基于5G的車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及其應(yīng)用研究

劉琪　洪高風(fēng)　邱佳慧　蘇偉　溫琦麗

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已無法滿足車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中低時延、高帶寬以及高可靠性的需求。5G與C-V2X聯(lián)合組網(wǎng)構(gòu)建廣覆蓋與直連通信協(xié)同的融合網(wǎng)絡(luò)，形成一張可隨時通信、實時監(jiān)控、及時決策的智能網(wǎng)絡(luò)。從車聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀與需求出發(fā)，提出基于5G的“車—路—云”協(xié)同的智慧交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，介紹了5G車聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，最后給出基于5G車聯(lián)網(wǎng)的典型案例，以達到給出智慧交通發(fā)展方向的目的。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng);5G網(wǎng)絡(luò);C-V2X;協(xié)同通信

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.11.010? ? ? ? 中圖分類號：TN929.5

文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-1010（2019）11-0057-08

引用格式：劉琪，洪高風(fēng)，邱佳慧，等. 基于5G的車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及其應(yīng)用研究[J]. 移動通信， 2019，43（11）： 57-64.

Research on the System Architecture and Key Technologies in 5G-Based Vehicular Networks

LIU Qi1， HONG Gaofeng2， QIU Jiahui1， SU Wei2， WEN Qili2

（1.China Unicom Network Technology Research Institute， Beijing 100048， China;

2. School of Electronic and Information Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

[Abstract]

With the development of information technology， the traditional communication network architecture cannot meet the requirements of low delay， high bandwidth and high reliability in Internet of vehicles. 5G and C-V2X build a fusion network supporting both wide coverage and direct communication， and thus form an intelligent network that can realize real-time communication， monitoring and decision-making. Based on the current situation and requirements of Internet of vehicles， this paper proposes a 5G-based intelligent traffic network architecture for "vehicle-road-cloud" coordination， introduces the key technologies in 5G Internet of vehicles， and finally gives typical scenarios based on 5G Internet of vehicles， which gives the development direction of intelligent transportation.

[Key words]vehicular network; 5G network; C-V2X; cooperative communication

0? ?引言

近年來，汽車數(shù)量的日益增長導(dǎo)致出行效率、環(huán)境保護、交通安全等問題日益突出，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，融合了傳感器、RFID、數(shù)據(jù)挖掘、自動控制等相關(guān)技術(shù)，按照約定的通信協(xié)議和標準，在車車、車路、車人、車網(wǎng)交互過程中，實現(xiàn)車輛與公眾網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)移動通信，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通領(lǐng)域的典型應(yīng)用[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)和可移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷發(fā)展，基于智能交通的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚未形成一個成熟的體系，其主要原因是網(wǎng)絡(luò)支持還不夠完善。當下雖然移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，4G通訊網(wǎng)絡(luò)也已普及，但在車聯(lián)網(wǎng)中，作為移動通信設(shè)備和用戶的載體是車輛，在以車輛為拓撲節(jié)點的形式組織移動網(wǎng)絡(luò)拓撲時，由于其自身的移動性，車載通信具有移動區(qū)域受限、網(wǎng)絡(luò)拓撲變化快、網(wǎng)絡(luò)頻繁接入和中斷、節(jié)點覆蓋范圍大、通信環(huán)境復(fù)雜等問題，雖然4G有著幾倍于3G的速度和低延遲特性，但尚不足以滿足車聯(lián)網(wǎng)的運行。

第5代移動通信（5G）是新一代移動通信技術(shù)，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G擁有超高移動、超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超低能耗等特性。根據(jù)3GPP組織定義，5G標準包含eMBB（增強型移動寬帶）、uRLLC（高可靠低時延通信）和mMTC（大規(guī)模機器通信）三大場景，如圖1所示。5G三大應(yīng)用場景，使得大帶寬的視頻業(yè)務(wù)（如4K/8K，AR/VR等）、海量連接的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、超高可靠低時延的車聯(lián)網(wǎng)/遠程醫(yī)療/遠程工業(yè)控制等業(yè)務(wù)成為可能。

