劉津杰

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 智慧燈桿概述

近年來，路燈燈桿進行了創(chuàng)新，路燈控制技術體系也進行了相應的改革。目前，我國許多城市已經實施了智能路燈試點項目。大多數(shù)智能燈桿集智能照明、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布和環(huán)境感知等多種功能于一體。但是，只實現(xiàn)了各種功能在硬件上的集中，而各種功能之間的聯(lián)系較為薄弱。從硬件和系統(tǒng)軟件的分析來看，智能燈桿在硬件發(fā)展階段與系統(tǒng)層面上的智慧控制還有一定的距離。此外，由于智能燈桿功能屬于不同的政府管理部門管理，所以各個管理部門的結合與協(xié)調難度較大。在封閉的道路和類別明確的景點中，智能燈桿的應用效果非常顯著。在這些采用集中管理方式的區(qū)域，智慧燈桿的各種功能能夠幫助管理者有效解決突發(fā)事件，提高管理效率。

2 智慧燈桿在智慧城市建設中的作用

目前，在相關政策指導下，我國一些發(fā)達城市建成了一批特色較為鮮明的智慧城市，為推動城市的可持續(xù)發(fā)展提供了有效保障。在智慧城市的建設過程中，主要包括了物聯(lián)感知層、網絡通信層、計算與存儲層、數(shù)據(jù)及服務融合層和智慧應用層等結構。而智慧燈桿作為一種信息載體在這些不同結構層中都有著較為重要的作用。物聯(lián)感知層主要發(fā)揮對環(huán)境空間的智能感知作用。智慧燈桿在城市中的數(shù)量較多、覆蓋范圍較廣，在其中安裝環(huán)境監(jiān)測、視頻攝像等裝置能夠實現(xiàn)較大范圍的環(huán)境、公共安全等數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控。網絡通信層主要由大容量高帶寬的光纖網絡以及全城覆蓋的無線網絡構成，借助智慧燈桿能夠進行網絡中光纖節(jié)點的設置，也可以通過加設移動通信天線作為微基站使用，特別是在5G時代，智慧燈桿可以很好地滿足基站密集設置要求。計算與存儲層主要為軟硬件設備，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的運算、存儲。在智能化時代，空氣監(jiān)測、照明、智能監(jiān)控和無人駕駛等對數(shù)據(jù)處理與應用的要求越來越高，許多數(shù)據(jù)都將在網絡邊緣進行處理。在智慧燈桿中加裝多種傳感器，不僅能發(fā)揮智能燈桿的供電功能，而且能夠設置成為智慧城市重要的邊緣計算節(jié)點。智慧應用層主要是對各個行業(yè)、領域進行智慧整合和應用。智慧燈桿是智慧城市中多種應用切入路徑之一，成為了智慧城市功能的重要載體，如智能照明、智能安防、智慧交通等，因此，智慧燈桿可以成為智慧城市中的信息采集終端與便民服務終端[1]。

3 “5G+智慧燈桿”的應用探討

近年來。隨著5G 技術的不斷發(fā)展成熟，在基站建設中的應用也越來越廣泛，有效緩解了傳統(tǒng)基站重復建設、資源浪費、成本過高等問題，能夠更好地滿足現(xiàn)代人們對于建設集約化、景觀化基站的共識要求。在我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的戰(zhàn)略政策下，融合5G 技術建設智慧城市，成為了當前城市發(fā)展的重點課題，其中“5G+智慧燈桿”的應用成為了建設新時期智慧城市最為可行的突破口[2-3]。

3.1 智慧燈桿載體優(yōu)勢明顯

5G 網絡的主要頻段都是高頻段，在進行宏微異構超密集組網建設過程中能夠實現(xiàn)高流量、高峰值的速率性能。為了進一步滿足用戶體驗速率等性能指標要求，需對基站間距進行進一步縮小，而5G 基站布設數(shù)量要求是4G 網絡的4～5 倍以上，同時這也是5G 網絡部署面臨的較大困難。在進行智慧城市規(guī)劃與建設過程中，智慧燈桿在通電、聯(lián)網、廣泛布置等方面有應用優(yōu)勢，同時還能夠有效兼顧集約與景觀性，很好地滿足了5G 基站建設及配套的需求。

1）智能燈桿具備分布范圍最廣、密度高的特點，能夠很好滿足5G 超密集組網的基站建設需求。路燈燈桿之間的距離通常是在燈桿高度3 倍以內，約為20～30 m。5G 微基站在覆蓋范圍上受到不同功率的影響，一般來說在功率允許范圍內，在100～250 m之間。根據(jù)每個燈桿集成形成一套5G 系統(tǒng)，路燈桿在數(shù)量上能夠滿足三家以上的運營商的基站建設需求。

