5G車聯網對自動駕駛技術發展的影響

王曉晨 袁朋 瞿偉凱

摘 要：科學技術的提升逐漸衍生出了5G技術，而將該種技術與車聯網的技術結合在一起，促使車聯網的覆蓋范圍更廣，也打破傳統網絡覆蓋受到距離影響的限制。在5G技術的帶動下，車聯網的基礎設施和頻率具備更明顯的優勢，其能夠促使汽車的使用性能大幅度增加，推動國家汽車通訊行業的發展。本文探究5G車聯網對自動駕駛技術發展的影響，先介紹車聯網技術，然后闡述5G車聯網的特性，并分析5G車聯網對自動化駕駛技術發展的影響。

關鍵詞：5G技術;車聯網技術;自動駕駛技術

自動化駕駛技術以及5G技術都是近幾年才衍生出來的高新技術，也是目前科技發展的熱點。而車聯網則是汽車制造行業在汽車當中安裝的用于車輛連接互聯網服務的功能。但傳統的車聯網基于2G或4G技術，通信的實時性和并發量距離5G有較大的差距，5G通信技術被運用到車聯網技術當中以后，車聯網的通信的效率和實時性將大幅提升，汽車駕駛過程中接受信息的即時性更強，其能夠為自動駕駛技術的發展奠定很好的基礎。

1 車聯網技術

2017年中國信息通信研究院頒布了關于車聯網的白皮書，并在其中給出車聯網的定義，認為車聯網屬于新一代信息通信技術，其能夠促使車內環境、車與車、車與人以及車與服務平臺之間形成網絡連接關系，從而使汽車的智能化水平增強，也促使汽車逐漸具備自動駕駛的能力。在車聯網的作用下，汽車行業和交通行業的發展呈現出了新業態，而此時的交通效率也有明顯提高，汽車駕駛員的駕乘感受明顯增強，駕駛員能夠感受到更加舒適、智能的汽車服務[1]。車聯網將網絡連接、服務新業態以及汽車智能化作為自身發展的三個核心，其采用V2X無線通信技術，突破傳統單一汽車智能化的限制，促使車輛之間實現信息共享，也為自動駕駛技術的發展進行助推。

2 5G車聯網概述

5G技術是第五代移動通信網絡技術，其與網絡高度融合在一起，實現多層網絡、多種接入技術以及多種用戶的交互網絡環境，能打破時間和空間的限制，為用戶提供連續且無縫的眼。在5G技術的峰值理論當中，明確5G技術最快可以達到每秒數十Gbit/s，這個速度相比于4G網絡來講要快出百倍。以往的4G網絡主要側重人和人之間的通信關系，而在進入到5G時代以后，人和人之間、人和物之間以及物和物之間都將通過網絡聯系在一起，從而構建更加全面的信息化基礎設施。

5G技術在研發期間，將車聯網作為重要的應用場景，率先考慮了汽車和交通產業在網絡通信技術方面的需求，依據與國際電信聯盟達成的協議，將車聯網作為5G技術的三大應用場景之一，也是我國明確的5G技術應用場景[2]。而根據5G車聯網對于信息通訊方面的業務需求，原本的4G網絡已經無法滿足需求，甚至是呈現出不足之處，這種不足主要體現在：4G技術所具備的傳輸帶寬明顯不足，從車聯網對4G技術的實際應用效果來看，因為4G帶寬有限，導致一些處于邊緣的汽車用戶在通信方面受到限制。而5G技術則是依托于NR來實現空口速率提升，并且相比于4G技術快100倍。更重要的是面向萬物互聯而生的5G 技術，天生具備更低的時延、更多的連接數、更寬的移動速率、更高的安全性能，這也將改變原來4G時代的駕駛輔助功能必須依賴車輛本地的能力的現狀， 5G的普及有望讓云端參與到自動駕駛的感知決策變為現實，由此也將帶來全新的端云一體化的車聯網自動駕駛控制架構。

3 5G車聯網對自動駕駛技術發展的推動作用

在5G到來之前，現有的自動駕駛技術只有依靠車輛本地自身的感知、決策能力，由于網絡連接性能的制約，云端現有的大數據的分析處理能力并不能參與到車輛的駕駛過程中，因此車輛本地傳感器的性能就基本制約了車輛的自動駕駛能力，例如當下毫米波雷達的探測距離約為100米，因此車輛的感知能力就被定格在了前方100米，而且實際使用過程中遇到道路彎曲、起伏甚至氣象條件的變化，實際探測距離可能還會降低，但是利用5G實現的V2X將很好地解決這個問題，通過云端的賦能，車輛對于前方路況的感知甚至可以做到無限遠，而且不會收到道路彎曲、起伏甚至氣象環境的影響。

在5G技術的應用范圍逐漸拓展以后，車輛網和自動駕駛都在5G技術的帶動下出現商業模式，且還會有更多創新發展空間。如今5G車聯網在應用的時候主要考慮下述場景。首先，自動駕駛場景，根據汽車駕駛信息以及安全性需求來搭建網絡，確保能夠符合自動駕駛需求，保障可靠性要接近100%，即便是低速時刻，也要降低延時頻率，提升自動駕駛場景中5G車聯網的數據速率[3]。其次，高速移動寬帶網絡場景。而當汽車處于自動駕駛狀態時，其需要最大限度考慮安全性問題。因為汽車在行駛過程中往往在一瞬間就能夠決定生死。在3GPP當中，1秒的延時可能會發生安全隱患，處于該網絡狀態下開啟自動駕駛，此時的汽車制動需要預留反應時間。而在5G車聯網的輔助下開啟自動駕駛，其能夠為網絡云端計算提供高效率的數據傳輸速率，并且縮短車間協商處理時間，大幅縮短V2X的通信時長，最終的提升將明顯縮短車輛的響應時長。可以說，在5G車聯網的支持下，自動駕駛技術能夠獲取安全方面的保障，自動駕駛系統的反應時間降低，通訊延時情況有所轉變。未來5G車聯網在99.999%的穩定性情況下，同時將通訊延時降低在1ms以下，此時自動駕駛技術將更加安全穩定。未來很長一段時間里，5G車聯網技術將會成為汽車自動駕駛場景當中最為重要的功能，其能夠為V2X的使用提供基礎技術。如今很多車輛已經可以實現部分自動駕駛，但在5G車聯網的輔助下，這些帶有自動駕駛功能的車輛在性能上將會進一步提升。

4 結束語

在過去的時間里，盡管自動駕駛技術一直處于研發狀態，車聯網也已經被運用到大部分汽車當中。但不管是自動駕駛技術還是車聯網技術其發展的進程都比較緩慢，這主要是因為現有的連接技術，無法實現大數據量、大接入量下實現低延時和高安全的通信。而在5G時代帶來以后，自動駕駛技術和車聯網都受益匪淺，其具備更好的融合契機。在5G技術的帶領下，自動駕駛技術具備更大的發展潛力，其能夠實現性能方面的提升，也實現真正意義上的為汽車用戶提供服務新業態。

參考文獻：

[1]許彩霞.5G車聯網對自動駕駛技術發展的影響[J].信息通信， 2018，No.186（06）：51-52.

[2]周輝.5G車聯網對自動駕駛技術發展的影響[J].數字通信世界，2019（09）.

[3]蘇靜.基于5G通信技術下車聯網發展探析[J].數字化用戶，2019（19）.