智能交通夢想要成現(xiàn)實(shí)需5G助力、各方協(xié)同

貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院教授|趙光輝

智能駕駛對(duì)網(wǎng)絡(luò)的容量、可靠性和時(shí)延均提出了更高的要求；而車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建、無人安全駕駛的實(shí)現(xiàn)都離不開更高的網(wǎng)速、更低的時(shí)延和更高的穩(wěn)定性。因此，5G的應(yīng)用已成必然。

物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、VR等新興業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，正在催生出強(qiáng)大的5G需求。為滿足新型業(yè)務(wù)的需求，各國紛紛將5G提升到國家戰(zhàn)略高度，加快5G研發(fā)和布局。例如，在我國，北京、上海、杭州等幾十個(gè)城市已獲準(zhǔn)成為5G試點(diǎn)城市。

5G具有顯著技術(shù)優(yōu)勢

5G是指符合IMT-2020要求和3GPP R15/R16標(biāo)準(zhǔn)的無線系統(tǒng)。5G的發(fā)展和推行是為了滿足現(xiàn)在的“IoE”趨勢。IoE全稱為“Internet of Everything”，也就是萬物互聯(lián)。世界上各種設(shè)備通過高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以達(dá)成高效協(xié)同工作是IoE的理想狀態(tài)。

作為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，5G具備超高速率、超低時(shí)延、超高密度三大性能，其應(yīng)用場景包括人工智能、自動(dòng)駕駛、交通控制等。從其超低時(shí)延性能來看，開車的時(shí)候，人從發(fā)現(xiàn)情況到腳踩剎車，反應(yīng)時(shí)間一般是0.4秒，也就是400毫秒。而5G只要1毫秒就可以做出反應(yīng)。

具體而言，5G技術(shù)具有以下特性。

第一，網(wǎng)速快、延遲低。相比于4G，5G的數(shù)據(jù)吞吐量更高，延遲更低，移動(dòng)性更強(qiáng)。關(guān)于5G的理論速率，各家公司對(duì)外宣傳的都不一樣。有的說為1Gbit/s（125MB/s），有的稱可達(dá)10Gbit/s（1250MB/s），還有的聲稱可達(dá)20Gbit/s（2500MB/s）。

根據(jù)OpenSignal 2018年2月發(fā)布的報(bào)告，現(xiàn)階段全球4G網(wǎng)速平均值為16.9Mbit/s（2.11MB/s），4G網(wǎng)速最快的國家有著45Mbit/s（5.625MB/s）左右的平均速率。所以不管5G速度最終是1Gbit/s還是20Gbit/s，都要比現(xiàn)在的4G快得多。在延遲方面，5G的理論數(shù)值為1ms，幾乎相當(dāng)于沒有。

第二，高連接密度下的穩(wěn)定性。5G能夠在城市中心、大型辦公樓商業(yè)區(qū)、早晚高峰地鐵和節(jié)日高峰旅游景點(diǎn)等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量多的區(qū)域保持穩(wěn)定性。這樣每臺(tái)設(shè)備都能同時(shí)同地順暢使用低延遲的高速網(wǎng)絡(luò)。

第三，頻段更高。為了達(dá)到如此高的速率，5G網(wǎng)絡(luò)將使用頻率更高的無線電頻段。目前4G頻段處在0.8GHz～3GHz，其中絕大多數(shù)都在2.5GHz以下。而5G將會(huì)使用更高的頻段，2.5GHz～100GHz都是5G的潛在頻段區(qū)間。

4G無法很好滿足行業(yè)需求

由于上述技術(shù)特性，未來的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將更加給力。移動(dòng)端高清流媒體服務(wù)的興起是消費(fèi)者需要5G速率的主要原因。具有高分辨率（4K）或HDR的視頻、具備AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）和VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的視頻和碼率高的音樂都屬于高清流媒體。其中超高清視頻和AR/VR視頻的數(shù)據(jù)吞吐量都高得驚人，5G讓這種規(guī)格的視頻直播成為了可能。

5G的先進(jìn)技術(shù)特性也將使得無人駕駛更為安全。目前的機(jī)器遠(yuǎn)沒有人類聰明，不具備人類隨機(jī)應(yīng)變的能力，所以無人駕駛汽車需要額外的通信輔助才能安全地在道路上行駛。在理想狀況下，路上所有車輛、路標(biāo)、信號(hào)燈和行人之間都會(huì)有流暢、不停歇的通信交流。這樣所有交通參與者就能最大程度地了解實(shí)時(shí)路況，彌補(bǔ)無人駕駛汽車隨機(jī)應(yīng)變能力差的缺陷。

由于車輛行駛速度快，路況瞬息萬變，因此交通參與者之間的交流必須有超低延遲和超快反應(yīng)速度，這時(shí)5G網(wǎng)絡(luò)就派上了用場。

用5G聯(lián)網(wǎng)以后，自動(dòng)駕駛的車輛可以交叉通過十字路口。因?yàn)檐嚺c車之間是聯(lián)網(wǎng)的，5G的超高速率、超低時(shí)延、超高密度可以使自動(dòng)駕駛得到更好體驗(yàn)。如果上述設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，那么道路利用率會(huì)大大提高，有可能交通規(guī)則也要重寫了。

無論是看視頻、移動(dòng)支付，還是使用其他各種應(yīng)用，4G網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)能夠很好地支撐了，為什么還需要5G呢？我認(rèn)為這里至少有三個(gè)理由。

