2021智慧杆塔产业和技术标准白皮书.pdf
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1、 智慧杆塔智慧杆塔产业和技术产业和技术标准白皮书标准白皮书 中国通信标准化协会中国通信标准化协会 20212021 年年 1212 月月 前前 言言 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要指出“十四五时期推动高质量发展,必须立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局”,做出“加快数字化发展 建设数字中国”“加快建设新型基础设施”等重要部署。以 5G 移动通信和物联网为代表的信息基础设施,交通、能源、市政等传统基础设施数字化改造形成的融合基础设施和创新基础设施是支撑数字化转型、智能升级、融合创新的重要新型基础设施。数字化、智能化的城乡公共设施是以数字化助
2、推城乡发展和治理模式创新,全面提高运行效率和宜居度的重要基础。智慧杆塔是 ICT 技术与传统市政、交通、通信杆塔类公共基础设施融合的具体形态,具有分布广、位置优,以及供电、通信等配套资源完备等优势,既可为 5G 移动通信网络实现规模化部署提供优质站址资源,本身也是多种终端设备的物理支撑载体和宽窄结合、泛在感知的物联入口。智慧杆塔可作为智慧城市和数字乡村建设以及智能交通、智慧园区、智慧文旅、智慧农业及水利等数字化应用场景部署的基础,加快数字社会建设步伐,构筑全民畅享的数字生活。本白皮书由中国通信标准化协会(CCSA)物联网技术委员会(TC10)智慧杆塔特设组(TF1)组织编制,主要参与编写单位包
3、括:中国信息通信研究院、中国铁塔股份有限公司、昕诺飞(中国)投资有限公司、华为技术有限公司、中国信息通信科 技集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、上海邮电设计咨询研究院有限公司、北京亦庄智能城市研究院集团有限公司、中国移动通信集团有限公司、中国电信集团有限公司、中通服软件科技有限公司、重庆邮电大学、深圳远征技术有限公司、上海五零盛同信息科技有限公司、佛山市云端容灾信息技术有限公司、河南垂天科技有限公司、江苏亨通线缆科技有限公司、东莞铭普光磁股份有限公司、浙江一舟电子科技股份有限公司、四川天邑康和通信股份有限公司、华信藤仓光通信有限公司、无锡物联网创新中心有限公司、郑州信大捷安信息技术股份有限公
4、司、河北益泽电讯科技有限公司、长沙普天天籁防雷科技有限公司、京东方科技集团股份有限公司等。专家组长:刘泰 专家组成员:张帆、黄峰、齐飞、喻宗杰、周琴芬 撰写组:王文跃、齐佳、潘三明、程龙、张红利、朱丽丽、张增杰、徐越、王尧、郭志英、许锐、刘化召、赵龙刚、张庭炎、淮平、阎传文、赵国、刘献伦、李德豪、李职杜、杨天普、叶子红、齐建军、李付伟、牛友武、马传琦、郭昶、苏畅、程永明等。本白皮书阐述了智慧杆塔概念与功能、演进历程、技术架构和重要意义,分析了智慧杆塔产业发展现状以及重点发展方向和挑战。同时,聚焦标准体系建设,梳理了智慧杆塔国内外相关标准现状,从系统和平台、物理设施、信息安全三个层面,分析了下一
5、步智慧杆塔标准化工作关注的方向。不足之处,望批评指正。I 目 录 一、智慧杆塔概述一、智慧杆塔概述 .1 1 1.1 概念与功能.1 1.2 演进历程.2 1.3 技术架构.4 1.4 重要意义.6(一)智慧杆塔是“数字化发展”的感知基础.6(二)智慧杆塔作为融合“新基建”提供功能服务.7(三)智慧杆塔多方面助力“双碳”目标实现.7 二、智慧杆塔产业发展现状和问题二、智慧杆塔产业发展现状和问题 .9 9 2.1 多级政策联动,牵引产业落地发展.9 2.2 全球建设兴起,国内多地初具规模.10 2.3 多方跨界合作,产业生态加快融合.12 2.4 公共属性明确,投资模式日趋明朗.13 2.5 市
