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1、面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书“室内蜂窝高精度定位+运营商大数据”在智慧地铁运营实践和思考2018年6月面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书1 序言 32 智慧轨交运营应用场景和实施挑战 42.1 智慧轨交运营应用场景 42.1.1 地铁站台站厅客流监控 42.1.2 地铁站内换乘客流分析 42.1.3 地铁进出站客流监控 52.1.4 地铁精准清分清算 52.2 问题和实施挑战 62.2.1 设备投资维护费用高，监控范围有限 62.2.2 乘客换乘轨迹识别技术难度高 62.2.3 闸机统计高时延 62.2.4 清分清算不精准 63 当运营
2、商大数据遇上智慧轨交 73.1 运营商大数据的亮点 73.2 室内蜂窝定位的亮点 73.3 运营商大数据在智慧轨交运营中的优势 83.4 基于运营商大数据的智慧轨交解决方案 83.4.1 感知层精准位置感知 93.4.2 平台层用户位置大数据分析 103.4.3 应用层智慧轨交应用 104 解决方案的价值 114.1 为城市增添智慧 114.2 让地铁更加智能 114.3 为运营商带来新机遇 12面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书目录1面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书5 商业模式 135.1 商业模式 135.2 产业发展倡议 146 未来发展趋势及展望 157 缩略语表 162
3、面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书城市轨道交通具有大容量、集约高效、节能环保等突出优点，是大城市公共交通系统的骨干，也是城市综合交通运输体系的重要组成部分，对城市发展起着支撑和引领作用。近年来，我国城市轨道交通快速发展，在满足人民群众出行需求、优化城市结构布局、缓解城市交通拥堵、促进经济社会发展等方面发挥了越来越重要的作用。从某种程度上说，城市轨道交通的运行水平决定着城市公共交通的服务质量，城市轨道交通的运行秩序直接影响大城市社会与经济系统的运行秩序。近年来中国城轨交通进入快速发展新时期，运营规模、客运量、在建线路长度、规划线路长度均创历史新高，根据中国城市轨道交通年鉴（2017）统计，
4、截止 2017 年末，国内共 34 个城市开通城市轨交并投入运营，开通轨交线路 165 条，运营线路长度 5033 公里，线路和里程数同比增长 20%以上，增长速度前所未有。城轨交通发展日渐网络化、差异化，面对日益增长的大客流，运营安全风险仍在不断提高，运营管理面临巨大的压力与挑战。大中型城市的地铁线路已经形成网状或者正在向网状发展，需要更高效、更全局视角的线网化智慧运营，比如一个已有五条线路的城市，新开通一条线路，新线带来的影响是哪些，哪些车站可能会带来人流的突发增长，需要哪些提前准备的措施。诸如此类，都需要基于历史数据和实时数据进行复杂的分析并给出应对的措施。现有运营管理中的客流监测滞后、
5、客流预测准确率低、共享时效性差等痛点制约了智慧运营的进一步发展，运营呼唤信息系统更加高精准性、高实时性、数据标准化、业务协同化，进而演进至大数据智能分析，实现智慧化运营。鉴此，中国移动通信集团四川分公司、成都智元汇信息技术股份有限公司、华为技术有限公司三方联合，共同发布 智慧轨交运营解决方案白皮书(2018版)，全面分析传统轨交运营客流监测管理的痛点，及轨交大数据与移动信令大数据融合的优势，从数据采集、分析挖掘到数据应用等方面总结了移动大数据应用于智慧轨交的解决方案，并展望智慧轨交发展趋势，以促进未来深化合作，联手共赢。随着智慧城市的发展，互联网、大数据、物联网等新技术的广泛应用，基于移动大数