與3G、4G不同，5G是一個面向場景化的時代，5G融合了大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、終端直通、認知無線電（CR， Cognitive Radio，智能無線通信系統(tǒng)，它能感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過實時改變傳輸功率、載波頻率和調(diào)制方式等系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)適應(yīng)外界環(huán)境的變化，從而達到很高的頻譜利用率和最佳通信性能）等先進技術(shù)，能以更加靈活的體系結(jié)構(gòu)解決多樣化應(yīng)用場景中差異化性能指標帶來的挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)的主要目標是讓終端用戶始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，在汽車行業(yè)，這對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用將起到關(guān)鍵的支持作用，特別是5G通信技術(shù)在低時延、高移動性車聯(lián)網(wǎng)場景中的應(yīng)用，能有效解決當前車聯(lián)網(wǎng)面臨的多方面問題和挑戰(zhàn)，使5G車載單元（OBU）在高速移動的情況下獲得更好的性能。再加上5G通信技術(shù)讓車聯(lián)網(wǎng)無需單獨建設(shè)基站和服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，而是隨著5G通信技術(shù)的應(yīng)用普及而普及，這為車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來歷史性的機遇。

當下，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開展基于5G的車聯(lián)網(wǎng)研究和建設(shè)，提出“基于5G的平行交通體系”[2]。將5G作為端—管—云之間的銜接橋梁，實現(xiàn)車、路、云實時信息交互，助力構(gòu)建車路云協(xié)同的新型交通體系。在新型交通體系中，路端需要實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的全面信息化;車端需要實現(xiàn)交通工具智能化;云端需要實現(xiàn)智能交通的一體化管控。本文將對該架構(gòu)以及架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)進行介紹及分析，并列舉基于該架構(gòu)的典型案例。

1? ?基于5G的車聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)及相關(guān)技術(shù)

1.1? 車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求

“智能+網(wǎng)聯(lián)”是未來車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本路線。通過“智能+網(wǎng)聯(lián)”，提高30%的交通效率，減少80%的交通事故，降低30%的排放量。從智能交通業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢看，未來車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢主要包括車載信息生活、智能安全駕駛和綠色安全出行三個方面。其對網(wǎng)絡(luò)的需求也各不相同，典型車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景下的網(wǎng)絡(luò)需求指標如表1所示。

1.2? 車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求

通過交通網(wǎng)、信息網(wǎng)、能源網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”，基于智能駕駛汽車等新型載運工具，實現(xiàn)車車、車路智能協(xié)同，提供“車路云”協(xié)同的一體化智能交通服務(wù)。在新型交通體系中，路端實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的全面信息化，構(gòu)建全方位數(shù)字化鏡像映射交通系統(tǒng);車端實現(xiàn)交通工具智能化，建立智能駕駛系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng);云端實現(xiàn)智能交通的一體化管控，包括大數(shù)據(jù)的收集、共享、分析，以及全局交通動態(tài)的智能管控等。其中，車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及5G都發(fā)揮重要作用。

C-V2X包括LTE-V2X以及NR-V2X，可實現(xiàn)車車、車路的直連通信，為實現(xiàn)智慧交通提供更可靠、高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2018年11月，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）直連通信使用5 905 MHz—5 925 MHz頻段管理規(guī)定（暫行）》，規(guī)劃了5 905 MHz—5 925 MHz頻段共20 MHz帶寬的專用頻率資源，用于V2X智能網(wǎng)聯(lián)汽車的直連通信技術(shù)。而隨著5G的到來，其大帶寬、大連接、低時延、高可靠的特性，將起到智慧交通建設(shè)的支撐性作用，并催生更多豐富的智慧交通行業(yè)應(yīng)用，例如車載AR/VR、自動駕駛、遠程駕駛、綠波通行、交叉路口會車避讓等。C-V2X實現(xiàn)車車或車路的區(qū)域性通信，但受已經(jīng)頒布的頻譜及功率約束，C-V2X的業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍受到了限制;而C-V2X與5G技術(shù)相集合，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無縫覆蓋，從而實現(xiàn)“車—路—云”之間的多維高速信息傳輸。

