基于5G技術(shù)的智能車聯(lián)網(wǎng)研究與展望

1、 基于5g技術(shù)的智能車聯(lián)網(wǎng)研究與展望 2中國信息通信研究院 北京市 100191摘要：每一代新興技術(shù)都是在一定的技術(shù)基礎上，因特定業(yè)務和用戶的迫切需求而誕生的。汽車在給生活帶來便利的同時，也引發(fā)了一系列的問題，諸如交通事故、交通擁堵、環(huán)境污染、出行效率等1-2。智慧交通系統(tǒng)（intelligenttransportationsystem，its）結(jié)合通信、互聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，構(gòu)建起綜合交通體系，解決當前及未來要面臨的交通安全與運輸效率等問題，目前被認為是解決交通系統(tǒng)問題最有效的解決方案。近年來，我國汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，智能汽車在2020年占比將達到50%；同時在通信領域，車聯(lián)網(wǎng)無線通信網(wǎng)絡覆蓋率將

2、達到90%，智能汽車聯(lián)網(wǎng)滲透率將達到22%，將為智慧交通的發(fā)展提供堅實基礎。關(guān)鍵詞：5gv2x；移動邊緣計算；網(wǎng)絡切片引言車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是汽車、信息通信、道路交通等行業(yè)深度融合的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，被認為是物聯(lián)網(wǎng)體系中最有產(chǎn)業(yè)潛力、市場需求最明確的方向之一，對促進汽車和信息通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、提升汽車和交通服務能力具有重要意義，已經(jīng)成為全球新一輪科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必爭之地。本文中，我們研究車聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展路線，分析車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展態(tài)勢，對中國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)狀況和政策環(huán)境進行剖析，并對車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展形勢進行研判。1車聯(lián)網(wǎng)的概念汽車網(wǎng)絡是一種智能車輛，它基于內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、自主網(wǎng)絡和移動車輛互聯(lián)網(wǎng)，并以

3、特定通信協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸標準(v2x)與一切(道路、行人、家庭和互聯(lián)網(wǎng))聯(lián)網(wǎng)，從而使交通管理更加智能化，使車輛更加智能化。它還為司機提供動態(tài)信息服務1。實施車輛網(wǎng)絡需要三個步驟:1)將聯(lián)網(wǎng)車輛連接到車輛內(nèi)的網(wǎng)絡。2)將車載互聯(lián)網(wǎng)終端連接到互聯(lián)網(wǎng)；3)至少每輛聯(lián)網(wǎng)汽車與道路基礎設施之間的互聯(lián)網(wǎng)(v2v)(例如b .制造紅燈，這是每輛聯(lián)網(wǎng)的汽車都能與行人(v2p)聯(lián)網(wǎng)的理想選擇2。25g技術(shù)的智能車聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢2.1部署成本相對降低由于c-v2x可基于強大的3gpp生態(tài)系統(tǒng)和連續(xù)完善的蜂窩網(wǎng)絡覆蓋，可充分利用lte和5g的生態(tài)系統(tǒng)，集成lte、v2x，我國具有世界上最大的4g商用網(wǎng)絡，未來5g基站的部署

4、規(guī)模預計跟目前4g網(wǎng)絡差不多，可很大程度上降低車聯(lián)網(wǎng)的部署成本。2.2有明確的演進路徑2017年3gpp發(fā)布的r14明確了c-v2x的技術(shù)規(guī)范，2018年6月發(fā)布的r15以及正在制定的r16中，在5g框架下規(guī)范了c-v2x向5gv2x的演進路線，未來規(guī)劃的r17將深化5gv2x技術(shù)向成熟發(fā)展。基于以上優(yōu)點，c-v2x被認為是實現(xiàn)5g場景下車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵推動因素之一。隨著超密集組網(wǎng)、全雙工通信、邊緣計算、網(wǎng)絡切片等5g新技術(shù)的不斷完善，5g移動通信技術(shù)將與汽車行業(yè)深入融合，推動未來交通系統(tǒng)向智能化邁進。3基于5g的車聯(lián)網(wǎng)通信體系結(jié)構(gòu)隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，業(yè)務發(fā)展和用戶需求越來越大，為了滿足多元化

5、多功能體驗效果，車聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)將不斷變化以適應各項需求。未來5g技術(shù)將改變傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)通信模式，智能車聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)更加靈活，系統(tǒng)元素更加多樣。5g時代，車聯(lián)網(wǎng)中將存在無線局域網(wǎng)、4g蜂窩通信、衛(wèi)星通信等多種不同的通信模式，因此5g車聯(lián)網(wǎng)必將是一個互聯(lián)互通的大型異構(gòu)網(wǎng)絡，5g車載單元等系統(tǒng)元素可通過多網(wǎng)絡接入與融合，多渠道接入互聯(lián)網(wǎng)。圖1 基于lte技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)如圖1所示，lte-v為基于lte技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)。d2d通信作為車聯(lián)網(wǎng)重要通信模式，通過sidelink鏈路技術(shù)，支持車間直連通信方式，滿足了高速度、高密度駕駛場景下的通信需求。按照基站對資源的分配方式以及對起始、目的和中繼終端節(jié)點的控制情況