6、据的智慧轨交运营将成为智慧城市管理信息化水平的标志之一。运营商建设的室内数字化蜂窝网络，具备“线不动、点不增”、向 5G 平滑演进的能力，随着 5G 的来临，室内蜂窝定位的精度将提升到 1 米，将推动行业创新，改善乘客感受，提高运营管理效率，共同推动我国智慧轨交运营的健康可持续发展。1序言3面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书目前，城市地铁均已建成了各类轨道交通信息系统，如：自动售检票系统 AFC、轨道交通清分系统 ACC、控制中心 OCC 等，但当前系统数据存在 15 分钟以上延迟而且无法准确获知乘客的乘车轨迹，在面对部分线路已经出现了高峰时段列车拥挤、客流滞留的问题时，提高轨道交通的网
7、络化运营效率就成为当前急切需要解决的难题。为解决 ACC、AFC 系统数据时效性差、无法跟踪轨迹的问题，结合运营商信令点、线、面的数据特点，从众多应用场景中提炼出了四大核心场景。为保障乘客人身安全，提升乘客乘车体验，避免造成客流大量积压导致交通瘫痪，地铁客运保障部门需要实时关注各地铁站站台、站厅、换乘通道等重点区域人群流量分布特征情况，通过对地铁站内全区域的人群热力图，可以直观的展现各区域的人群流量分布情况，为地铁运营中的安保及乘客疏导工作提供决策支撑。地铁换乘站一般是地铁线路中乘客最密集，人流量最大的站点，针对地铁换乘站的换乘客流进行统计分析，如可根据由 A 线换乘到 B 线人数作为依据参考
8、，为地铁运营通过调整发车频次、增加运力等手段避免造成客流大量积压导致交通瘫痪，起到疏散诱导作用。图 1 骡马市站厅层客流实时热力图智慧轨交运营应用场景和实施挑战22.1 智慧轨交运营应用场景2.1.1 地铁站台站厅客流监控2.1.2 地铁站内换乘客流分析4面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书上下班高峰期或商业、景点等沿线地铁站，进出站的人数较多，地铁客运保障部门需要实时关注进出站的客流量，如发现客流量异常等突发情况以便及时采取应急预案，通过对地铁进出站进行实时的客流统计，客运保障部门可以及时掌握进出站客流信息，并可根据客流增长趋势提前预警，指导地铁线路的运力评估及高效运营。般城市地铁会涉及
9、多条线路，这些线路分别由不同的地铁运营公司在运营，运营公司间存在线路分帐的情况，目前的方式主要通过地铁的刷卡数据来进行用户的轨迹还原，无法准确获取客户进入地铁站后在地铁内的换乘路线，借助移动的手机信令数据可以获取用户的完整轨迹信息，从乘客出门、到达地铁车站、进入地铁、到达售票区、进入站厅、站台候车、列车上、地铁出站这一完整的过程。通过还原出真实的换乘路线，可以为地铁运营公司进行线路的精准清分结算提供重要参考。2.1.3 地铁进出站客流监控2.1.4 地铁精准清分清算上下车刷卡刷卡过闸财务数据统计移动信令数据统计人员行走路线统计人群地铁内迁徙的换成路线过闸交易数据清分清算上送财务上送财务数据地铁
10、侧移动侧5面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书2.2 问题和实施挑战2.2.1 设备投资维护费用高，监控范围有限针对站台站厅的客流量监控，需要全方位无死角进行，传统摄像头方案采购设备及后期维护成本高昂且较难实现全区域覆盖，会有监控盲区、统计交叠区。2.2.2 乘客换乘轨迹识别技术难度高对站内换乘客流分析缺乏科学手段，通过摄像头、WiFi 等方案无法获取用户的换乘轨迹，即从 A 号线还是 B 号线换乘到 C 号线的。2.2.3 闸机统计高时延通过闸机对进出站人数的统计分析，时延较长，无法在运营系统中实时反映进出站客流情况。2.2.4 清分清算不精准通过地铁的刷卡数据来进行用户的轨迹还原，无法
11、真实获取客户进入地铁站后在地铁内的换乘路线，以最短路径法作为清分清算的统计依据缺乏实际的数据支撑。6面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书营商作为天然大数据企业之一，拥有的数据相对于互联网企业、金融企业及其他企业而言，具有如下优势，使得其大数据具有相当高的应用价值和潜力。用户规模大：移动用户市场占有率高，用户规模大 覆盖范围广：所有信号覆盖区域均可作为客流分析的目标区域 连续性高：针对客流可计量连续性的轨迹数据 实时性强：可实时统计目标区域客流量信息，分析客流群体特征情况 分析维度全：针对目标区域人群能够形成多维度群体画像 数据获取成本低：不需要对网络做任何改造就可以获取客流数据业界所有室内
