5G技術(shù)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的影響探究

李坦

摘要：隨著我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，4G時(shí)代正逐漸落下帷幕，5G時(shí)代已經(jīng)正式來臨。伴隨5G商業(yè)化的步伐加速，5G技術(shù)與汽車產(chǎn)業(yè)的融合備受矚目，在市場和技術(shù)的雙重推動下，無論是傳統(tǒng)汽車行業(yè)，還是新興科技企業(yè)，都將未來發(fā)展的重點(diǎn)放在了汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化方面。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);智能網(wǎng)聯(lián)汽車;影響

引言

在5G時(shí)代背景下，將5G技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展科學(xué)相融合，能夠?yàn)槠囅M(fèi)者帶來全新的智能科技體驗(yàn)，基于此，5G技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)的探索焦點(diǎn)。總結(jié)來說，5G技術(shù)和汽車行業(yè)相融合，是時(shí)代的進(jìn)步，也是對人性化用車要求的迎合，基于5G技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車和車之間、車和路之間、車和人之間以及車和云平臺之間全方位網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，進(jìn)而達(dá)成車聯(lián)萬物的目標(biāo)。

一.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的概念

所謂智能網(wǎng)聯(lián)汽車，是在普通汽車的基礎(chǔ)上，配備技術(shù)先進(jìn)的傳感器、控制器和執(zhí)行器等，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)深度融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人、車、路的智能共享和智能交換。同時(shí)，在復(fù)雜的行車背景下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車也能夠在第一時(shí)間內(nèi)作出感知和判斷，在做出智能決策的同時(shí)，也能夠正確控制汽車。總結(jié)來說，作為新一代汽車雛形，依托5G技術(shù)，在確保駕駛?cè)藛T和乘車人員安全的前提下，智能網(wǎng)絡(luò)汽車很可能實(shí)現(xiàn)代替人操作、實(shí)現(xiàn)自動駕駛的目標(biāo)。另外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車和傳統(tǒng)汽車的不同之處還在于，智能網(wǎng)聯(lián)汽車兼具智能化和網(wǎng)聯(lián)化特點(diǎn)。在智能化層面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車以一般汽車為基礎(chǔ)，配備攝像頭和雷達(dá)等先進(jìn)的傳感器裝置，基于車載環(huán)境感知，實(shí)現(xiàn)車、路、人的信息交換，進(jìn)而賦予汽車環(huán)境感知能力，汽車在自動分析行駛安全和危險(xiǎn)狀態(tài)的同時(shí)，也能夠遵照駕駛?cè)藛T的指令，代替人操作，安全到達(dá)目的地。在網(wǎng)聯(lián)化層面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車基于通信互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)車和車、車和云平臺、車和智慧交通系統(tǒng)等的連接，且隨著5G技術(shù)和汽車研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，還能夠?qū)崿F(xiàn)車和住宅、車和辦公室以及車和部分公共基礎(chǔ)設(shè)施的連接，全面解決人—車—外部環(huán)境三者間的信息交流問題。

二. 5G技術(shù)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的影響

1. 5G和自動駕駛之間的關(guān)系

一提到5G，相信大眾對其的第一反應(yīng)就是速度變快，但實(shí)際上，5G的創(chuàng)新與突破在于，其在原來4G滿足人與人之間通信的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了人與物以及物與物之間的多重主體通信和連接。目前，5G主要是由以下三個(gè)應(yīng)用場景組成，第一個(gè)應(yīng)用場景是eMBB，eMBB主要針對的是移動寬帶領(lǐng)域，使用5G的用戶會在速度上面獲得非常顯著的感受變化，5G的體驗(yàn)速速率在0.1—1gpbs，峰值速率可達(dá)10gbps。第二個(gè)應(yīng)用場景是超可靠低時(shí)延通信，主要的指標(biāo)是端到端的時(shí)間延遲為ms級別，可靠性接近100%。第三個(gè)應(yīng)用場景是mMTC，即海量機(jī)器類通信，其重要指標(biāo)是連接數(shù)的密度，每平方公里可以連接100萬個(gè)終端。5G技術(shù)所擁有的低延時(shí)和超可靠性的特點(diǎn)，正是無人駕駛的核心需求。現(xiàn)有的感知技術(shù)，如雷達(dá)、攝像頭等實(shí)際上只給車提供了一個(gè)看的能力，沒有辦法跟車實(shí)現(xiàn)互動，而且這種看的能力會受到外界環(huán)境的影響，有了5G技術(shù)的交互式的感知，車就可以對外界環(huán)境做一個(gè)輸出，不僅能探測到狀態(tài)，還可以做出反饋。自動駕駛的協(xié)同合作的許多場景，比如自動超車、車路協(xié)同、車輛編隊(duì)都對可靠性和時(shí)延性提出了要求，都需要5G技術(shù)的支持。其中，關(guān)于5G通信對自動駕駛感知能力提升作用的原因總結(jié)：第一，5G技術(shù)不僅有效降低了時(shí)間的遲延，而且也在很大程度上降低了道路參與者的不確定性，如車與其他車輛以及其他物體之間的距離、位置關(guān)系，車輛狀態(tài)的交互，車輛運(yùn)行軌跡交互。第二，5G技術(shù)有效彌補(bǔ)了傳感器受到距離和環(huán)境的約束，如獲得非視距信息、受外界環(huán)境因素的影響小。第三，5G技術(shù)促進(jìn)從單車智能到協(xié)作式智能演化。除此之外，5G技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用也給智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動駕駛運(yùn)營提供了更多新的可能性。比如：應(yīng)用5G技術(shù)，在正常情況下汽車完全可以實(shí)現(xiàn)自主行駛測試任務(wù)，不需要再安排專業(yè)人員參與測試任務(wù)，而且測試結(jié)果的準(zhǔn)確性更高。如果實(shí)現(xiàn)了自動駕駛，那么遠(yuǎn)程駕駛?cè)藛T便可以同時(shí)對多輛汽車進(jìn)行操控。還有，如果在自動駕駛的過程中，遇到一些不能自主處理的情況，L3級別上的自動駕駛系統(tǒng)可以在第一時(shí)間作出判斷，并且將信息傳達(dá)給遠(yuǎn)程駕駛?cè)藛T，遠(yuǎn)程駕駛?cè)藛T可以進(jìn)行遠(yuǎn)程介入，大大提高了駕駛的安全性。

