi-Fi无线网络进行实时视音频信息传输、语音对讲等功能；设备采用三防设计，以保证全天候工作；同时设备支持指纹识别、扩展接口丰富，适合现场取证、远程指挥、抢险调度等业务方面应用。
5）d）基站天线
选用常规基站板状天线，其增益为15~18dB，水平波瓣角65°，主波瓣面向覆盖区域。
4.小结
TD-LTE作为一项较为成熟的技术，在无线专网建设中发挥出较强的优势。随着LTE商用化步伐不断加快，LTE产业链日趋完善，特别在城市政务网、地铁、电力系统等领域的应用已得到普遍认可。智慧交通作为智慧城市建设进程中重要的一环，具有庞大的市场潜力，无线专网的建设必将在智慧交通建设领域发挥越来越重要的作用。
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论文作者:徐振宇
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/7
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