12、高精度定位技术中，蜂窝定位的最大优势是实时性高、用户无感知、能唯一标识用户，这对于客流量统计场景最为适用，是其他定位技术无法比拟的。定位技术对比维度蜂窝定位技术Wi-Fi指纹定位技术蓝牙定位技术视频监控精度5-7米5米10米23米（6米间距）N/A可靠性电信级不可靠IT级IT级部署维护成本复用运营商网络建设和维护指纹定位需要采集指纹自建蓝牙信标，1年内需要更换电池复用视频监控的建设和维护对APP的依赖性不依赖依赖APP依赖APP不依赖人群覆盖覆盖运营商用户（Android，IOS无差异）覆盖所有安装APP用户（iPhone不支持）覆盖所有安装APP用户（iPhone不支持）所有用户定位体验无感
13、知定位需要手动打开Wi-Fi及APP需要手动打开Wi-Fi及APPN/A用户标识IP地址，IMSI，IMEIWi-Fi的MAC地址蓝牙ID无法标识用户耗电影响不增加额外耗电打开Wi-Fi增加耗电打开蓝牙增加耗电不涉及耗电3当运营商大数据遇上智慧轨交3.1 运营商大数据的亮点3.2 室内蜂窝定位的亮点7面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书地铁处于跨越式发展阶段，随着地铁管理需求的持续升级，传统的客流管理系统，无法做到流量的实时监控和预测，不能有效提供更人性化的乘客服务、便捷的商业服务以及更全面的延伸服务，影响到地铁的智慧运营。与传统的客流统计技术相比，运营商大数据具备用户覆盖度高、数据准确性
14、高、定位精度高、能够获取运动轨迹、实时性高、成本低的优势，能满足地铁方实时性高、预测性准的需求。基于运营商大数据的智慧轨交解决方案是以数字蜂窝网络为基础，基于室内蜂窝高精度定位、运营商大数据，结合轨交行业特征，突破传统服务模式，拓展全新服务渠道，提供系统化综合轨交运营解决方案，创造面向 5G 演进的智慧轨交系统框架，提供最优服务，创造更多的利润空间。客流量统计技术对比客流管理要求问卷调查视频分析红外/WiFi/蓝牙列车称重闸机数据运营商大数据用户覆盖度高数据准确性高定位精度高能够获取运动轨迹实时性高成本低3.3 运营商大数据在智慧轨交运营中的优势3.4 基于运营商大数据的智慧轨交解决方案AGM
15、TVMBOM轨道交通清分系统（ACC）线路中央计算机（LCC）车站计算（SC）票卡车站终端设备（SLE）人工智能机器学习神经网络站内客流监控地铁周边客流动向A-B站或B-C站客流量（断面客流监控）精确清分清算RF线缆天线耦合器pRRU汇聚设备BBUO&M传统室分适用于隧道LampSite适用于站厅运营商手机信令数据图 2 智慧轨交整体解决方案8面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书3.4.1 感知层精准位置感知智慧轨交解决方案包括感知层、平台层、应用层，通过蜂窝室内高精度定位、运营商大数据将各个层面整合统一为有机的整体，支撑智慧轨交的多元服务。在感知层，LampSite 进行原始定位数据的采
16、集，将原始定位数据上报给平台层。LampSite 是基于 DIS(Digital Indoor System，即室内数字化系统)理念推出的业界领先的多模分布式微功率基站解决方案，通过多个分布式微功率基站对同一用户的信号强度进行测量，将测量数据提供给定位能力开放网元，定位能力开放网元通过三角场强、指纹定位等先进定位算法，实现 57 米的高精度定位。客流人群被定位时，能够达到无感知的效果。LampSite 具备“线不动、点不增”、向 5G 平滑演进的能力，未来 5G 定位的精度将提升到 1 米。BBUpRRUpRRURHUBRHUBpRRU地铁应用AD地铁应用客流分析，精准清分等应用。大数据平台对
17、用户数据进行分析，画像匹配，通过API接口开放给地铁应用。SVA从基站获得终端实时测量数据，计算位置，上报给大数据平台。pRRUpRRUpRRU地铁公司应用域移动核心机房地铁站图 3 智慧轨交解决方案网络架构9面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书3.4.2 平台层用户位置大数据分析3.4.3 应用层智慧轨交应用在平台层，定位能力开放网元从基站获得用户实时测量数据，计算位置，上报给大数据平台。大数据平台获得客流位置、路线等相关信息，结合用户画像，进行客流分析，并向应用层推送客流分析数据。1、功能技术特点：通过用户（手机）作为唯一标识；客流人群被定位时，达到无感知的效果；基于上行场强的三角定位
