5G車聯(lián)網(wǎng)對自動駕駛技術(shù)發(fā)展的影響

王曉晨 袁朋 瞿偉凱

摘 要：科學技術(shù)的提升逐漸衍生出了5G技術(shù)，而將該種技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)結(jié)合在一起，促使車聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍更廣，也打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋受到距離影響的限制。在5G技術(shù)的帶動下，車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施和頻率具備更明顯的優(yōu)勢，其能夠促使汽車的使用性能大幅度增加，推動國家汽車通訊行業(yè)的發(fā)展。本文探究5G車聯(lián)網(wǎng)對自動駕駛技術(shù)發(fā)展的影響，先介紹車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，然后闡述5G車聯(lián)網(wǎng)的特性，并分析5G車聯(lián)網(wǎng)對自動化駕駛技術(shù)發(fā)展的影響。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);車聯(lián)網(wǎng)技術(shù);自動駕駛技術(shù)

自動化駕駛技術(shù)以及5G技術(shù)都是近幾年才衍生出來的高新技術(shù)，也是目前科技發(fā)展的熱點。而車聯(lián)網(wǎng)則是汽車制造行業(yè)在汽車當中安裝的用于車輛連接互聯(lián)網(wǎng)服務的功能。但傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)基于2G或4G技術(shù)，通信的實時性和并發(fā)量距離5G有較大的差距，5G通信技術(shù)被運用到車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當中以后，車聯(lián)網(wǎng)的通信的效率和實時性將大幅提升，汽車駕駛過程中接受信息的即時性更強，其能夠為自動駕駛技術(shù)的發(fā)展奠定很好的基礎(chǔ)。

1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2017年中國信息通信研究院頒布了關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)的白皮書，并在其中給出車聯(lián)網(wǎng)的定義，認為車聯(lián)網(wǎng)屬于新一代信息通信技術(shù)，其能夠促使車內(nèi)環(huán)境、車與車、車與人以及車與服務平臺之間形成網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，從而使汽車的智能化水平增強，也促使汽車逐漸具備自動駕駛的能力。在車聯(lián)網(wǎng)的作用下，汽車行業(yè)和交通行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出了新業(yè)態(tài)，而此時的交通效率也有明顯提高，汽車駕駛員的駕乘感受明顯增強，駕駛員能夠感受到更加舒適、智能的汽車服務[1]。車聯(lián)網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)連接、服務新業(yè)態(tài)以及汽車智能化作為自身發(fā)展的三個核心，其采用V2X無線通信技術(shù)，突破傳統(tǒng)單一汽車智能化的限制，促使車輛之間實現(xiàn)信息共享，也為自動駕駛技術(shù)的發(fā)展進行助推。

2 5G車聯(lián)網(wǎng)概述

5G技術(shù)是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其與網(wǎng)絡(luò)高度融合在一起，實現(xiàn)多層網(wǎng)絡(luò)、多種接入技術(shù)以及多種用戶的交互網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能打破時間和空間的限制，為用戶提供連續(xù)且無縫的眼。在5G技術(shù)的峰值理論當中，明確5G技術(shù)最快可以達到每秒數(shù)十Gbit/s，這個速度相比于4G網(wǎng)絡(luò)來講要快出百倍。以往的4G網(wǎng)絡(luò)主要側(cè)重人和人之間的通信關(guān)系，而在進入到5G時代以后，人和人之間、人和物之間以及物和物之間都將通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，從而構(gòu)建更加全面的信息化基礎(chǔ)設(shè)施。

5G技術(shù)在研發(fā)期間，將車聯(lián)網(wǎng)作為重要的應用場景，率先考慮了汽車和交通產(chǎn)業(yè)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)方面的需求，依據(jù)與國際電信聯(lián)盟達成的協(xié)議，將車聯(lián)網(wǎng)作為5G技術(shù)的三大應用場景之一，也是我國明確的5G技術(shù)應用場景[2]。而根據(jù)5G車聯(lián)網(wǎng)對于信息通訊方面的業(yè)務需求，原本的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足需求，甚至是呈現(xiàn)出不足之處，這種不足主要體現(xiàn)在：4G技術(shù)所具備的傳輸帶寬明顯不足，從車聯(lián)網(wǎng)對4G技術(shù)的實際應用效果來看，因為4G帶寬有限，導致一些處于邊緣的汽車用戶在通信方面受到限制。而5G技術(shù)則是依托于NR來實現(xiàn)空口速率提升，并且相比于4G技術(shù)快100倍。更重要的是面向萬物互聯(lián)而生的5G 技術(shù)，天生具備更低的時延、更多的連接數(shù)、更寬的移動速率、更高的安全性能，這也將改變原來4G時代的駕駛輔助功能必須依賴車輛本地的能力的現(xiàn)狀， 5G的普及有望讓云端參與到自動駕駛的感知決策變?yōu)楝F(xiàn)實，由此也將帶來全新的端云一體化的車聯(lián)網(wǎng)自動駕駛控制架構(gòu)。

