ويتواصل ازدحام المدن مع تركيز السكان في المدن، وتقوية الهياكل الأساسية للنقل، والحد من نوعية الحياة، وتسعى البلديات ووكالات النقل بنشاط إلى إيجاد حلول متقدمة لإدارة حركة المرور على نحو أكثر فعالية، ويتيح بدء تشغيل الجيل الخامس من التكنولوجيا اللاسلكية، المعروف باسم 5 ج، فرصة قوية لاستكشاف كيفية جمع البيانات المتعلقة بحركة المرور وتجهيزها ووضع النماذج لها، وذلك بتمكينها من الاتصال شبه الثابت بين المركبات والهياكل الأساسية والمنظومات القائمة على السحب،

فهم 5 زاي - القدرة على الاتصال بالنقل

5 زاي ليست مجرد نسخة أسرع من 4G LTE؛ بل هي هيكل شبكة مختلف اختلافا أساسيا مصمم لدعم الربط الهائل للأجهزة، والارتفاع المفرط في معدلات الإصابة بالمرض، وضخامة البيانات، وحدد الاتحاد الدولي للاتصالات ثلاث فئات رئيسية من حالات الاستخدام بالنسبة لخمسة آلاف: تعزيز النطاق الترددي المتنقل، والاتصالات الضخمة بين الماكنين واللات السلكية واللاسلكية، وشركة Ultra-Reable.

ويكفل الاتحاد الأوروبي للسيارات وجود تساهل من نهاية إلى آخر حيث يبلغ معدله الثاني عشر ميلاً وموثوقيته 99.999 في المائة، مما يتيح للمركبات والهياكل الأساسية للحركة تبادل المعلومات الحساسة المتعلقة بالسلامة في الوقت الحقيقي، وفي الوقت نفسه، يدعم مركز النقل البحري وصل عدد يصل إلى مليون جهاز لكل كيلومتر مربع، مما يتيح شبكات الاستشعار الكثيفة عبر الطرق والمقاطعات، مما يؤدي إلى تغيير أساسي في جمع البيانات المتعلقة بالحركة والتحول الدوري،

Key 5G Features relevant to Traffic Systems

  • Ultra-Low Latency:] Reduces communication delay between vehicles (V2V) and between vehicles and infrastructure (V2I), enabling immediate reaction to hazards and congestion.
  • High Bandwidth:] Supports concur transmission of high-definition video feeds from cameras, LiDAR point clouds, and other rich data sources without compression artifacts.
  • Network Slicing:] يمكن للمشغلين إنشاء شبكات افتراضية مكرسة لمختلف تطبيقات إدارة حركة المرور، بما يكفل الأولوية ويكفل الأداء للبيانات الحيوية المتعلقة بالسلامة.
  • Edge Computing Integration:] 5G structures naturally incorporate Multi-Access Edge Computing (MEC), allowing data processing to occur near the source rather than in a remote cloud, further reducing latency.
  • Massive Device density:] Enables deployment of thousands of low-cost, low-power sensors embedded in road surfaces, signs, and roadside units throughout the urban grid.

جمع بيانات حركة المرور الثورية

إن أساليب جمع البيانات التقليدية - أجهزة الكشف عن الثغرات المحفزة، والحواجز القائمة على الرادار، والملاحظات اليدوية - التي تكتفي من عدة قيود - وهي توفر بيانات في نقاط ثابتة، لا يمكنها أن تلتقط الديناميات المكانية الكاملة لتدفق حركة المرور، وكثيرا ما تتطلب وقتا طويلا في الصيانة.

مركبات مجهزة بالأجهزة المحمولة

وتتزايد تجهيز المركبات الحديثة بنظام تحديد المواقع، والكاميرات الموجودة على متن السفن، والرادارات، ووحدات القياس غير المباشر، حيث يمكن لكل مركبة أن تنقل موقعها الدقيق، وسرعة هذه المركبات وتسريعها، ووضعها كرامتها، بل وحتى الظروف البيئية إلى نظام مركزي، آلاف المرات في الثانية، مما يحول كامل الأسطول إلى شبكة حساسية متحركة، مما يزيل الثغرات التي خلفها الهيكل الأساسي الثابت.