未來車聯(lián)網(wǎng)將是智能的立體化架構(gòu)，如圖2所示，包括終端層、網(wǎng)絡(luò)層以及平臺應(yīng)用層。終端層，即基礎(chǔ)設(shè)施層，是智慧交通的神經(jīng)末梢，實現(xiàn)道路的全面感知與檢測，同時實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化處理。網(wǎng)絡(luò)層，是基礎(chǔ)設(shè)施層與平臺應(yīng)用層連接的管道，一方面將基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)上傳到平臺層，另一方面，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求提供隔離的網(wǎng)絡(luò)資源。平臺應(yīng)用層，是車聯(lián)網(wǎng)的大腦，實現(xiàn)連接管理、業(yè)務(wù)管理以及應(yīng)用服務(wù)。通過“端—管—云”的架構(gòu)[3]，實現(xiàn)地面交通在云端的數(shù)字孿生映射，利用人工智能實現(xiàn)快速、高效的智慧交通業(yè)務(wù)應(yīng)用。

1.3? 5G車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）RSU部署

3GPP標準中定義了RSU支持V2X通信，可實現(xiàn)交通和路況信息的收集和播發(fā)。根據(jù)目前工信部發(fā)布的頻譜規(guī)定，RSU占用5.9 G的20 M帶寬，最大發(fā)射功率為29 dBm，覆蓋范圍依據(jù)環(huán)境不同在100～1 000 m范圍內(nèi)。而實際中，RSU可以搭載更多的功能，包括5G通信和搭載云平臺。RSU集成5G通信，可實現(xiàn)與大網(wǎng)的實時互動，滿足上層應(yīng)用平臺對數(shù)據(jù)的收集、分析和處理。同時5G與C-V2X聯(lián)合組網(wǎng)可構(gòu)建廣覆蓋與直連通信協(xié)同的融合網(wǎng)絡(luò)，保障智慧交通業(yè)務(wù)連續(xù)性。通過分析，RSU與5G蜂窩結(jié)合，密集城區(qū)一個基站可支持4個RSU的數(shù)據(jù)回傳。另外，RSU可實現(xiàn)對路邊感知設(shè)備（攝像頭、雷達等）信息的格式轉(zhuǎn)換和結(jié)構(gòu)化處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回傳、處理和分析，并搭載簡單的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

（2）邊緣云

邊緣云MEC是一種具有高帶寬、低延時、本地化等特點的技術(shù)，可在各類移動網(wǎng)絡(luò)邊緣提供服務(wù)環(huán)境和計算能力，通過平臺功能下沉靠近移動用戶來減少網(wǎng)絡(luò)操作和服務(wù)交付的時延。邊緣云可以滿足車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)超低時延、超高帶寬和超高可靠性的要求，車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)是邊緣云的典型應(yīng)用場景之一[4]。數(shù)據(jù)的就近處理和下發(fā)在車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中極為重要，邊緣云不僅可以降低時延，也能減少網(wǎng)絡(luò)回傳的壓力和所需的數(shù)據(jù)帶寬。

邊緣云MEC典型的部署方式有邊緣級、區(qū)域級和地區(qū)級3種。

1）邊緣級：MEC部署于基站與回傳網(wǎng)絡(luò)之間，這種部署貼近基站（宏站、室分站或Small Cell站），可以部署在站點機房，也可隨Cloud-BBU池部署在無線接入機房。