18、、指纹定位原理，保证定位的精确性，精度在 5-7 米；实时性：2 秒。2、统计分析功能：进站、出站客流统计；站台、站厅实时客流监控；换乘客流统计；客流密度分析。基于运营商大数据的智慧轨交解决方案为轨交提供“点、线、面”的立体数据评估，结合周边无线基站的数据统计，对周边客流进行预测，在应用层为地铁提供地铁站台、站厅实时客流监控、实时断面客流监控、地铁站周边客流进站预测、地铁精确清分清算等价值应用，实现智慧运营。（面）断面客（点）实时客流（线）精准清分周边客流预测基于断面客流可评估地铁运力情况反应地铁站实时客流分布情况，进行有效预警反应乘客真实乘车轨迹，为精准清分提供数据支撑结合站外如体育馆的人流
19、量可预测进站人流量10面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书4解决方案的价值人类社会已经进入智能化时代，智慧轨道交通建设是城市现代化的标志，也是社会科技进步和城市发展的必然。轨道交通的安全、高效和服务智能化是新技术、新生态合作共筑的结果。通过智慧轨道交通建设，将进一步提升城市管理效率，进一步推动智慧城市、数字化城市建设。通过运用更加智能的定位设备、更加智慧的数据融合分析以及更加生动的可视化手段，智慧轨交解决方案将助力城市智能感知、研判、预测，更加科学的进行运营及管理决策，智慧轨交让城市发展更智慧、更美好！通过室内蜂窝技术、大数据/人工智能技术、可视化技术的应用，将地铁站点的人群分布、位移轨迹
20、、站点间的人流换乘、站点周边人流监控等运营管理场景在时空变的可视、可管、可控，让地铁的运营管理工作变得更加智能化、数据化，以可视的画面、量化的数字来帮助精准的清分结算、精准的安全监控管理。4.1 为城市增添智慧4.2 让地铁更加智能实时监控和预测线路、站内、站外客流监控；定向通告引导客流；突发事件决策限流、闭站。高效调度和管理列车调度（车辆满载度、停车时长、运行速度）；线路的精准清算和分账；差异化定价、个性化线路。科学决策、多元经营交通规划（基于最终 OD，规划新线路和出行链）、多元经营（乘客APP、大屏、地铁物业评估）。11面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书运营商作为通信网络及基础信息
21、服务提供商，企业沉淀了大量的价值数据，这些数据包括用户基础通信属性数据、基站网络等信令数据、用户订购消费数据、网络行为数据、位置数据等等。近年来，运营商也在加大对大数据的投资建设，如何让运营商大数据平台及数据产生价值、使能政府及行业是运营商面临的普遍问题及诉求。通过智慧轨交项目建设，运营商可以为行业轨交客户提供高精度、高价值、低延迟的数据服务。地铁是典型的客户集中度高、业务流量大场景，为运营商提供优质的 4G 网络服务既能实现较好的投资效益，又可有效提升运营商的品牌形象。通过助力城市智慧轨交建设，树立行业标杆，发挥示范效应，践行企业社会责任，提升运营商品牌价值。4.3 为运营商带来新机遇12面
22、向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书商业模式5智慧轨交生态合作涉及主要角色：地铁业主方（成都地铁）轨交集成商（智元汇）运营商（四川移动）华为合作关系及角色定位 轨交集成商（智元汇）：面向轨道交通行业，基于多源数据融合、客流预测算法和业务建模等核心技术提供满足轨道交通运营的集成解决方案 运营商（四川移动）：提供脱敏、不可溯源的移动手机基础数据 华为：完成基于移动大数据的数据标签加工及接口的调试服务工作价值传递及交易关系 多方合作共赢，通过多边的协议及框架，保障各方的权利及义务 智元汇、四川移动、华为三方之间以按需付费的方式设计盈利模式，构建长期收益模式 以地铁项目试点按需付费模式，呈现数据价值
23、5.1 商业模式运营商 大数据分析平台软件 位置标签/服务API加工 用户群场景化数据加工面向地铁的一揽子解决方案 数据标签加工 接口调试服务 数据服务三方新商业模式工程集成实施费用地铁轨交集成商13面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书5.2 产业发展倡议成都地铁案例展示了移动运营商大数据服务智慧地铁的价值。在 5G 来临之际，为移动网络服务垂直行业做了有益的探索。移动网络不仅仅可以提供传统的短信，语音，数据流量服务，而且可以提供精准室内位置服务，实现移动大数据变现，孵化移动位置服务作为运营商基础服务能力之一。为了促进产业逐步壮大发展，需要产业各方如何进一步提供准备度，将优秀实践纳入行业协