6、场高速增长,未来规模前景可期.14 2.6 智慧杆塔产业发展面临的问题.14 三、智慧杆塔重点发展方向和挑战三、智慧杆塔重点发展方向和挑战 .1616 3.1 与 5G 网络进一步融合发展.16 3.2 多方面支撑城乡数字化发展.18 3.3 面向细分应用场景需求部署.20 四、智慧杆塔标准化现状四、智慧杆塔标准化现状 .2323 4.1 国际标准.23 4.2 国内标准.23 4.3 标准化现状分析.25 II 五、下一步智慧杆塔标准化工作关注的方向五、下一步智慧杆塔标准化工作关注的方向 .2727 5.1 系统和平台层面.27 5.2 物理设施层面.28 5.3 信息安全层面.29 附录
7、1-1:国家、各部委智慧杆塔相关政策一览表.30 附录 1-2:省级智慧杆塔相关政策一览表.32 附录 1-3:地市级智慧杆塔相关政策一览表.42 附录 2:我国智慧杆塔相关标准汇总表.51 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 中国通信标准化协会 1 一、一、智慧杆塔智慧杆塔概述概述 1.11.1 概念与概念与功能功能 智慧杆塔是布局于城市及乡村,基于通信网络,可集成包括移动通信基站设备和物联网关在内的多种信息通信服务设备、公共服务设备、专用设备、传感器等的杆、塔形态设施的总称。智慧杆塔具备的功能由杆塔点位和高度、挂载的设备和传感器、边缘计算设施和管理平台共同决定,可在人工智能、云计算、大数据等 I
8、CT 技术的赋能下为各类应用场景提供丰富的智慧服务。智慧杆塔功能示意如图 1-1 所示。图 1-1 智慧杆塔功能示意图 中国通信标准化协会 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 2 当前,我国多地政府和园区管理单位已通过智慧杆塔开展智慧城市和数字乡村建设,在智能交通、智慧园区、智慧文旅、智慧农业及水利等数字化应用场景部署方面进行了试点,并在服务创新、行业协同、环境友好、数据开放、资源共享等方面做出了有益尝试。经过实践,智慧杆塔对于促进城乡发展和居民生活质量更高、更有效率、更加安全、更有获得感等方面起到了良好的效果。部分城市已经开展了智慧杆塔的全局部署规划并启动了建设项目。智慧杆塔被广泛认为是具有良好发
9、展前景的新型公共基础设施。1.21.2 演进演进历程历程 智慧杆塔的演进历程主要可归纳为三种路径:(一)传统市政公共杆(塔)演进 传统市政公共杆(塔)主要包括照明杆(塔)、交通指示杆、监控杆等。一方面,在城市发展过程中对环境照明、交通效率、安防监控等的多方面需求需要部署大量的杆(塔),在缺少全局规划的情况下容易造成“杆塔林立”的情况,给空间利用、市容市貌和后续改造升级带来巨大的负担。为了合理、有序使用城市空间和美化城市环境,从 2015 年开始杭州、青岛、上海、广州等城市陆续开展了道路杆件整合,市政公共杆(塔)走向“多杆合一”“一杆多用”。另一方面,信息通信技术的应用助推传统市政公共基础设施走
10、向智能化。照明杆(塔)采用智慧照明技术,解决传统路灯能源消耗大、控制不灵活等问题;交通指示杆基于智慧交通系统,实现基于路况的动态交通指引和智慧杆塔产业和技术标准白皮书 中国通信标准化协会 3 对交通参与者的引导消息直接下发;监控杆与人工智能识别等技术紧密结合,实时感知车辆、人员等对象和行为事件。市政公共基础设施的智能化需要对传统设施的供电、通信、计算条件进行升级,资源的集约利用带动多种智能化杆(塔)基础设施的融合。传统市政公共杆(塔)整合、面向智能化融合,并进一步拓展环境监测、气象监测、应急求助、通信设施承载等功能,演进形成了智慧杆塔。(二)通信铁塔设施演进 通信铁塔作为移动通信基站的载体,具