2）區(qū)域級：MEC部署于匯聚環(huán)和接入環(huán)之間，此時需要將MEC部署于兩環(huán)相接的傳輸設(shè)備的UNI接口，并將需要進行分流的基站流量疏導(dǎo)經(jīng)過MEC。

3）地區(qū)級：當MEC部署于匯聚核心層時，這種覆蓋方式主要針對大面積分流業(yè)務(wù)，或者待覆蓋范圍存在接入環(huán)孤島的情況，這種部署方式時延相比較其他兩種方式較大，但是能夠解決跨地域傳輸覆蓋的問題。

車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)豐富繁雜、數(shù)據(jù)量龐大，對網(wǎng)絡(luò)的需求也有所不同。統(tǒng)一的核心網(wǎng)平臺在時延、效率等方面已經(jīng)不能滿足車聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求。因此，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行全局—邊緣—路側(cè)的多級業(yè)務(wù)平臺部署，并對憑條的功能進行模塊化，以便靈活配置。

全局云平臺：實現(xiàn)海量的數(shù)據(jù)處理，負責(zé)全局的交通管控，例如緊急救護、保險服務(wù)、車輛遠程監(jiān)控、地圖服務(wù)等。

邊緣云平臺：實現(xiàn)業(yè)務(wù)的實時處理以及局部交通管控，例如紅綠燈智能控制、交通擁堵等。

路側(cè)云平臺：RSU平臺上實現(xiàn)一些即時的業(yè)務(wù)處理以及路口的交通管控，例如路側(cè)攝像頭等感知數(shù)據(jù)的處理、濾波通行、十字路口防碰撞等。

在實現(xiàn)業(yè)務(wù)和管理分層的同時，各級平臺的互聯(lián)互通也是建設(shè)智慧交通的關(guān)鍵。下層平臺對上級平臺及時報告、上級平臺對下層平臺動態(tài)配置，尤其是RSU部署在不同的場景（例如十字路口、高速公路），其平臺功能也有所不同，通過上層的邊緣云平臺實現(xiàn)對RSU平臺功能的實時配置十分必要。而實現(xiàn)此功能的前提是實現(xiàn)平臺功能的模塊化以及建立平臺互動的場景庫。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施信息化

隨著5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)及人工智能的發(fā)展，數(shù)字孿生城市[5]的概念被提出，通過新一代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了智能化設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)虛擬空間的相互映射、協(xié)同交互，進而通過數(shù)據(jù)驅(qū)動、軟件管理、平臺運營等手段對物理世界各種元素進行信息收集、資源配置、行為決策等，如圖3所示。

數(shù)字孿生手段，在“端—管—云”的三層架構(gòu)體系實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的信息化，“端”包括雷達、攝像頭、OBU/RSU以及交通設(shè)施等，是現(xiàn)實世界的物理實體元素。一方面這些實體元素作為城市的神經(jīng)節(jié)點，通過傳感器或V2X通信實現(xiàn)周圍環(huán)境的信息收集，另一方面作為城市功能的執(zhí)行單元，這些元素是實現(xiàn)人機交互的窗口，因此AR/VR、語音識別、眼球追蹤等新型人機交互技術(shù)是智能化設(shè)備運營不可或缺的技術(shù)支持?！肮堋卑ǚ涓C網(wǎng)、V2X通信以及車內(nèi)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)字孿生城市中實體元素與網(wǎng)絡(luò)虛擬單元的連接與映射。通信網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸?shù)墓艿溃缶邆浯髱?、低時延、高可靠、海量連接等特性，因此5G通信、eMTC、V2X通信等新一代通信技術(shù)將是數(shù)字孿生城市中實現(xiàn)萬物互聯(lián)的必要手段?！霸啤痹谔摂M世界實現(xiàn)連接管理、數(shù)據(jù)管理及業(yè)務(wù)管理等功能，是虛擬世界的管理與運營單元。人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的“城市大腦”在云端依據(jù)大數(shù)據(jù)建模與分析，實現(xiàn)判斷、推理、證明、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動，進而做出行為決策。