2. 5G技術(shù)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的價(jià)值

2019年，我國相關(guān)部門宣布5G商用牌照正式發(fā)放，這也意味著我國開始邁入5G商用時(shí)代。在最初階段，社會公眾對5G技術(shù)的了解甚少，普遍認(rèn)為5G技術(shù)主要應(yīng)用于通訊領(lǐng)域，但實(shí)際上，5G技術(shù)不僅可以應(yīng)用于通訊領(lǐng)域，應(yīng)用在人和人之間，5G技術(shù)還可以應(yīng)用在物與物之間，也就是被稱為移動狀態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)。在新時(shí)期，5G技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，作為移動物聯(lián)網(wǎng)的載體，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)開始在全國范圍內(nèi)的各個(gè)省市地區(qū)進(jìn)行測試應(yīng)用，相信假以時(shí)日，智能網(wǎng)聯(lián)汽車即可全面和社會公眾的生活相融合。嚴(yán)格來說，當(dāng)前階段智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，尚處于初級階段，智能網(wǎng)聯(lián)于汽車內(nèi)部的應(yīng)用，普遍在車內(nèi)生活場景升級、人車語音交互等方面。

3.智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信的核心網(wǎng)絡(luò)

為滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)信號輸入/輸出的需求，設(shè)置5G通信的LTE-V核心網(wǎng)、接入網(wǎng)兩部分，其中核心網(wǎng)包括橫向?qū)蛹墶⒖v向數(shù)據(jù)域的網(wǎng)絡(luò)編排模式。核心網(wǎng)橫向?qū)蛹壷写嬖谔摂M資源層、運(yùn)營管理層等層級，虛擬資源層內(nèi)的虛擬組件，可以為不同虛擬化功能的實(shí)現(xiàn)提供網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)資源交換、物理計(jì)算與存儲等服務(wù)，而運(yùn)營管理層則主要具有網(wǎng)絡(luò)策略調(diào)度、業(yè)務(wù)功能管理等作用。而網(wǎng)絡(luò)縱向數(shù)據(jù)域包含網(wǎng)絡(luò)組件層、業(yè)務(wù)域組件管理等結(jié)構(gòu)，利用5G蜂窩系統(tǒng)頻段、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，對智能車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)做出物理硬件資源調(diào)配、組件分層，隨著不同時(shí)間段交通狀況、車輛密度的變化，進(jìn)行多種5G網(wǎng)絡(luò)頻段配置、使用，加強(qiáng)縱向業(yè)務(wù)域的網(wǎng)絡(luò)編排與管理。特別在車輛超高速移動、帶寬需求高情況下，合理配置系統(tǒng)容量、空口資源，實(shí)現(xiàn)移動駕駛中各類業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第一虛擬服務(wù)器NFV/MANO的彈性資源分配。采用SLAs服務(wù)等級協(xié)議、MANO技術(shù)，構(gòu)建VNF共享服務(wù)器的網(wǎng)元層級，對多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能的邏輯實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行靈活的通信組網(wǎng)、資源動態(tài)配置，按需對5G無線網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)路由做出自動編排，保證不同網(wǎng)聯(lián)汽車業(yè)務(wù)場景的網(wǎng)絡(luò)需求。第二控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的虛擬組件層級，通常包括業(yè)務(wù)控制組件、媒體功能組件、增值功能組件等，其中控制面組件，負(fù)責(zé)對車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的多種連接設(shè)備，進(jìn)行連接授權(quán)/鑒權(quán)、信息傳輸管理;轉(zhuǎn)發(fā)面組件則用于不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（CDN）控制、報(bào)文數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，以及移動終端的分開部署，通過分布式數(shù)據(jù)處理，快速分流帶寬內(nèi)存在的大量數(shù)據(jù)信息、服務(wù)請求，該層級支持D2D、M-MIMO等無線異構(gòu)通信傳輸，可以實(shí)現(xiàn)ICV車輛信號的無縫切換、實(shí)時(shí)傳遞，從而解決多站點(diǎn)傳輸過程中，面臨信道擁堵、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問題。

結(jié)語

新時(shí)期5G時(shí)代的帶來，推動了5G技術(shù)與社會各領(lǐng)域和各行業(yè)的深度融合，汽車領(lǐng)域亦是如此，在一定程度上也加快了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展步伐。所謂智能網(wǎng)聯(lián)汽車，實(shí)際上是汽車、電子、信息、交通、定位導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)通信、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等行業(yè)領(lǐng)域深度融合的新型產(chǎn)業(yè)，而5G時(shí)代的來臨，則為汽車智能網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展奠定了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。

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