Rasor Sensor Arrays

5G(A)(A)(A) GE.99-6(أ)

إشارات المرور الذكية والهياكل الأساسية

إشارات المرور المجهزة بأجهزة الراديو 5 جي يمكن أن تتصل مباشرة بالمركبات المقتربة، تعديل التوقيت على أساس الطلب في الوقت الحقيقي بدلا من الجداول الزمنية المحددة، التحكم في الإشارات التكييفية يقلل من التوقفات غير الضرورية، وسلاسة تدفق المرور، وقطع استهلاك الوقود، وفي المشاريع التجريبية، نشرت مدن مثل برشلونة تقاطعات ذات صلة بـ 5 جي جي، تتقاسم بيانات مرحلة الإشارة والتوقيت مع المركبات ذات الصلة، مما يتيح للمحركات تلقي المشورة السريعة

بيانات عالية الأهمية من أسطول الاختبار المستقل

وتولد برامج اختبار المركبات المستقلة تيرابايت من البيانات لكل مركبة يومياً - بما في ذلك ليدار، والرادار، والكاميرات، والجهاز العالمي لتحديد المواقع ذات الدقة العالية.

النهوض بنموذج الاتجار والمنع

نماذج المرور، سواء كانت مُلكية، أو مُتَسَكَمة، أو مُميّزات مُقَدَّرة، على بيانات دقيقة، كلما كانت البيانات أكثر ثراءً وأكثر توقيتاً، كلما كان النموذج تنبؤاً.

التوائم الرقمية في الوقت الحقيقي

ويُعدّ التوأم الرقمي نسخة طبق الأصل من نظام مادي يُجسّد حالته في الوقت الحقيقي، وباستخدام مسارات البيانات المستمرة من أجهزة الاستشعار والمركبات ذات الصلة بـ 5 جي جي، يمكن لمهندسي الحركة أن يحتفظوا بنموذج حي لشبكة الطرق بأكملها، ويمكن لهذا التوأم أن يُحاكي أثر الحادث، أو إغلاق شبكة متغيرة، أو حدث موسيقي قبل تنفيذ الاستجابة المادية، ونتيجة لذلك هو إدارة حركة المرور الاستباقية بدلا من أن تُعدّل الإشارة.

AI and Machine Learning Integration

حجم وسرعة خوارزميات التعلم التي تقوم بها أجهزة تغذية البيانات التي تولدها 5 خ ع، والتي تكشف عن أنماط غير مرئية للطرق الإحصائية التقليدية، ويمكن لنماذج التعلم العميق أن تتنبأ بتدفق حركة المرور القصيرة الأجل، وتحدد الحوادث قبل الإبلاغ عنها، وتتوقع انتشار الازدحام، وتتلقى هذه النماذج تدريبا على البيانات التاريخية، ولكنها تستكمل باستمرار بمدخلات آنية من 5 مصادر للحادثات، ونتيجة لذلك، هي توقعات أدق لمواعيد السفر، وتنسيق إشارات المرور على الوجه الأمثل.

تخطي القاع الديناميكية وحيازة المواد

ويمكن أن تقدم تطبيقات الملاحة، التي يمكن أن تكون متاحة في الوقت الحقيقي، اقتراحات دينامية بشأن تحديد مسارات الموازنة بين الحمولة عبر الشبكة، وبدلا من إرسال جميع السائقين إلى نفس المسار البديل، يمكن للنظام أن يوزع بذكاء حركة المرور، كما أن مخططات تسعير الازدحام تصبح أكثر تطورا: يمكن تعديل الرسوم على أساس الطلب الفعلي الذي يقاس في الوقت الحقيقي، وتشجيع السائقين على تغيير أوقات السفر أو أساليبه.