另外，交通基礎(chǔ)設(shè)施、感知設(shè)施等設(shè)備的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，需要進行統(tǒng)一的協(xié)議轉(zhuǎn)換和信息的結(jié)構(gòu)化處理，從而完成云端的數(shù)字孿生映射。

（4）人工智能與大數(shù)據(jù)

智慧交通的核心充分利用海量交通數(shù)據(jù)，在負責(zé)的交通環(huán)境中利用人工智能進行實時決策和控制。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)催生了DaaS（Data-as-a-Service，數(shù)據(jù)即服務(wù)服務(wù)）[6]，其實時、快速的特性及預(yù)測能力為智慧交通帶來了新契機，可實現(xiàn)深度的交通管理。人工智能是實現(xiàn)智慧交通必不可少的技術(shù)之一，是城市大腦的核心決策部分。人工智能已經(jīng)在智慧交通中發(fā)揮了重要作用。2017年，由阿里推出的杭州城市大腦1.0接管了杭州128個信號燈路口，試點區(qū)域通行時間減少15.3%，蕭山救護車到達現(xiàn)場的時間縮短一半，并實現(xiàn)視頻實時報警，準確率達95%以上。2018年，杭州城市大腦2.0的管轄范圍擴大了28倍，覆蓋面積達420 km2，可實時指揮200多名交警的日常工作。同時，在以大數(shù)據(jù)和人工智能為核心的智慧交通平臺上，應(yīng)充分引入和發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)思維的作用，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺的開放，吸引各方參與者加入到智慧交通的建設(shè)中，使智慧交通能朝著開放、多元的方向健康發(fā)展。

（5）高精度定位

車輛高精度定位是實現(xiàn)智慧交通、自動駕駛的必要條件。隨著C-V2X服務(wù)從輔助駕駛到自動駕駛的發(fā)展，其性能要求從可靠性、時延、速度、數(shù)據(jù)速率、通信范圍以及定位精度等方面發(fā)生變化。與其他服務(wù)不同，定位信息是保證車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)安全的基本要素之一。根據(jù)環(huán)境以及定位需求的不同，定位方案是多種多樣的。GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）或其差分補償RTK方案是最基本的定位方法[7]?？紤]到GNSS在隧道或密集城市等場景中性能較差，其應(yīng)用場景僅限于室外環(huán)境。GNSS通常要與慣導(dǎo)結(jié)合以增加其定位穩(wěn)定性?；趥鞲衅鞯亩ㄎ灰彩擒囕v定位的另一種常見定位方法，但高成本、對環(huán)境的敏感性以及地圖的繪制和更新也限制了傳感器定位的快速普及和推廣。GNSS或傳感器等單一技術(shù)無法保證車輛在任意環(huán)境下的高精度定位性能，因此會結(jié)合其他一些輔助方法例如慣性導(dǎo)航、高清地圖、蜂窩網(wǎng)等以提高定位精度和穩(wěn)定性。其中，蜂窩網(wǎng)絡(luò)對于提高定位性能至關(guān)重要，例如RTK數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)的傳輸、HD地圖的下載等。5G為車聯(lián)網(wǎng)提供高可靠性和低延遲通信外，也為車輛高精度定位技術(shù)增加了一種可能，尤其是滿足室內(nèi)定位需求。

基于上述定位技術(shù)的分析，為滿足智慧交通室內(nèi)外定位的業(yè)務(wù)需求，車輛高精度定位需要采用融合的定位方法，以滿足不同環(huán)境、不同的場景以及不同業(yè)務(wù)的行為需求。無線信號測量（包括蜂窩網(wǎng)信號、衛(wèi)星信號以及局域網(wǎng)信號）得到原始觀測值，通過三角算法得到定位信息;慣性導(dǎo)航利用陀螺儀或者加速度計得到加速度和角速度;傳感器利用雷達、攝像頭得到點云或者圖像信息，結(jié)合地圖數(shù)據(jù)通過地圖匹配獲取定位信息;最后多方的定位信息需要通過融合濾波算法實現(xiàn)才能最大可能地提高精度精度，滿足車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求。