11、有“点多面广、站高望远”的优势,目前全国有超过 220 万铁塔站址资源。传统通信基站设备集成化程度低,体积较大,基站等设备随着技术的演进向集成化、模块化、小型化发展。基础电信企业通过深度合作加强无线接入网设备共建共享,进一步减少了对通信铁塔设施的占用,释放空间、承载资源。通信铁塔本身具备无线、有线通信保障,供电系统完备,能够经济高效地支撑中高点位感知设备的部署。目前通过通信铁塔承载感知设备形成的“智慧铁塔”设施已经开始应用于农业产区监测、森林草原防火、河湖水利监控、地震预警等领域,为广域智慧化管理提供基础条件,还可以对电网、油气管道、铁路、高速等进行监测,为国家能源和交通安全保障提供支撑。此外
12、,基础设施资源跨行业共建共享不断深化,推进了公安、市政、交通运输、电力等部门各类杆塔资源与通信杆塔资源双向共享和相互开放,为“智慧铁塔”的进一步发展提供了空间。(三)物联感知和应用设施集约化演进 中国通信标准化协会 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 4 目前,物联网技术已广泛应用于各行各业的信息采集和基础设施的智慧化改造和与管理中,物联感知和应用设施的主要建设模式是各行业主管部门、企业或研究机构“独立部署、分散运维”。随着数字社会建设步伐的推进,以数字化助推城乡发展和治理模式创新,全面提高运行效率和宜居度成为“十四五”期间智慧城市和数字乡村建设主要发展方向。物联网感知设施、通信系统的统一规划部署,
13、以及市政公用设施、建筑等的物联网应用和智能化改造成为新型智慧城市建设的重要内容。物联感知和应用设施的建设模式将进入“统筹规划、共建共享、集约管理、统一运维”的新阶段。杆、塔天然具有的高耸形态能够提高感知设施的功能覆盖范围、降低干扰影响、节约地面空间占用,是集约部署各类物联感知和应用设施,形成网格化感知网络的优选型式。从演进历程和路径看,智慧杆塔的发展是传统市政公共杆(塔)和通信铁塔设施的演进,也是集约部署各类物联感知和应用设施的优选型式,涉及市政、公安、交通运输、通信、电力以及城市规划、气象、环保等多个部门行业。智慧杆塔的进一步发展需要跨部门和行业的统一规划、资源共享和深度协同。1.31.3
14、技术架构技术架构 从硬件角度看,智慧杆塔系统不仅包含按需布局的杆塔及其承载的设备设施,还包括保障系统运行的供电、通信、计算设施及其他配套设施。智慧杆塔产业和技术标准白皮书 中国通信标准化协会 5 从系统角度看,垂直方向上智慧杆塔系统可分为终端设备层、接入汇聚层、网络传输层和平台应用层。系统架构如图1-2所示。终端设备层包括杆上挂载的智能照明、视频采集、移动通信、公共广播及杆外智慧井盖、智慧垃圾桶等设备设施。接入汇聚层包括为终端设备层提供协议转换、通信接入和数据汇聚的节点,可具备一定的边缘计算能力。网络传输层可由公共电信网、杆塔系统专用网络或其他业务专用网络等构成。平台应用层以软件服务平台或管理
15、平台为主要表现形式,包含智慧杆塔管理平台及其他专用管理平台。智慧杆塔管理平台是整个杆塔系统的控制管理中心,提供接入管理、权限管理、数据管理、图形化展示等通用功能,以及基于人工智能、大数据、信息模型等 ICT 技术的智慧化功能及云边协同功能等。图 1-2 智慧杆塔系统架构(垂直方向)示意图 中国通信标准化协会 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 6 智慧杆塔系统在水平方向上可分为多个子系统,分属于应用子系统和支撑子系统两大类。如图 1-3 所示。应用子系统能对外提供某一种或几种应用服务,如可根据实际应用场景划分为照明子系统、监控子系统、传感子系统、网络服务子系统、显示子系统、充电子系统、公共广播子系统