第一，大數(shù)據(jù)發(fā)展的需要。從3G以后，手機(jī)流量就一直爆炸性地增長。統(tǒng)計(jì)顯示，2G時(shí)候，平均每人每月的流量大概是30MB；到了3G，每人每月的平均流量變成了300MB，增加了10倍；到了4G以后，平均每人每月的流量是3GB左右，又大約增加了10倍。據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，如果放開使用，目前每人每月至少需要20GB的流量，現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)顯然無法承受，速度會(huì)變得很慢，所以從大數(shù)據(jù)的角度來講，我們需要5G。

第二，物聯(lián)網(wǎng)迫切需要5G。如果每人一部手機(jī)，全球70多億手機(jī)已經(jīng)飽和了，但是如果連接到物的話，就不一樣了，可能每人10個(gè)、100個(gè)，甚至1000個(gè)連接，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)是無法承受的。

第三，人工智能需要5G。人工智能是用科學(xué)技術(shù)來模仿、延伸、擴(kuò)大人的智能，如果把計(jì)算機(jī)當(dāng)作大腦，移動(dòng)通信系統(tǒng)就是一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)，而人工智能對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)提出了非常高的要求。以自動(dòng)翻譯為例，現(xiàn)在出國不會(huì)說英文也沒問題，可以下載一個(gè)翻譯軟件，說一句中文軟件就會(huì)自動(dòng)翻譯成英文，在翻譯上把這種方式叫做交傳，就是一句中文一句英文，交替地來翻譯。但是我們有時(shí)候在談判、開會(huì)的時(shí)候，需要的是同傳，也就是講話的所有內(nèi)容馬上就可以連貫地翻譯出來，現(xiàn)在4G的速率、時(shí)延很難做到，但5G足夠支持實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻譯的同傳系統(tǒng)。

5G的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)進(jìn)入到了最后階段，工業(yè)和信息化部組織的5G技術(shù)試驗(yàn)，也進(jìn)入到了第三階段，并且已經(jīng)進(jìn)入尾聲，預(yù)計(jì)到2020年5G就會(huì)投入商業(yè)運(yùn)營?，F(xiàn)在，我們需要的是盡快地讓5G變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，在更大程度上提升網(wǎng)絡(luò)能力，有力地促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

5G技術(shù)下的智能交通

對(duì)于智能交通、智慧城市來說，5G技術(shù)的發(fā)展意義重大。在智能交通建設(shè)領(lǐng)域，5G技術(shù)的主要功能是解決交通擁堵問題，為出行者提供全面、優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)。在5G技術(shù)發(fā)展的過程中，網(wǎng)絡(luò)維度與寬度不斷擴(kuò)展，容納的信息越來越多。在此形勢下，智能駕駛對(duì)網(wǎng)絡(luò)的容量、可靠性、時(shí)延均提出了更高的要求。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)與人工智能逐漸融入智能交通系統(tǒng)，交通系統(tǒng)的安全性、可靠性、效率不斷增強(qiáng)。借助新一代通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理能力，整個(gè)智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率不斷提升，能量損耗持續(xù)下降，整個(gè)運(yùn)輸過程變得更安全、更便捷。

車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建、無人安全駕駛的實(shí)現(xiàn)離不開5G技術(shù)。無人駕駛汽車與車聯(lián)網(wǎng)的通信需要以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，需要互聯(lián)網(wǎng)將汽車導(dǎo)航信息、位置信息、各傳感器數(shù)據(jù)上傳到云端或者車輛終端，僅憑LTE-V2X和DSRC等通信技術(shù)，這一過程無法實(shí)現(xiàn)，需要5G技術(shù)不斷拓展網(wǎng)絡(luò)寬度，降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。

與當(dāng)前的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相比較，5G系統(tǒng)的關(guān)鍵能力指標(biāo)有了大幅提升，比如5G網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延可達(dá)毫秒級(jí)，為行車安全提供了強(qiáng)有力的保障；5G網(wǎng)絡(luò)峰值速率可達(dá)10～20Gbit/s，可滿足車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下人與交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的實(shí)時(shí)通信需求。

2017年9月，為推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，增進(jìn)部門協(xié)同，實(shí)現(xiàn)“制造強(qiáng)國”建設(shè)目標(biāo)，國家制造強(qiáng)國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)委員會(huì)第一次會(huì)議在北京正式召開，會(huì)議提出在新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合的背景下，我國要緊抓機(jī)遇，推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)、汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，提高交通運(yùn)行效率，節(jié)省各類資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少環(huán)境污染，減少交通事故的發(fā)生，促使生產(chǎn)力得以進(jìn)一步解放。這些措施不僅有利于制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的推進(jìn)落實(shí)，還有利于推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國或網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)、培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅需要汽車、信息通信等行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，還需要交通運(yùn)輸、車輛管理等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化改革，各行業(yè)、各領(lǐng)域進(jìn)行充分協(xié)作。現(xiàn)如今，通過各方努力，在車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)方面，我國已取得了重大突破，已基本建成測試示范區(qū)和融合創(chuàng)新生態(tài)體系。

根據(jù)工信部的規(guī)劃，到2020年，我國將正式開始5G商用網(wǎng)絡(luò)的部署。5G商用網(wǎng)絡(luò)與4G、3G不同，它用一種新技術(shù)，對(duì)不同的頻譜、頻道、服務(wù)做了融合，能實(shí)現(xiàn)車輛高效率調(diào)度、信息共享的智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行需要建立網(wǎng)絡(luò)連接，而當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法滿足大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸需求，5G網(wǎng)絡(luò)商用，也是智能交通和車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的訴求所在。