5G將成為實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的重要條件

導讀：2019被稱為5G元年，它實打?qū)嵉膩砹耍?G網(wǎng)絡相比較4G網(wǎng)絡來說，具有更快的速度、更低的延時、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡質(zhì)量，以及可以解決很多的車聯(lián)網(wǎng)應用場景的技術痛點，那5G網(wǎng)絡普及后，對促進車聯(lián)網(wǎng)會產(chǎn)生哪些變化呢？

圖片來自“東方IC”

據(jù)人民網(wǎng)輿論與公共政策研究中心統(tǒng)計，兩會前，2月25日至3月1日，以“5G”“全國兩會”為關鍵詞的報道1515篇、微信1706篇、APP 643篇、論壇66篇。隨著5G商用部署加速，5G已不再只是概念。

2019被稱為5G元年，它實打?qū)嵉膩砹耍?G網(wǎng)絡相比較4G網(wǎng)絡來說，具有更快的速度、更低的延時、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡質(zhì)量，以及可以解決很多的車聯(lián)網(wǎng)應用場景的技術痛點，那5G網(wǎng)絡普及后，對促進車聯(lián)網(wǎng)會產(chǎn)生哪些變化呢？

車聯(lián)網(wǎng)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

說到車聯(lián)網(wǎng)就必須說到LTE-V2X在車聯(lián)網(wǎng)中的作用，以及車聯(lián)網(wǎng)基本的通訊方式有哪些。V2X是未來交通運輸系統(tǒng)下的關鍵技術, 主要包含V2V（車-車）、V2I（車-基礎設施），V2N（車-互聯(lián)網(wǎng)）、V2P（車-行人）。

作為一種無線信息交互技術，可以實現(xiàn)車和其他一切實體之間的信息交互，從而獲取實時路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高駕駛安全性和交通效率。

為了滿足車輛V2X的通信需求，業(yè)內(nèi)通常有兩套方案：DSRC（Dedicated Short Range Communications專用短程通信技術）和LTE-V2X（融合4G LTE網(wǎng)絡的車輛通信解決方案）。而后者LTE-V2X是基于4G技術實現(xiàn)車與車的通訊，以LTE蜂窩網(wǎng)絡為V2X基礎的車聯(lián)網(wǎng)專有協(xié)議。 

車聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)車與人/車/路/服務平臺的全方位網(wǎng)絡連接，彌補了汽車單一無法對外通訊的缺陷，二者融合可以提升自動駕駛的可靠性，并降低成本，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。車聯(lián)網(wǎng)對人類生活方式的改變一點都不亞于互聯(lián)網(wǎng)對人類生活方式的改變。

車聯(lián)網(wǎng)應用場景主要分為安全類、信息類和交通效率類。

信息類的應用場景主要包括緊急呼叫業(yè)務等提高車主駕車體驗的應用；比如呼叫車隊、實時直播、信息集群推送，車輛這個空間將會成為一個信息源和信息轉(zhuǎn)發(fā)中心。

交通效率類的應用場景包含紅綠燈車速引導、交通事故提醒、潮汐車道提醒、交通擁堵提醒、限速提醒、緊急車輛通行提醒等應用；

安全類的應用主要有人車避撞提醒、電單車出沒提醒、緊急制動提醒、交叉路口避撞提醒、前向碰撞預警等。

可以說，有了車聯(lián)網(wǎng)，出行會更加智能。而且用過了就回不來，是一個不可逆的革命。

5G帶給車聯(lián)網(wǎng)的突破

在很多人的印象中，5G可能只是下載速率上的提升，連接時延的下降，但實際上，5G是一個更為豐富的連接系統(tǒng)，它涉及了三個方面，首先是增強型移動寬帶，其次是為關鍵業(yè)務型服務提供支持，最后是海量物聯(lián)網(wǎng)（含車聯(lián)網(wǎng)）的支持。

與4G主要側(cè)重人與人之間的通信不同，5G形成了端到端的生態(tài)系統(tǒng)。它增強了移動帶寬，峰值速率可達20Gb/s，支持更低的延時（≤10ms），更高的可靠性（＞99.99%）以及更大的帶寬（每平方公里可連接100萬個終端）。而這些數(shù)據(jù)都意味著更高的安全性，畢竟毫秒級的延時對于一場事故的發(fā)現(xiàn)和處理是有截然不同的意義的。過去多年自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)即使有國家政策的支持，也因為許多客觀原因而難以快速發(fā)展。主要是在于基礎技術仍存在瓶頸，而5G網(wǎng)絡的商用勢必為自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)的融合提供更合適的契機。

自動駕駛除了車身具備的各種感知設備（雷達、攝像頭、IMU、GPS等）以外，也需要依賴真實行車環(huán)境中的各種V2X設施。國內(nèi)的道路環(huán)境異常復雜，雷達、攝像頭和激光雷達等本地傳感系統(tǒng)受限于視距、環(huán)境等因素影響，為了更高的行車安全性，自動駕駛需要彌補本地傳感器所欠缺的感知能力，完善了車身感知設備所不能探測的各種實時道路情況，將來的交通燈、基站、甚至行人都是車聯(lián)網(wǎng)V2X的一員，整個城市的街道和車輛都會被編織成一張數(shù)字地圖，讓自動駕駛算法的決策更加科學和智能。從人工智能的角度來看，機器無法完全替代人類的決策，在一些偶發(fā)的復雜場景需要人類參與決策，即“man in the loop”。但是對于自動駕駛車輛來講，車內(nèi)的乘員可能并不會駕駛汽車，也無法參加決策。但有了5G技術，我們就可以讓遠端服務中心的人員參與到?jīng)Q策中來。比如在一些特殊的場景，機器無法完成駕駛而造成脫離（disgagement），就像今天車輛發(fā)生故障時我們呼叫救援中心一樣，車輛可以利用5G網(wǎng)絡呼叫遠端的服務中心，利用5G的低時延大帶寬，將現(xiàn)場的實時圖像和傳感器信息傳送給服務中心的專業(yè)人員，由專業(yè)人員在虛擬現(xiàn)實的場景下，遠端控制車輛駛離復雜路況，直到駕駛系統(tǒng)能夠再次接管車輛。