24、会讨论议题，成为产业标准，设计和验收标准，和网络建设标准，同时需要产业界共同推动在行业中推广复制。具体而言：地铁行业协会将运营商移动位置数据和智慧地铁运营商系统结合的优秀实践宣传推广，纳入行业标准方案之一。地铁公司依托于移动蜂窝网络作为实时乘客流量数据获取的优选方式，获取高质量的乘客流量数据，支撑智慧地铁运营管理系统。智慧地铁设计公司在整体方案设计环节将移动蜂窝网络作为优选设计方案，综合考虑地铁网络建设情况和运营支撑系统对接能力，提出整体方案设计要求和地铁网络建设要求。运营商在地铁场景目标网络建设时，不仅要考虑传统 MBB 用户的通信需求，也要考虑地铁公司作为行业客户的能力，建成的网络要能提供
25、精准的位置服务能力，能将地铁乘客的移动位置数据导入智慧地铁的生产系统，不断优化和提升移动数据产品服务智慧地铁行业。对于移动设备网络提供商，在地铁场景提供的网络设备除了具备服务大流量客户语音和数据服务外，也要具备室内精准定位能力，而且随着 5G 的来临，要满足更高精度的要求，提高移动位置数据的价值。对于大数据分析服务提供商，除了传统位置数据的基本分析能力，还需要进一步提供人群密度、人群轨迹等甚至结合人群画像的分析能力，在 5G 来临时，面对更高精度需求能提供混合分析能力。只有产业界各方共同努力，协同推进，才能进一步提升智慧轨交运营能力。14面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书未来发展趋势及展
26、望6移动互联网时代的轨道交通数字化运营商建设的室内数字化蜂窝网络，具备“线不动、点不增”、向5G平滑演进的能力，随着 5G 的来临，室内蜂窝定位的精度将提升到 1 米，将为智慧轨交带来更大的价值。基于室内蜂窝高精度定位+运营商大数据的智慧轨交解决方案，将有效促进轨道交通数字化的进程，为智慧出行和智慧运营提供越来越多的价值应用：最优出行线路规划 公交、轨交协同（信息获取）客流分布查询、错峰线路出行 网上购票/充值 商家、商业信息查询 站内/站外实时客流监控 满载率/路线/数量运力匹配 定向通告引导客流 突发情况决策限流/闭站 应急/消防/救援联动 数字化运营/监测/预警 移动联接可用 最佳上网体
27、验（资讯/娱乐/办公）交通实时信息 LBS 协同获取 商家、商圈信息 LBS 协同获取 业务清算与分账结算 网络信息安全/抗干扰 安保巡更管理 运营路线规划/新建 设备状态跟踪与诊断 数字化维护/维修 交通信息更新/续程导引 LBS 协同导航/导购 实时价格信息/网上充值 商家、商业信息获取 大数据收集/分类/处理 公共安全/公共治理 商业数据 BI 商业物业管理 商业广告与资讯 商业客户引流 LBS+室内外位置服务乘客便捷出行轨交运营平台出行前（出发地）安全运营出行中（在途）高效管理出行后（目的地）统计与增值业务15面向5G的智慧轨交运营解决方案技术白皮书缩略语表7缩略语表AFCAutoma
28、tic Fare Collection System自动售检票系统ACCAFC Clearing Center轨道交通清分系统OCCOperating Control Center控制中心LCCLine Central Computer线路中央计算机SCStation Computer车站计算SLEStation Level Equipment车站终端设备AGMAutomatic Gate Machine自动检票机TVMTicket Vending Machine自动售票机BOMBooking Office Machine票房售票机LampSiteLampSite多模分布式微功率基站ODOrigin to Destination出发地与目的地pRRUPico Remote Radio Unit微型射频拉远模块RHUBRRU HUBpRRU 信号汇聚单元BBUBaseband Control Unit基带控制单元SVAService Anchor定位能力开放网元LBSLocation Based Service基于位置的服务16