16、、一键报警子系统、车路协同子系统、哑资源管理子系统等。支撑子系统支撑智慧杆塔系统本身的正常工作,服务对象是智慧杆塔和其他应用子系统,包括供电子系统、通信子系统、动环监控子系统、防雷接地子系统、物理支撑子系统等。子系统的划分是基于业务逻辑的划分,各子系统在实际实现中有不同程度的融合。图 1-3 智慧杆塔系统架构(水平方向)示意图 1.41.4 重要意义重要意义 (一)智慧杆塔是“数字化发展”的感知基础 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 中国通信标准化协会 7 “十四五”规划纲要提出要“迎接数字时代,激活数据要素潜能,推进网络强国建设,加快建设数字经济、数字社会、数字政府,以数字化转型整体驱动生产方式
17、、生活方式和治理方式变革”。数据是“数字化发展”的基础资源。智慧杆塔具有优秀的点位分布,智慧道路杆(塔)能够对城市、园区、城际道路进行网格化、像素级的实时感知信息采集和智能识别,智慧铁塔覆盖农田、水域。感知信息一方面作为城市信息模型和运行管理服务平台的动态输入要素,用于提供即时服务或自动触发预警;另一方面结合大数据、人工智能等技术进行统计分析和计算推演,作为“数字孪生”和“数据大脑”的基础,为发展决策和治理模式创新提供依据。(二)智慧杆塔作为融合“新基建”提供功能服务 智慧杆塔是传统交通、市政、通信等杆塔基础设施通过数字化改造形成的融合“新基建”。在通信网络和信息技术赋能下,传统基础设施的功能
18、得以强化、丰富和融合。一是智慧杆塔依据部署场景和点位部署提供智慧照明、智慧交通、智慧安防和应急求助等功能,通过智能化和数字化有效提高设施运行效率,解决城镇化高速发展带来的问题;二是智慧杆塔集成信息发布屏、人机交互界面、新能源充电桩、喷雾装置等便民设施,提高城市宜居度;三是智慧杆搭载移动通信基站、短程无线接入点、车路协同设施等,为一定区域内其他交通、能源、市政等传统基础设施数字化改造和智能终端提供条件,推动“新基建”加快部署和应用。(三)智慧杆塔多方面助力“双碳”目标实现 中国通信标准化协会 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 8 我国积极落实应对气候变化国家自主贡献目标,以碳强度控制为主、碳排放总量
19、控制为辅,力争在 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和。智慧杆塔从多方面助力“双碳”目标的实现。首先,基础设施是社会经济活动正常运行和发展的保证,完善的基础设施加速社会经济活动,智慧杆塔作为数字化的融合基础设施,可促进交通运输、治安管理、信息采集和交互等的效率提升,降低社会经济运行单位 GDP 碳排放。其次,智慧杆塔面向集约、共享,通过“多杆合一”直接大量节约设备设施及管网资源,降低全产业链的能源消耗,通过“一杆多用”进一步提高单位能源利用效率。最后,智慧杆塔可通过采用LED照明、智慧照明等技术降低自身能源消耗,并可搭载新能源汽车充电桩、光伏面板等促进绿色新能源的应用。智慧杆塔产
20、业和技术标准白皮书 中国通信标准化协会 9 二、二、智慧杆塔智慧杆塔产业发展现状产业发展现状和问题和问题 2.12.1 多级政策联动,牵引产业落地发展多级政策联动,牵引产业落地发展 国家关于“新基建”的战略部署为智慧杆塔营造良好发展环境。为统筹做好新冠肺炎疫情防控和经济社会发展,党中央、国务院工作会议密集提到“新基建”,2020 年先后提出加快 5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度,出台信息网络等新型基础设施投资支持政策,审议通过关于推动基础设施高质量发展的意见等。2021 年 3 月印发的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要明确“加快建设新型基础设