利用5G技術低時延、高可靠、高速率和大容量的能力，車聯(lián)網(wǎng)不僅可以幫助車輛間進行位置、速度、行駛方向和行駛意圖的溝通，更可以利用路邊設施輔助車輛對環(huán)境進行感知。比如車輛利用自身的攝像頭可能無法保證對交通信號燈進行準確的判斷，進而可能會發(fā)生闖紅燈的違章行為，但是利用車聯(lián)網(wǎng)的V2I技術，交通信號燈把燈光信號以無線信號的方式發(fā)給周邊的車輛，確保自動駕駛汽車準確了解交通信號燈的狀態(tài)。

不僅如此，交通信號燈還可以廣播下次信號改變的時間，甚至其他相鄰路口未來一段時間內(nèi)的信號狀態(tài)，自動駕駛車輛可以據(jù)此精確的優(yōu)化行進速度和路線，選擇一條紅燈最少、行駛最快的路線，即優(yōu)化了交通，又可以減少碳排放。

另一個例子是交叉路口的通行優(yōu)化和橫穿行人告警。今天道路上經(jīng)常發(fā)生橫穿路口的行人/自行車與車輛間的碰撞事故，尤其是左轉(zhuǎn)車輛，由于視線受阻，司機和車載傳感器經(jīng)常無法觀察到路口內(nèi)橫穿的行人，一個解決辦法就是通過在路口上安裝雷達和攝像機對路口內(nèi)行人進行監(jiān)視，如果檢測到斑馬線上和路口內(nèi)有行人，并且行人在車輛的行進路線上，路邊設施（RSU）可以將檢測到的情況即時通知即將轉(zhuǎn)彎或直行的車輛注意避讓，規(guī)避事故的發(fā)生。

現(xiàn)階段的自動駕駛技術所依賴自身的感知設備往往是非常昂貴的，而且技術變革很快，但汽車本身的硬件升級不太容易，這很容易導致當前的汽車感知設備很快落伍。

而5G物聯(lián)網(wǎng)普及之后，街上的路燈、廣告牌、行人身上的手機、手表等等都可以助力自動駕駛。從汽車的第一人稱視角，轉(zhuǎn)化成第三人稱視角，達到旁觀者清的效果。而且這些設備成本更低，技術迭代更快，可以為自動駕駛的落地提供有效的基礎設施能力支持。

信息安全和隱私問題亟待解決

在工信部和交通部的大力推動下，基于3GPP R14版本的車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)基本完成量產(chǎn)前的技術準備，當然在大規(guī)模商用前還有一些政策和技術上的問題急需解決。對于大眾消費者來講，除了關注車聯(lián)網(wǎng)帶給我們的諸多便利和道路安全，也更加關心車聯(lián)網(wǎng)所設計的信息安全和隱私問題。

為保護車主的隱私，提高網(wǎng)絡的安全系數(shù)，C-V2X設計了匿名密鑰體制，周期性變更標識和信息簽名，為此需要在車輛中安裝幾百甚至幾千個證書。由于涉及到信息安全問題，迫切需要國家多個相關部門的相互協(xié)作，制定出題套適合我國國情的證書管理和分發(fā)體制。

此外，在C-V2X信息安全方面要求使用我國自行開發(fā)的SM2/3加密算法，該算法已廣泛應用于銀行等系統(tǒng)，具有一定的產(chǎn)業(yè)基礎。但是，國內(nèi)現(xiàn)有支持SM2/3算法的芯片在處理能力上尚且無法滿足C-V2X所需的每秒上千次的簽名和驗簽的要求，并且多數(shù)從事安全芯片開發(fā)的國內(nèi)企業(yè)還缺乏開發(fā)車規(guī)級產(chǎn)品的經(jīng)驗。而國外芯片廠商盡管已經(jīng)從國標體系獲取了SM2/3算法，但由于不完全了解國密算法所涉及的認證環(huán)節(jié)以及相關的認證風險，故而遲遲未能給出支持C-V2X安全規(guī)范的產(chǎn)品規(guī)劃。因此，需要進一步從政策和資金上進行推動，期望國內(nèi)外從事安全芯片設計開發(fā)的公司盡快拿出支持國密SM2/3算法的高處理能力的車規(guī)級芯片。

基于3GPP R14版本的C-V2X可以增強自動駕駛車輛對環(huán)境的感知，為低級別自動駕駛提供更加準確的駕駛輔助信息。L4/L5高級自動駕駛所需的協(xié)作式?jīng)Q策，將對V2X通信提出更高的要求，需要V2X提高更高的帶寬，更短的時延，最重要的是需要提供更高的可靠性（>99%）。

小結(jié)

車聯(lián)網(wǎng)市場是一個比較成熟的物聯(lián)網(wǎng)應用領域，曾有業(yè)界預測，2020年全球車聯(lián)網(wǎng)有望突破1000億歐元規(guī)模。而5G將成為實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的重要條件，5G技術將是加速或完全實現(xiàn)自動駕駛汽車效益的核心。