النقل العام

5G data is equally valuable for public transit agencies. Real-time passenger counts from onboard sensors, combined with vehicle location data, allow for dynamic scheduling and capacity management. Buses and trains can be held at signals to maintain schedule adherence, and extra vehicles can be sented to handleurgs. This improves reliable and rideership satisfaction. The U.S Systems of mobility In highlightsation

التغلب على التحديات التي تواجه التنفيذ

وفي حين أن الإمكانات هائلة، فإن نشر 5 نظم حركة مرور ذات قدرة كبيرة على نطاق واسع يواجه عدة عقبات هامة، ويجب التصدي لها من خلال السياسات والتكنولوجيا والتعاون بين أصحاب المصلحة من القطاعين العام والخاص.

تكاليف النشر وغرف الهياكل الأساسية

وبناء شبكة من الـ 5G الكثيفة مع خلايا صغيرة، وثبات الألياف، ومراكز البيانات الحافة، هو كثيف رأس المال، وقد تتفاوت المناطق الحضرية الريفية والدني الدخل في التغطية، مما يخلق فجوة رقمية في قدرات إدارة حركة المرور، ويجب على المدن السعي إلى إقامة شراكات بين القطاعين العام والخاص ومنح اتحادية للتعويض عن التكاليف، وعلاوة على ذلك، قد تحتاج الهياكل الأساسية الحالية لحركة المرور، مثل أجهزة مراقبة الإشارات وأجهزة الاستعلامات، إلى تحسين للوصل بين معدات سعة النطاق الترددي، مما يزيد من النفقات.

خصوصية البيانات والأمن

إن جمع مواقع المركبات والسرعة وسلوك السائقين في الوقت الحقيقي يثير شواغل خطيرة تتعلق بالخصوصية، بل إن البيانات المغفلة يمكن أن تعاد تحديدها أحياناً، ويجب وضع أطر قوية لإدارة البيانات: آليات الموافقة الواضحة، ومبادئ تقليل البيانات، والضوابط الصارمة على الوصول، كما أن اللائحة العامة للاتحاد الأوروبي لحماية البيانات توفر نموذجاً، ولكن الإنفاذ في جميع الولايات القضائية يظل معقداً.

توزيع وتدخل

5 زاي - يتطلب طيف إذاعي مخصص لتحقيق وعود الأداء، ويجب أن يكون الطيف المستخدم في الخلية 5 زاي (مثل النطاق جيم، وشبكة مموايف) متوازنا مع مستخدمين آخرين، بما في ذلك السواتل والرادار، وبالنسبة للاتصالات من طراز V2X، تم تخصيص نطاق التردد 5.9 غيغاهرتز في مناطق كثيرة، ولكن اعتماده يختلف، وهناك حاجة إلى سياسات دولية منسقة تتيح التشغيل المتبادل عبر الحدود للأساطيل التجارية والمسافرين.

قابلية التشغيل البيني والمعايير

وتشتمل نظم إدارة حركة المرور على بائعين متعددين، ومعدات متبقية، وبروتوكولات متنوعة.() وتوحيد الـ 5 زاي نفسها بـ 3GPP، ولكن لا تزال ملامح V2X (C-V2X) تتطور، وبدون اعتماد واسع النطاق لأشكال البيانات المشتركة والوصلات البينية، يصبح التكامل فوضوياً ومكلفة، وتعمل مجموعات صناعية مثل الوكالة الدولية للتبادل التجاري على وضع معايير منسقة، ولكن اختبار قابلية التشغيل البيني في العالم الحقيقي لا يزال جارياً.

الإنصاف وإمكانية الوصول

ويمكن أن تفيد نظم المرور المتقدمة بشكل غير متناسب الأحياء الأكثر ثراء والمركبات الجديدة المجهزة بأجهزة استقبال من 5 جيات، وضمان أن تكون فوائد تدفق حركة المرور على نحو أفضل، وخفض الانبعاثات، وتحسين سبل السلامة لجميع المجتمعات المحلية بحاجة إلى التخطيط المتعمد، كما أن الأجهزة المدعومة، والمراكز الساخنة التابعة للشبكة، والاستثمارات في الهياكل الأساسية العابرة وغير المتحركة يجب أن تكمل عمليات نشر 5 جيات، كما ينبغي للمدن أن تجري تقييمات لآثار الأسهم قبل بدء العمل بالنظم الجديدة.

