5G車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用探討

黃偉如

摘 要 5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以車聯(lián)網(wǎng)為代表等新型應(yīng)用的發(fā)展將逐步構(gòu)建基于5G網(wǎng)絡(luò)的全方位、多元化的信息生態(tài)系統(tǒng)。本文基于5G應(yīng)用場景及技術(shù)發(fā)展，分析車聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，進一步重點探討未來基于5G網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景及應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞 5G;車聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用

引言

當前，全球信息技術(shù)革命正在引領(lǐng)新一輪產(chǎn)業(yè)變革，信息通信技術(shù)創(chuàng)新和跨界融合速度不斷加快，新應(yīng)用、新業(yè)態(tài)、新模式大量涌現(xiàn)。移動通信技術(shù)由4G邁向5G，將大幅提升移動互聯(lián)網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)體驗，并將開啟物物相連、泛在感知的互聯(lián)時代。5G不僅能提供更極致的體驗和更大的容量，也將開啟物聯(lián)網(wǎng)時代，并滲透進至各個行業(yè)，與大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能，開啟萬物互聯(lián)、產(chǎn)業(yè)智聯(lián)、跨產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新的新時代。

15G應(yīng)用場景

國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的IMT-2020（5G）愿景建議書指出5G將支持增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超高可靠低時延通信（URLLC）三大類應(yīng)用場景，前者主要面向移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，后兩個則主要針對物聯(lián)網(wǎng)及行業(yè)應(yīng)用。

25G技術(shù)進展

2.1 關(guān)鍵能力指標

為了滿足多樣化場景的極致業(yè)務(wù)需求，5G需滿足主要關(guān)鍵能力指標包括：下行和上行峰值速率分別達到20Gbps和10Gbps，用戶體驗速率達到0.1～1Gbps，流量密度達到10Mbps/m2，連接數(shù)密度達到100萬/平方公里，時延達到毫秒量級，頻譜效率比4G提高3～5倍，網(wǎng)絡(luò)能效比4G提升100倍，并支持500公里/小時的移動速度。

2.2 5G標準進展

ITU重點開展5G需求愿景、技術(shù)趨勢和頻譜方案的研究。ITU已確定并對外發(fā)布了IMT-2020工作計劃，主要內(nèi)容包括：2015年中完成愿景、需求和技術(shù)趨勢研究并啟動5G國際標準制定;2016年初開展5G技術(shù)性能需求和評估方法研究;2017年底啟動5G候選技術(shù)征集;2018年底啟動5G技術(shù)評估及標準化;到2020年底5G技術(shù)應(yīng)具備商用能力。

3GPP 5G標準主要包含R14、R15、R16。R14主要開展無線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的預(yù)研工作。R15是第一個5G標準版本，已在2018年6月完成，主要滿足市場初期商用需求。R16滿足ITU定義的5G所有需求，計劃于2020年完成。

國內(nèi)5G研究已正式啟動。2013年工信部、發(fā)改委和科技部推動成立IMT-2020（5G）推進組，全方位推進5G研發(fā)。在推進組的組織下我國在5G需求、技術(shù)領(lǐng)域取得了一系列研究成果，有力推動了全球5G技術(shù)、標準的發(fā)展。我國先明確5G技術(shù)路線及核心關(guān)鍵技術(shù)，并已發(fā)布5G無線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)。

2.3 5G關(guān)鍵技術(shù)

新空口是5G主要的技術(shù)演進方向。結(jié)合國際頻譜規(guī)劃，5G應(yīng)當包含工作在6GHz以下頻段的低頻新空口以及工作在6GHz以上頻段的高頻新空口。低頻段主要滿足大覆蓋、高移動性場景下的用戶體驗和海量設(shè)備連接。高頻段用來滿足熱點區(qū)域極高速率和系統(tǒng)容量需求。5G新空口將采用全新的空口設(shè)計，引入大規(guī)模天線、新波形、新型多址等先進技術(shù)。