6、，可具體將d2d通信方式分為4類，包括基站輔助的終端直連、基站輔助的車隊通信、基站輔助的中繼通信及終端間的直接通信。于此，在未來5g技術(shù)的應用場景下，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”。在車內(nèi)網(wǎng)中，車輛和5g車載單元實現(xiàn)自行控制鏈路，進行短距離信息傳輸，從而降低通信時延；車際網(wǎng)中，當車輛處于通信網(wǎng)絡邊緣或信號阻塞地帶時，各終端間的通信難以保證，車輛可基于單跳或多跳的d2d通信模式建立adhoc網(wǎng)絡，實現(xiàn)相鄰車輛間自組網(wǎng)來保障實時信息交換；在車載移動互聯(lián)網(wǎng)中，車輛可通過5g基站或中繼快速接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)v2n的信息交互。4車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)分析4.15g智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛

7、技術(shù)2019年4月23日，5g智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛汽車sharing-van在湘湖國家旅游度假區(qū)首次亮相。該車依靠5g網(wǎng)絡的低時延、大帶寬、高可靠性以及邊緣計算等特點，以及中國移動設計的“端邊緣云”協(xié)同的分級立體智慧交通及自動駕駛架構(gòu)，通過人、車、路、云的信息交互實現(xiàn)了邊緣計算、高精度定位、五維時空等能力，為自動駕駛汽車智能決策、協(xié)同控制提供信息服務，進而實現(xiàn)不同等級智能駕駛及智慧交通。sharing-van融合移動5g遠程駕駛技術(shù)，屬于l4級自動駕駛汽車。其無前端和尾部造型、無駕駛座、無轉(zhuǎn)向盤、更無油門和制動系統(tǒng)，但是卻能夠以30km/h的速度在景區(qū)里行駛，在遇到緊急狀況時，還會根據(jù)場景需求，完

8、成自動/遠程駕駛實時接管，有效地提高了景區(qū)的視頻盲區(qū)監(jiān)控能力，幫助景區(qū)在安全管理、指揮調(diào)度方面能夠看得更清晰，響應更快速。4.2v2x技術(shù)的應用車聯(lián)網(wǎng)目前的應用都是基于單車智能的，但是單車智能對于整個智能交通系統(tǒng)而言會存在相對的局限性，因此具備高可靠極低時延性能的v2x的廣泛應用就成為人們關(guān)注的焦點。3gpp的最新版本16ts22186提出基于5g通信技術(shù)下增強v2x場景的服務需求，并將服務分為安全類(如自動駕駛、車輛編隊等)和非安全類(移動高數(shù)據(jù)速率的娛樂、移動熱點、動態(tài)地圖更新等)場景，不同的v2x場景需要傳輸不同類型的v2x消息。車輛在行駛過程中，v2v技術(shù)可實現(xiàn)對行駛在同一車道且構(gòu)成編

9、隊的車輛，進行前向及后向碰撞預測。通過車載傳感器感知并計算當前車輛與前車的間隔距離、車速、剎車預警等，從而提前減速或制動可有效避免交通事故，保障車輛行駛的安全性。當車輛行駛至交叉路口時，同樣需要v2v技術(shù)對其他車輛的行駛意圖進行預測，以減少交通事故的發(fā)生。在車輛進行轉(zhuǎn)向時，車輛可通過v2v技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輔助，將當前車輛轉(zhuǎn)向信息發(fā)送給前方以及后方車輛，以提醒相應車輛提前采取制動措施。當遠端有高優(yōu)先級的車輛正在行進時，可利用v2v技術(shù)告知該車道內(nèi)車輛，對該優(yōu)先級高的車輛所行駛的道路進行避讓，使該車優(yōu)先通過，確保緊急任務的順利執(zhí)行。設計了基于開放街道地圖自動導航(open-street-mapauto

10、matednavigationdirections，osmand)的安卓安全駕駛v2v應用程序，用以實現(xiàn)將帶有車輛信息的數(shù)據(jù)包信息在100ms到900ms之間傳送給其他車輛。通過減少v2v排隊系統(tǒng)內(nèi)間隙來提升車輛排隊系統(tǒng)性能的延遲和可靠性。結(jié)束語“汽車聯(lián)網(wǎng)”這個詞近年來一直是汽車行業(yè)的熱門詞。它是傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展與新興互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的交匯點。它使汽車不再是簡單的交通工具，而是可以給人們帶來更聰明的駕駛和減少經(jīng)驗和互動經(jīng)驗。隨著時代的不斷創(chuàng)新和進步，汽車聯(lián)網(wǎng)必然是下一個行業(yè)的風暴。車輛聯(lián)網(wǎng)作為信息化和工業(yè)化深度一體化的重要領域，將實現(xiàn)車輛與人、人與車輛、車輛與車輛、車輛與道路之間的密切聯(lián)系，提高車輛情報水平，并為用戶提供各方面的駕駛經(jīng)驗。今后，智能互聯(lián)網(wǎng)連接車將開通智能手機、智能家居、智能設施等。，引領著智能交通和城市的發(fā)展。參考文獻1侯瑞.未來智能汽車的融合創(chuàng)新發(fā)展路徑j.信息化建設,2018(08):32-33.2董晨煜,賈廣濤.車聯(lián)網(wǎng)及其熱點技術(shù)分