車聯(lián)網(wǎng)如何打造更好的未來(lái)？

1、什么是5G？

5G技術(shù)被視為未來(lái)幾年最具前瞻性的技術(shù)，對(duì)于各行各業(yè)而言，5G技術(shù)都具有革命性顛覆的作用。5G將驅(qū)動(dòng)全社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，因?yàn)?G將賦予產(chǎn)業(yè)新技能，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)融合，改變社會(huì)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，城市化進(jìn)程日益加快，并且逐漸掀起了建設(shè)智慧城市的浪潮。在智慧城市部署中，具有高技術(shù)含量的5G技術(shù)受到關(guān)注和重視，逐漸成為智慧城市核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要基礎(chǔ)，對(duì)城市的進(jìn)步與發(fā)展具有重要意義。而智能交通作為智慧城市的一部分，集成了IT、電子傳感、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，把巨大的交通數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模型進(jìn)而判斷當(dāng)前交通狀態(tài)，將其與5G有機(jī)結(jié)合必將為人們創(chuàng)造1+1＞2的能效優(yōu)勢(shì)。

自20世紀(jì)70年代第1代移動(dòng)通信技術(shù)誕生以來(lái)，先后經(jīng)歷了2G、3G、3.5G、3.75G和4G通信技術(shù)的研究及商業(yè)應(yīng)用，目前，5G技術(shù)也走向商業(yè)應(yīng)用。

世界通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)程：

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是“標(biāo)志性能力指標(biāo)+一組核心關(guān)鍵技術(shù)”。其核心關(guān)鍵技術(shù)是大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜式接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其標(biāo)志性能力指標(biāo)為“Gbps用戶體驗(yàn)速率”。

關(guān)鍵技術(shù)：

大規(guī)模天線陣列是提升系統(tǒng)頻譜效率的重要技術(shù)手段，對(duì)滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求提供重要支撐；

超密集組網(wǎng)指通過(guò)不斷地提升基站部署密度，全面滿足5G網(wǎng)絡(luò)中上千倍容量的整體增長(zhǎng)需求，從而提升系統(tǒng)工作中的整體接入能力，完成系統(tǒng)頻譜效率的提升，全頻譜式接入能有效緩解5G網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中承受的需求壓力；

全頻譜式接入能夠?qū)⒏鞣N形式的頻譜資源積極利用，能夠有效緩解 5G 網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所承受的巨大需求壓力；

新型式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于SDN、NFV 和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效與開放的新型網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而全面提升系統(tǒng)工作過(guò)程中的整體接入能力。

5G關(guān)鍵技術(shù)：

5G網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)有：

峰值速率需要達(dá)到Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸；

空中接口時(shí)延水平需要在1ms左右，滿足自動(dòng)駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等實(shí)時(shí)應(yīng)用；

超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信；

頻譜效率要比LTE提升10倍以上；

連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s；

流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高；

系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點(diǎn)，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動(dòng)調(diào)整。

經(jīng)典的5G之花——4G/5G 關(guān)鍵性能比較：

隨著5G為代表的新一代通信技術(shù)日漸成熟，面向連續(xù)廣域覆蓋、低功耗大連接典型交通場(chǎng)景，并支持高質(zhì)量海量數(shù)據(jù)的交互平臺(tái)正在逐步構(gòu)建。5G 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高度融合，也能夠?yàn)橛脩籼峁┛鐣r(shí)間、空間以及連續(xù)性的體驗(yàn)。

2、智慧交通與車聯(lián)網(wǎng)

20世紀(jì)初，智慧交通的概念被提出，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Traffic System，簡(jiǎn)稱ITS）又稱智能運(yùn)輸系統(tǒng)（Intelligent Transportation System），是將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)（信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、自動(dòng)控制理論、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等）有效地綜合運(yùn)用于交通運(yùn)輸、服務(wù)控制和車輛制造，加強(qiáng)車輛、道路、使用者三者之間的聯(lián)系，從而形成一種保障安全、提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)中的“人”是指一切與交通運(yùn)輸系統(tǒng)有關(guān)的人，包括交通管理者、操作者和參與者；“車”包括各種運(yùn)輸方式的運(yùn)載工具；“路”包括各種運(yùn)輸方式的道路及航線。“智能”是ITS區(qū)別于傳統(tǒng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的最根本特征。

