5G車聯網應用探討

黃偉如

摘 要 5G將滲透到未來社會的各個領域，以車聯網為代表等新型應用的發展將逐步構建基于5G網絡的全方位、多元化的信息生態系統。本文基于5G應用場景及技術發展，分析車聯網的業務應用需求，進一步重點探討未來基于5G網絡的車聯網應用場景及應用方案。

關鍵詞 5G;車聯網;應用

引言

當前，全球信息技術革命正在引領新一輪產業變革，信息通信技術創新和跨界融合速度不斷加快，新應用、新業態、新模式大量涌現。移動通信技術由4G邁向5G，將大幅提升移動互聯網用戶業務體驗，并將開啟物物相連、泛在感知的互聯時代。5G不僅能提供更極致的體驗和更大的容量，也將開啟物聯網時代，并滲透進至各個行業，與大數據、云計算、人工智能，開啟萬物互聯、產業智聯、跨產業融合創新的新時代。

15G應用場景

國際電信聯盟（ITU）發布的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）三大類應用場景，前者主要面向移動互聯網應用，后兩個則主要針對物聯網及行業應用。

25G技術進展

2.1 關鍵能力指標

為了滿足多樣化場景的極致業務需求，5G需滿足主要關鍵能力指標包括：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，網絡能效比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、技術趨勢和頻譜方案的研究。ITU已確定并對外發布了IMT-2020工作計劃，主要內容包括：2015年中完成愿景、需求和技術趨勢研究并啟動5G國際標準制定;2016年初開展5G技術性能需求和評估方法研究;2017年底啟動5G候選技術征集;2018年底啟動5G技術評估及標準化;到2020年底5G技術應具備商用能力。

3GPP 5G標準主要包含R14、R15、R16。R14主要開展無線和網絡技術的預研工作。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5G研究已正式啟動。2013年工信部、發改委和科技部推動成立IMT-2020（5G）推進組，全方位推進5G研發。在推進組的組織下我國在5G需求、技術領域取得了一系列研究成果，有力推動了全球5G技術、標準的發展。我國先明確5G技術路線及核心關鍵技術，并已發布5G無線和網絡技術架構。

2.3 5G關鍵技術

新空口是5G主要的技術演進方向。結合國際頻譜規劃，5G應當包含工作在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備連接。高頻段用來滿足熱點區域極高速率和系統容量需求。5G新空口將采用全新的空口設計，引入大規模天線、新波形、新型多址等先進技術。

5G系統需要在無線接入、核心控制、數據轉發處理和服務編排管理等多個層面進行技術創新，主要包括：網絡切片、控制和轉發、移動邊緣計算、新型移動性管理和連接管理、網絡能力開放和多連接等新技術。

3車聯網應用方案探討

3.1 應用需求分析

伴隨著人口的聚集、物流運輸等需求的日益增長，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、大數據、智能駕駛、物聯網、5G新一代通信技術等方面的快速發展，交通也將演進到智慧交通。車聯網系統將人、車、路三者綜合起來考慮。綜合運用了信息技術、傳輸技術、傳感技術、衛星導航與定位技術、電子控制技術、計算機處理技術及交通工程技術等，從而使人、車、路發揮協同效應，提高運輸效率，保障交通安全。

在車聯網系統中，圍繞車的連接和應用成為非常重要的一個部分，同時得益于通信傳輸技術的快速發展和無線蜂窩通信大帶寬、低時延、高可靠等特性，使得車聯網應用從實驗室走向商用，并促進了智慧交通的實現。

2018年中國國際經濟交流中心國經咨詢有限公司發布的《中國車聯網產業發展研究》白皮書預測，2020年全球車聯網V2X市場規模將突破6140億元，中國市場將達到2000億元，3億存量車市場需要互聯網連接。

3.2 應用場景探討

車聯網的應用主要可分為五類：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，對于網絡的連接可靠性、時延和帶寬保障等都提出了較高的要求，這些應用將依賴于5G才能較好地實現。傳統的信息管理和信息娛樂等應用，主要體現為大帶寬，可基于當前的通信技術同步演進。

自動駕駛：包含環境感知、行為決策、路徑規劃和運動控制等幾大部分。伴隨新一代5G技術的發展，實現信息的實時共享和交互，將有助于準確高效的決策和規劃，有助于自動駕駛技術的成熟。車輛編隊是自動駕駛的一種典型應用，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生明顯的經濟效益。

遠程駕駛：通過可靠的無線通信網絡，實現駕駛員和車輛的分離，實現車輛的遠程管理和必要情況下的遠程干預接管等功能;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;該應用將在園區巴士、危險作業場景、智能物流機器人等領域率先驗證和商用。

信息服務：信息服務總體可以分為傳統的定位互動服務，車載信息娛樂系統以及自動駕駛狀態下高精度地圖的更新等服務，通過無線網絡連接車身的總線系統和互聯網服務，提升車輛智能化、服務多樣化水平。

4總結與展望

車聯網是汽車、5G技術、信息通信、電子、交通工程和交通管理等多行業深度融合的新型產業形態。隨著5G技術的發展及網絡建設，車聯網技術將不斷創新，將有助于構建“人-車-路-云”協同的車聯網產業生態體系，同時也有利于5G在我國的部署應用。

參考文獻

[1] 朱紅芳， 5G技術及其在車聯網中的應用淺析[J]. 汽車維護與修理，2018（17）：68-73.

[2] 高云桐，車聯網在5G網絡環境下的發展趨勢及應用探究[J].電腦知識與技術， 2016， 12（23）：24-26.