2）智慧燈桿中的供電系統(tǒng)設置，能夠省略5G微基站的線纜敷設環(huán)節(jié)，可大大節(jié)約施工成本與施工時間。

3）智慧燈桿是常用型市政設施，在外觀上也較為美觀和諧，對于降低電磁輻射、構建良好社會市容風貌有著顯著的應用優(yōu)勢。此外，以智慧燈桿作為5G 基站的載體，不需要進行基礎設施的重復建設，避免了資金與資源浪費問題，并有效降低了人工巡檢、管理維護等成本支出。

3.2 智慧燈桿功能發(fā)揮需要5G 基站建設為前提

目前，智慧燈桿的應用更傾向是一個多種硬件功能拼湊而成的整體，缺乏軟件與系統(tǒng)功能方面的智慧應用。智慧燈桿上的照明、安防、交通、市政等城市智慧模塊的功能實現(xiàn)都需要5G 網絡為保障。目前，可以進行預見的5G 應用場景主要包括三個方面：

1）增強移動寬帶，5G 網絡的下行峰值速度可達到20 Gbit/s，能夠很好地滿足許多系統(tǒng)功能要求，如在AR 增強與VR 虛擬等。

2）大規(guī)模機器通信的應用，主要是對物聯(lián)網功能的應用，提高智慧燈桿的交互作用。

3）高可靠、低延時通信功能應用，主要集中在人工智能、智慧交通、工業(yè)自動化等方面。以上應用將會對智慧城市建設與發(fā)展起到較大的推動作用，進一步推動智慧燈桿軟件與系統(tǒng)的智慧化升級。由此可見5G 技術在智慧燈桿中的應用極為必要，是智慧燈桿作用發(fā)揮的重要保障。

4 “5G+智慧燈桿”建設的相關對策

就當前實際情況而言，智慧燈桿的普及度仍相對較低，雖然設置了許多試點，但是在規(guī)劃方面的統(tǒng)一性不足，導致了實施效果不明顯。換言之，智慧燈桿的應用還處于初級階段，許多功能仍然具備較大的不確定性。由此可見，“5G+智慧燈桿”的建設實施仍然面臨許多挑戰(zhàn)。在標準化方面，即使出現(xiàn)各項標準并不斷完善，但是尚未形成統(tǒng)一可行的標準體系，各自為政的建設實施難以形成規(guī)模效應，也缺乏對智慧燈桿的規(guī)范規(guī)劃、設計、建設，未能充分發(fā)揮“5G+智慧燈桿”的重要作用。在數(shù)據(jù)運維管理方面，“5G+智慧燈桿”各項功能的發(fā)揮與不同的職能部門息息相關，而各個部門存在業(yè)務、數(shù)據(jù)、交流溝通上的壁壘，各部門之間的利益協(xié)調難度也較大。在投資建設方面，“5G+智慧燈桿”的單桿建設需要花費較大成本，而想要實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應用，投資成本較為龐大，建設、運維等都是需要深入思考與規(guī)劃的重要問題。

為有效解決這些問題，必須從多方面著手。首先，在標準化制定方面加強對頂層設計的合理規(guī)劃，編制出臺體系化的標準，對技術應用、功能規(guī)劃等進行引導、促進。同時確保標準的較好開放性、創(chuàng)造性與前瞻性，需要深刻認識到標準體系不是一成不變的，而是需要動態(tài)完善的，尤其是需要隨著技術提升發(fā)展進行適當調整、完善。其次，在管理層方面需要加強對數(shù)據(jù)運維、管理、使用的重視程度，各個部門之間需要建立形成統(tǒng)一的管控、調度組織，采用總分結構實現(xiàn)對各方需求的有效協(xié)調。最后，在進行投資建設時需選擇合理的建設模式，采用分區(qū)域、分階段的模式進行實施，確保設計、資源和政策等方面有較好的開放性，充分發(fā)揮政府、運營商和設備供應商等多方力量，廣泛聽取群眾意見，提高群眾參與度，使智慧燈桿效能得到最大化發(fā)揮。

5 結語

以智慧燈桿為載體的5G 基站建設有著較為顯著的優(yōu)勢，在有效解決5G 建設難題的同時，有效節(jié)約了建設成本，提高了城市運行維護效率。

隨著“5G+智慧燈桿”應用于不同的場景，發(fā)揮出更大的作用，必將提升智慧城市信息化建議水平，為城市居民提供更優(yōu)質的生活環(huán)境。