5G系統(tǒng)需要在無線接入、核心控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理和服務(wù)編排管理等多個層面進行技術(shù)創(chuàng)新，主要包括：網(wǎng)絡(luò)切片、控制和轉(zhuǎn)發(fā)、移動邊緣計算、新型移動性管理和連接管理、網(wǎng)絡(luò)能力開放和多連接等新技術(shù)。

3車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案探討

3.1 應(yīng)用需求分析

伴隨著人口的聚集、物流運輸?shù)刃枨蟮娜找嬖鲩L，交通安全的需求、效益的提升成為越來越突出的焦點。受益于云計算、大數(shù)據(jù)、智能駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、5G新一代通信技術(shù)等方面的快速發(fā)展，交通也將演進到智慧交通。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將人、車、路三者綜合起來考慮。綜合運用了信息技術(shù)、傳輸技術(shù)、傳感技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)、電子控制技術(shù)、計算機處理技術(shù)及交通工程技術(shù)等，從而使人、車、路發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，提高運輸效率，保障交通安全。

在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，圍繞車的連接和應(yīng)用成為非常重要的一個部分，同時得益于通信傳輸技術(shù)的快速發(fā)展和無線蜂窩通信大帶寬、低時延、高可靠等特性，使得車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用從實驗室走向商用，并促進了智慧交通的實現(xiàn)。

2018年中國國際經(jīng)濟交流中心國經(jīng)咨詢有限公司發(fā)布的《中國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》白皮書預(yù)測，2020年全球車聯(lián)網(wǎng)V2X市場規(guī)模將突破6140億元，中國市場將達到2000億元，3億存量車市場需要互聯(lián)網(wǎng)連接。

3.2 應(yīng)用場景探討

車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要可分為五類：輔助駕駛、自動駕駛、遠程駕駛、信息管理、信息娛樂。其中輔助駕駛、自動駕駛和遠程駕駛，深度參與車輛本身的控制，對于網(wǎng)絡(luò)的連接可靠性、時延和帶寬保障等都提出了較高的要求，這些應(yīng)用將依賴于5G才能較好地實現(xiàn)。傳統(tǒng)的信息管理和信息娛樂等應(yīng)用，主要體現(xiàn)為大帶寬，可基于當前的通信技術(shù)同步演進。

自動駕駛：包含環(huán)境感知、行為決策、路徑規(guī)劃和運動控制等幾大部分。伴隨新一代5G技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)信息的實時共享和交互，將有助于準確高效的決策和規(guī)劃，有助于自動駕駛技術(shù)的成熟。車輛編隊是自動駕駛的一種典型應(yīng)用，通過無線通信等方式實時控制車輛隊形、速度等，有效提升能源效率和公路的使用率，將在物流運輸方面產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。

遠程駕駛：通過可靠的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)駕駛員和車輛的分離，實現(xiàn)車輛的遠程管理和必要情況下的遠程干預(yù)接管等功能;對自動駕駛功能進行備份和補充，從而加速自動駕駛的商用;該應(yīng)用將在園區(qū)巴士、危險作業(yè)場景、智能物流機器人等領(lǐng)域率先驗證和商用。

信息服務(wù)：信息服務(wù)總體可以分為傳統(tǒng)的定位互動服務(wù)，車載信息娛樂系統(tǒng)以及自動駕駛狀態(tài)下高精度地圖的更新等服務(wù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接車身的總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，提升車輛智能化、服務(wù)多樣化水平。

4總結(jié)與展望

車聯(lián)網(wǎng)是汽車、5G技術(shù)、信息通信、電子、交通工程和交通管理等多行業(yè)深度融合的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)。隨著5G技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將不斷創(chuàng)新，將有助于構(gòu)建“人-車-路-云”協(xié)同的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，同時也有利于5G在我國的部署應(yīng)用。

參考文獻

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