The Road Ahead: 5G and the Future of Urban Mobility

ومع توسع التغطية بخمسة أهداف وتناقص تكاليف الأجهزة، سيتسارع اندماجها في عمليات المرور اليومية، وتشير عدة اتجاهات ناشئة إلى دور أكثر تحولا في العقد القادم.

الإدماج الكامل للمركبات المستقلة

وتعتمد المركبات المستقلة ذاتياً في جوهرها على الاتصالات القوية المنخفضة التردد. وتوفر هذه المركبات العمود الفقري للتصور التعاوني، حيث تتقاسم أجهزة الاستشعار بياناتها مع بعضها البعض ومعها الهياكل الأساسية، وتعطي كل مركبة رؤية أشعة اكسية حول زواياها ومن خلال العقبات، ويحسن هذا النهج التعاوني بشكل كبير السلامة ويتيح للمركبات العاملة بكفاءة في البيئات الحضرية المعقدة.

حساب الحوسبة للقرارات المحلية

ويسمح نظام حاسبة الدخول المتعدد الأطراف للسيارات بتشغيل خوارزميات المرور في محطة القاعدة أو وحدة الطرق، وتجهيز البيانات محليا واتخاذ القرارات في الثانية صباحا، مثلا، يمكن لمراقب التقاطع أن يقوم بتحليل تغذية الفيديو، وكشف المشاة على وشك العبور بصورة غير قانونية، وإرسال إنذار إلى مركبة تقترب من كل ما في حافة الشبكة الخمسية، مما يقلل من الاعتماد على القدرة على الصمود في مواقع الاتصال الرئيسية.

التكامل مع منابر المدن الذكية

ولا تعد بيانات المرور سوى عنصر واحد من عناصر النظام الإيكولوجي الأوسع نطاقا في المدن، ويمكن لنظم المرور التي يمكن تشغيلها على أساس مقياس 5G أن تتقاسم البيانات مع إدارة مواقف السيارات، ورصد نوعية الهواء، وخدمات الطوارئ، ونظم الإعلام، وعلى سبيل المثال، إذا تم اكتشاف عطل حركة المرور، يمكن للنظام تلقائيا تعديل تسعير مواقف السيارات لثني القيادة إلى المنطقة أو تشغيل تنبيهات نوعية الهواء، وهذا النهج الكلي يزيد من قيمة الاستثمارات التي تبلغ 5 جي.

المنافع البيئية

ويقلل تدفق حركة المرور عبر 5G-enabled signalimization and routing من استهلاك الوقود وانبعاثات المركبات، وتشير الدراسات إلى أن التحكم في الإشارات التكييفية وحده يمكن أن يقلل من انخفاضات غازات الدفيئة بنسبة 15 إلى 25 في المائة، ويترجم إلى تخفيضات كبيرة في غازات الدفيئة، وعندما يقترن ذلك بحوافز للمركبات الكهربائية وتوافر محطات الشحن في الوقت الحقيقي، يمكن لـ 5G أن تسهم في نظام نقل حضري أخضر.

خاتمة

5 زاي - التواصل هو أمر مهيأ لتعزيز جمع بيانات المرور ونمذجة الحركة، وتمكين وكالات النقل من الانتقال من الإدارة الاستباقية إلى الإدارة الاستباقية، وقدرة جمع البيانات في الوقت الحقيقي، والشديدة الاستبانة من المركبات ذات الصلة، ومجس الطرق، والهياكل الأساسية، تهيئ أساسا لنماذج أكثر دقة، واستراتيجيات مراقبة دينامية، وفي نهاية المطاف، تنقل أكثر أمانا، وأكثر كفاءة، غير أن تحقيق هذه الإمكانات يتطلب التغلب على التحديات الكبيرة في مجالات التكلفة، والخصوصية، والأمن، والتحوّل، والتحول، والتوازن،