2? ?基于5G的車聯(lián)網(wǎng)典型案例及解決方案

車聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)場景豐富，而這些業(yè)務(wù)場景，均是以人們的出行需求為出發(fā)點，提供更加安全、便捷的出行環(huán)境。更多的交通參與者、多模式的出行方式以及復(fù)雜的交通環(huán)境，使得業(yè)務(wù)應(yīng)用更偏向于數(shù)字化、智能化。因此，不同的智慧交通業(yè)務(wù)服務(wù)，需要多方參與，共同打造行業(yè)平臺。針對不同的出行主體和出行需求，業(yè)務(wù)應(yīng)用也偏向于多元化，既有車端的無人駕駛、編隊形式、輔助駕駛、公共交通，也有路側(cè)的路況實時監(jiān)測、一體化治超，以及服務(wù)區(qū)的智慧服務(wù)區(qū)、ETC無感支付等。結(jié)合中國聯(lián)通的實際經(jīng)驗，本文給出三種典型業(yè)務(wù)案例的解決方案。

2.1? 智慧路況監(jiān)測

基于5G+C-V2X網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的智能路況監(jiān)測平臺可實現(xiàn)道路環(huán)境監(jiān)控、流量分析、基礎(chǔ)設(shè)施故障監(jiān)控、智慧執(zhí)法等業(yè)務(wù)。智能路側(cè)設(shè)備對路面積水、路面結(jié)冰、霧霾天氣、施工維護、隧道實景、車道異物、事故提醒、車速管控交通路況實施采集，通過5G網(wǎng)絡(luò)將信息上傳至云平臺實時分析決策后，再通過5G和C-V2X將信息下發(fā)給車輛和行人，用于惡劣天氣預(yù)警、道路施工預(yù)警、限速預(yù)警、闖紅燈預(yù)警、車內(nèi)標牌、擁堵提醒、綠波通行等場景。對于交通部門可用于道路精準監(jiān)控、智能交通流量分析、路段環(huán)境同步監(jiān)測、可變限速信息發(fā)布、交通事件預(yù)警、違章抓拍、迅速響應(yīng)指令的下發(fā)和執(zhí)行，有效規(guī)避、減少交通擁堵和事故，保障出行安全、提高通行效率。

智能路況監(jiān)測平臺包括信息采集層、信息傳輸層、信息決策層。

信息采集層：主要通過路側(cè)設(shè)備進行實時信息采集，實現(xiàn)道路特殊事件發(fā)現(xiàn)和交通管控。路側(cè)設(shè)備主要包括：（1）攝像頭，實時識別車輛、行人、障礙物;（2）微波檢測器，感知交通運行狀態(tài);（3）氣象站，獲取天氣情況和路面條件;（4）智能紅綠燈和電子路牌，獲取信號燈顯示情況、道路限速提示等。

信息傳輸層：5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)采集信息的傳輸，LTE-V實現(xiàn)車路云之間的信息交互。

信息決策層：一般包括MEC邊緣云和中心云平臺：MEC下沉到網(wǎng)絡(luò)層對低時延的業(yè)務(wù)進行實時分析并快速決策;遠端的中心云平臺則匯聚各類信息，實現(xiàn)路徑的整體動態(tài)規(guī)劃、管控以及駕駛行為分析。