21、施”要求。2021 年 9 月,国务院常务会议审议通过“十四五”新型基础设施建设规划,提出“十四五”时期科学布局和推进建设以信息网络为基础、技术创新为驱动的新型基础设施的具体举措。各部委相关政策为智慧杆塔发展提供重要动力。自 2018 年起,工业和信息化部、国资委连续 3 年在电信基础设施共建共享实施意见中提及综合利用路灯、监控、交通指示等社会杆塔资源,支撑电信基础设施快速、经济、高效建设。其中,2020年关于推进电信基础设施共建共享 支撑 5G 网络加快建设发展的实施意见明确提出要“大力推进 5G 智慧杆建设和一杆多用”。2020 年住房和城乡建设部等国家部委加快推进新型城市基础设施建设,提
22、出以“新城建”对接“新基建”,引领城市转型发展,整体提升城市的建设水平和运行效率。2021 年 10月,交通运输部印发关于进一步做好交通强国建设试点工作中国通信标准化协会 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 10 的通知,提出利用道路灯杆构建智慧道路交通管理系统,形成整套基于智慧停车、智慧灯杆、智慧公路的智慧化解决方案。2021 年 11 月,工业和信息部印发“十四五”信息通信行业发展规划,在“协同推进社会生活新型基础设施部署”“深化基础设施跨行业共建共享”中,均提出积极推动智慧多功能灯杆系统统筹布局和共建共享。2021 年 12 月,国家发展改革委等部门印发贯彻落实碳达峰碳中和目标要求 推动数据中
23、心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案,在“提高算力能效”中,提出“加快推动老旧高能耗设备退网和升级改造,推动智慧多功能杆建设”。各地 5G 与智慧城市政策规划支持智慧杆塔落地应用。据不完全统计,我国各地出台的各类涉及支持智慧杆塔建设的政策规划文件多达百余份。其中,5G 相关的文件共计 60 余份,如北京市、上海市、重庆市、江西省、浙江省、湖南省、吉林省、江苏省、陕西省、广西壮族自治区等陆续发布行动方案、发展规划、实施意见等,均提出通过建设智慧杆塔促进 5G 发展。此外,当前我国各大城市和部分中小城市均推出智慧城市建设规划,智慧杆塔作为新型智慧城市的重要建设内容,逐步在全国范围内建设落地
24、。总体来看。“5G+智慧杆塔”模式已经成为我国各地 5G、智慧城市相关政策文件中强调的重点工作任务。相关政策情况见附录 1。2.22.2 全球建设兴起,国内多地初具规模全球建设兴起,国内多地初具规模 智慧杆塔产业和技术标准白皮书 中国通信标准化协会 11 从全球范围看,包括美国、德国、西班牙、荷兰、澳大利亚、新加坡、韩国、越南、印度尼西亚等在内的众多国家均在智慧城市的建设探索中通过整杆替换或利旧升级改造,试点建设部署了智慧杆塔项目。其中,美国是全球较早试点建设智慧杆塔的国家,并于 2018 年开始批量开展了多个智慧灯杆改造和新装项目;西班牙、荷兰、德国等欧洲国家均通过在路灯杆上挂载传感设备提高
25、城市运行效率;新加坡在“智慧国家 2025”建设中全面采用了路灯杆智慧化的方案,计划将全国 11 万路灯杆升级为智慧杆塔;越南、印度尼西亚、韩国积极开展城市路灯杆监控系统的建设部署,旨在通过智慧杆实现交通控制及交通法规执行;此外,日本等国家聚焦新能源应用,将部署配置充电桩的智慧杆塔列为智慧城市发展重点。总体来看,全球各个主要国家均将智慧杆塔视为新型智慧城市建设的重要基础设施,旨在解决城市管理中遇到的各种问题,以及实现城市运行数据价值的再深挖。从国内情况来看,我国智慧杆塔试点建设项目遍及全国各省(区、市)。其中,北京、上海、广东、江苏、浙江、四川等地区智慧杆塔试点项目已形成一定体量,且部分项目建
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