3 5G車聯(lián)網(wǎng)對自動駕駛技術(shù)發(fā)展的推動作用

在5G到來之前，現(xiàn)有的自動駕駛技術(shù)只有依靠車輛本地自身的感知、決策能力，由于網(wǎng)絡(luò)連接性能的制約，云端現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)的分析處理能力并不能參與到車輛的駕駛過程中，因此車輛本地傳感器的性能就基本制約了車輛的自動駕駛能力，例如當下毫米波雷達的探測距離約為100米，因此車輛的感知能力就被定格在了前方100米，而且實際使用過程中遇到道路彎曲、起伏甚至氣象條件的變化，實際探測距離可能還會降低，但是利用5G實現(xiàn)的V2X將很好地解決這個問題，通過云端的賦能，車輛對于前方路況的感知甚至可以做到無限遠，而且不會收到道路彎曲、起伏甚至氣象環(huán)境的影響。

在5G技術(shù)的應用范圍逐漸拓展以后，車輛網(wǎng)和自動駕駛都在5G技術(shù)的帶動下出現(xiàn)商業(yè)模式，且還會有更多創(chuàng)新發(fā)展空間。如今5G車聯(lián)網(wǎng)在應用的時候主要考慮下述場景。首先，自動駕駛場景，根據(jù)汽車駕駛信息以及安全性需求來搭建網(wǎng)絡(luò)，確保能夠符合自動駕駛需求，保障可靠性要接近100%，即便是低速時刻，也要降低延時頻率，提升自動駕駛場景中5G車聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率[3]。其次，高速移動寬帶網(wǎng)絡(luò)場景。而當汽車處于自動駕駛狀態(tài)時，其需要最大限度考慮安全性問題。因為汽車在行駛過程中往往在一瞬間就能夠決定生死。在3GPP當中，1秒的延時可能會發(fā)生安全隱患，處于該網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下開啟自動駕駛，此時的汽車制動需要預留反應時間。而在5G車聯(lián)網(wǎng)的輔助下開啟自動駕駛，其能夠為網(wǎng)絡(luò)云端計算提供高效率的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且縮短車間協(xié)商處理時間，大幅縮短V2X的通信時長，最終的提升將明顯縮短車輛的響應時長?？梢哉f，在5G車聯(lián)網(wǎng)的支持下，自動駕駛技術(shù)能夠獲取安全方面的保障，自動駕駛系統(tǒng)的反應時間降低，通訊延時情況有所轉(zhuǎn)變。未來5G車聯(lián)網(wǎng)在99.999%的穩(wěn)定性情況下，同時將通訊延時降低在1ms以下，此時自動駕駛技術(shù)將更加安全穩(wěn)定。未來很長一段時間里，5G車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會成為汽車自動駕駛場景當中最為重要的功能，其能夠為V2X的使用提供基礎(chǔ)技術(shù)。如今很多車輛已經(jīng)可以實現(xiàn)部分自動駕駛，但在5G車聯(lián)網(wǎng)的輔助下，這些帶有自動駕駛功能的車輛在性能上將會進一步提升。

4 結(jié)束語

在過去的時間里，盡管自動駕駛技術(shù)一直處于研發(fā)狀態(tài)，車聯(lián)網(wǎng)也已經(jīng)被運用到大部分汽車當中。但不管是自動駕駛技術(shù)還是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)其發(fā)展的進程都比較緩慢，這主要是因為現(xiàn)有的連接技術(shù)，無法實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量、大接入量下實現(xiàn)低延時和高安全的通信。而在5G時代帶來以后，自動駕駛技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)都受益匪淺，其具備更好的融合契機。在5G技術(shù)的帶領(lǐng)下，自動駕駛技術(shù)具備更大的發(fā)展?jié)摿?，其能夠?qū)崿F(xiàn)性能方面的提升，也實現(xiàn)真正意義上的為汽車用戶提供服務新業(yè)態(tài)。

參考文獻：

[1]許彩霞.5G車聯(lián)網(wǎng)對自動駕駛技術(shù)發(fā)展的影響[J].信息通信， 2018，No.186（06）：51-52.

[2]周輝.5G車聯(lián)網(wǎng)對自動駕駛技術(shù)發(fā)展的影響[J].數(shù)字通信世界，2019（09）.

[3]蘇靜.基于5G通信技術(shù)下車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展探析[J].數(shù)字化用戶，2019（19）.