智慧路況監(jiān)測系統(tǒng)的上行業(yè)務(wù)流如圖4（a）所示，路側(cè)感知設(shè)備（如高清攝像頭、激光雷達等）與5G終端對接，通過5G網(wǎng)絡(luò)將信息實時發(fā)送給智慧交通業(yè)務(wù)管理平臺;下行業(yè)務(wù)流如圖4（b）所示，智能交通業(yè)務(wù)平臺通過光纖直連RSU設(shè)備，將路況相關(guān)事件信息通過RSU實時推送給車輛，通過車載終端和手機APP給車主提示或者預(yù)警。如不具備光纖環(huán)境，也可以通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)（5G或者LTE-V）與RSU連接。

2.2? 智慧高速編隊行駛

智慧高速編隊行駛，指在高速專用道路上，將多輛車輛編成隊列連接行駛，領(lǐng)隊車輛為有人駕駛或一定條件下的無人駕駛，跟隨車隊為基于實時信息交互的無人駕駛車。

基于5G編隊行駛方案如圖5所示，車載攝像頭、雷達采集車輛周邊環(huán)境，OBU實現(xiàn)車車之間及車路之間的信息交互，5G終端將采集的感知信息及車輛狀態(tài)信息實時上傳，平臺基于上報的信息做出決策，并將決策指令下發(fā)，幫助車輛識別路況、變換行駛速度和方向。5G超低時延<10 ms與超大帶寬下行500 Mbit·s-1/上行100 Mbit·s-1的網(wǎng)絡(luò)能力可顯著提升物流運輸效率，大幅降低油耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保駕駛。

2.3? 遠程駕駛

基于5G的遠程駕駛系統(tǒng)分三層：遠程車端，配有攝像頭、雷達、高精度定位的產(chǎn)品及5G終端。駕駛艙包括：（1）多塊顯示器拼接而成的顯示屏，模擬駕駛員正前方的視野;（2）駕車控制組件，實現(xiàn)對遠程車輛的控制;（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層，車端通過5G終端利用網(wǎng)絡(luò)切片能力和QOS保障能力，連入無線網(wǎng)和核心網(wǎng)，將信息傳輸給駕駛艙。

基于5G網(wǎng)絡(luò)的遠程駕駛解決方案如圖6所示，遠程駕駛汽車的大致步驟有：

（1）遠端車體在車內(nèi)布置攝像頭實時拍攝各角度的路面視頻，將視頻實時同步到駕駛艙屏幕，為保證駕駛視頻同步體驗，攝像頭要求1080 P，5路攝像頭包括路前方、左方、右方、全景和車內(nèi)等。

（2）顯示屏以及駕車控制組件位于駕駛員一側(cè)，接收車端回傳的各類信息，實時呈現(xiàn)給駕駛員，供其及時判斷車況、路況等。同時接收駕駛員的各種操作，通過網(wǎng)絡(luò)實時下發(fā)到車端，完成對遠程智能汽車的控制。

3? ?結(jié)束語

5G正在改變?nèi)藗兘煌ǔ鲂泻屯ㄐ欧绞?，促使各個人工智能及大數(shù)據(jù)等行業(yè)進行融合，在政策的推動下，我國各大運營商加快了5G網(wǎng)絡(luò)部署的步伐，目前已經(jīng)有部分城市建設(shè)了5G試驗網(wǎng)，預(yù)計2020年5G將大規(guī)模組網(wǎng)，總而言之，5G離我們越來越近。而車聯(lián)網(wǎng)作為5G的一種應(yīng)用場景，隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展而逐步成熟。在5G技術(shù)的推動下，通過網(wǎng)絡(luò)演進及升級以支持車聯(lián)網(wǎng)中低時延、高可靠通信業(yè)務(wù)，未來的交通必將朝更加智能化、網(wǎng)格化方向發(fā)展。與此同時，運營商也正在積極探索在新形成的智慧交通產(chǎn)業(yè)鏈中的角色轉(zhuǎn)變，即從傳統(tǒng)的管道服務(wù)向全面服務(wù)運營演進。相信5G車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可促進社會的巨大演進，使人類社會更加方便、安全、快捷、高效。

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