智慧交通：

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及工業(yè)化進(jìn)程，城市化在全國(guó)范圍內(nèi)已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。城市化帶來(lái)的交通擁堵、車輛事故、環(huán)境污染等“城市病”，已成為橫亙?cè)诔鞘邪l(fā)展面前的一道難題，交通安全的需求、效益的提升成為越來(lái)越突出的焦點(diǎn)。我國(guó)是全球汽車最大的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)巨大，車輛已經(jīng)成為城市的重要組成部分。

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的運(yùn)用，車聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車及交通行業(yè)的一種細(xì)分應(yīng)用，也是綜合利用通信技術(shù)、控制技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)、高精度定位技術(shù)以及信息安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與車、車與人、車與路以及車與城市基礎(chǔ)設(shè)施之間智能互聯(lián)的一種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是一個(gè)巨大的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。每一輛汽車都可以被視為一個(gè)超級(jí)傳感器節(jié)點(diǎn)，通常一輛汽車裝備有內(nèi)部和外部溫度計(jì)、亮度傳感器、一個(gè)或多個(gè)攝像頭、麥克風(fēng)超聲波雷達(dá)，以及許多其他裝備。目前，一輛普通轎車約安裝100多只傳感器，豪華轎車傳感器甚至多達(dá)200余只。這使得汽車之間，以及汽車和路邊基站之間能夠無(wú)線通信。這種前所未有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)世界的感知與控制能力。

車聯(lián)網(wǎng)：

一般根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景所需的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求有所不同。對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)駕駛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)帶寬需求不大，一般小于10Mbps；端到端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較高，要求達(dá)到5ms級(jí)別，同時(shí)要求具有高可靠性連接。對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程駕駛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)帶寬要求大于20Mbps，端到端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求小于100ms，可靠性連接與自動(dòng)駕駛接近；對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)帶寬要求大于30Mbps，端到端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較低。5G通信技術(shù)的大帶寬、低時(shí)延、高可靠等特性，使得車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用從實(shí)驗(yàn)室走向商用。

3、5G與車聯(lián)網(wǎng)

5G 進(jìn)一步增強(qiáng)了移動(dòng)寬帶、更高效地支持了業(yè)務(wù)應(yīng)用。5G將依靠其速率、覆蓋、性能以及定制化方面的優(yōu)勢(shì)，在車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中起到關(guān)鍵的支撐作用。

5G車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)：

5G車聯(lián)網(wǎng)將提供組合的業(yè)務(wù)模式，即基于5G信息娛樂(lè)服務(wù)類業(yè)務(wù)和全局交通效率類業(yè)務(wù)+安全出行類業(yè)務(wù)和局部交通效率類業(yè)務(wù)+5G自動(dòng)駕駛類業(yè)務(wù)。

5G車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)演進(jìn)趨勢(shì)：

車聯(lián)網(wǎng)在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，主要的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為以下幾種形式：

5G+無(wú)人駕駛

相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)而言，5G網(wǎng)絡(luò)具有著低時(shí)延、海量鏈接等多種特點(diǎn)。也正是因?yàn)檫@樣的特點(diǎn)，所以基于5G的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中便可以自動(dòng)地與車輛進(jìn)行互動(dòng)，具有著交互式的感知。 因此，其便可以為無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展提供足夠的技術(shù)支持。在自動(dòng)駕駛的某些場(chǎng)景中，例如，行駛中車輛編隊(duì)等，都需要5G技術(shù)的支持。

5G+車聯(lián)網(wǎng)交通管理

在交通路況管理方面，基于 5G 的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以發(fā)揮出非常重要的作用。 在交通路況管理方面，由于 5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有著高傳輸?shù)乃俾剩云渚涂梢詫?shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)告道路交通的路況，以此來(lái)對(duì)道路中的收費(fèi)站、監(jiān)控設(shè)備等多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行智能化的控制。而且，借助這一技術(shù)，還可以實(shí)時(shí)更新車輛、天氣、行駛路段的路況等信息，并且在車輛之間完成信息交互，為車輛行駛制動(dòng)選擇最優(yōu)的路段，使得車輛可以做出正確的反應(yīng)，從而避免出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象。

此外，當(dāng)車輛在行駛途中遇到了某些緊急性的突發(fā)事件時(shí)，就可以及時(shí)通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)進(jìn)行消息互傳。在5G技術(shù)所具有的高傳輸速率的支持下，這些消息便可以迅速、及時(shí)地發(fā)送到救援中心。在自然災(zāi)害場(chǎng)景中，基于5G的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以發(fā)揮出重要作用。在5G時(shí)代，用泛在智能感知、邊緣-云計(jì)算等技術(shù), 從交通工具的物理設(shè)備信息安全、車輛狀態(tài)安全、車輛環(huán)境安全、網(wǎng)絡(luò)安全幾個(gè)維度, 構(gòu)建一體化的交通工具智能安全應(yīng)對(duì)方案, 可實(shí)現(xiàn)事前全時(shí)預(yù)判、事中即時(shí)報(bào)警、事后回放取證的安全目標(biāo)。

以移動(dòng)互聯(lián)為基礎(chǔ)的綜合性交通智能服務(wù)體系

結(jié)合車輛識(shí)別、貨車計(jì)重、路徑識(shí)別、移動(dòng)支付等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)自由流收費(fèi)方式。在停車場(chǎng)、加油站、充電樁、4S店、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等涉及支付的典型場(chǎng)所，裝載OBU的車輛可以作為被收款方（如收費(fèi)站、路橋過(guò)路費(fèi)、停車場(chǎng)收費(fèi)、擁堵收費(fèi)、違章罰款等不停車收費(fèi)），也可以作為主動(dòng)付款方（如加油站、充電樁、停車位、移動(dòng)支付等服務(wù)）。加入支付、保險(xiǎn)、融資租賃等金融屬性，有可能衍生出新的車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式。

5G+智能車載系統(tǒng)

在5G技術(shù)支持下的車聯(lián)網(wǎng)中，用戶可以通過(guò)車載系統(tǒng)在車上享受到更加豐富的終端服務(wù)。而開發(fā)商，也可以借助5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來(lái)開發(fā)更多的應(yīng)用，更加充分地滿足用戶的多樣化需求。并且，5G技術(shù)可以更好地滿足車內(nèi)其他乘客對(duì)游戲、 電源等多種車載信息娛樂(lè)的需求。并且，基于5G技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)還可以為駕駛員提供更加高精度的地圖，從而提高車載導(dǎo)航的精確度。

4、結(jié)語(yǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以為智慧交通的完善帶來(lái)積極的影響，使其在后續(xù)的發(fā)展中擁有更多元化的發(fā)展形式與更先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)。智慧交通在發(fā)展的過(guò)程中不斷的擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模，最終達(dá)成5G網(wǎng)絡(luò)與智慧交通的創(chuàng)新發(fā)展。

面向5G的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在推動(dòng)汽車從傳統(tǒng)交通工具向移動(dòng)智能座艙轉(zhuǎn)變，汽車從單車智能向端云協(xié)同、車路協(xié)同的網(wǎng)聯(lián)智能轉(zhuǎn)變，汽車駕駛方式從傳統(tǒng)人工駕駛向自動(dòng)駕駛乃至無(wú)人駕駛轉(zhuǎn)變。總而言之，在 5G 技術(shù)大力發(fā)展的背景下 ，基于 5G 的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在大力發(fā)展。而且，在 5G 技術(shù)的支持下，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將會(huì)朝著更智能、更便捷以及更科學(xué)的方向發(fā)展。

參考：

[1]包左軍. 智慧交通構(gòu)建中5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)淺談[J]. 中國(guó)交通信息化, 2019, 226(01):81-82+102.

[2]Camacho F, Cárdenas C, Mu?oz D. Emerging technologies and research challenges for intelligent transportation systems: 5G, HetNets, and SDN[J]. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), 2018, 12(1): 327-335.

[3]Din S, Paul A, Rehman A. 5G-enabled Hierarchical architecture for software-defined intelligent transportation system[J]. Computer Networks, 2019, 150: 81-89.

[4]王宏武. 5G技術(shù)在智慧城市部署中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程, 2019, 155(09):34.

[5]吳冬升.5G車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)演進(jìn)之路的探索與展望[J].通信世界,2020(05):15-18.

[6]繆立新,王發(fā)平.V2X車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用綜述[J].汽車工程學(xué)報(bào),2020,10(01):1-12.

[7]馬小博,彭嘉豪,薛磊,管曉宏.5G時(shí)代車聯(lián)網(wǎng)信息物理融合系統(tǒng)綜合安全研究[J].中國(guó)科學(xué):信息科學(xué),2019,49(12):1640-1658.

[8]王曉菲.淺談基于5G技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及應(yīng)用前景[J].通訊世界,2019,26(10):151-152.