贛州5G 通信在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

田高華 徐曉宇 江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院

前言

在推進(jìn)5G 通信技術(shù)的工作中，贛州作為示范城市，當(dāng)前已經(jīng)建成了超過250 個5G 基站，實現(xiàn)了工業(yè)園區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院以及火車站的全覆蓋，不僅極大地滿足了人們通信、出行以及公共娛樂的安全，也為新技術(shù)的催生提供了保障。尤其是將5G 技術(shù)應(yīng)用到車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，極大地強(qiáng)化了出行效率，甚至為綠色出行提供了便捷?；诖?，更應(yīng)該將5G 與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合起來，推動技術(shù)更新，促進(jìn)社會發(fā)展。

一、車聯(lián)網(wǎng)實施所面臨的難題

首先，車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，為了能夠滿足更多用戶的多樣化需求，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中被安裝了大量各具性能的結(jié)構(gòu)，使其在應(yīng)用的過程中由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜經(jīng)常會出現(xiàn)問題。例如，作為車輛自組網(wǎng)中的無線接入點，路測單能夠?qū)④囕v本身的信息以及道路信息及時地匯總到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。但是這種結(jié)構(gòu)在與網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行協(xié)作的過程中由于需要RSB 的支撐，所需要耗費的能源與成本就相對較高。

其次，通信數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)的融合不完善。車聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用的過程中存在各種各樣的通信網(wǎng)絡(luò)，它們所使用的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)也各有差異，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)融合的過程中勢必會因為網(wǎng)關(guān)不匹配而發(fā)生問題。例如基于IEEE802.11p 標(biāo)準(zhǔn)的車輛自組網(wǎng)通信，一旦處于高速運輸?shù)臈l件下，分組的丟失率相對較低，而且存在較高的可靠性。但是一旦處于更為復(fù)雜的運輸情況信號就會受到各類干擾，甚至出現(xiàn)時延受限的問題。

最后，存在安全隱患。一般情況下，車聯(lián)網(wǎng)的用戶都會將個人信息存儲或連接在網(wǎng)絡(luò)上，這些信息隨時都可能被感知、干擾和竊取，極大地影響了車聯(lián)網(wǎng)體系的安全。當(dāng)車聯(lián)網(wǎng)在不同層級或不同層次下受到威脅的時候，車輛單元和路側(cè)單元的RSU 節(jié)點，就會將信息通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬟_(dá)到對方的系統(tǒng)當(dāng)中。但是在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)泄露、數(shù)據(jù)破壞等問題一旦加劇，會出現(xiàn)大量假冒身份信息的現(xiàn)象，為技術(shù)管理以及技術(shù)安全帶來極大的威脅。

二、5G 車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系

（一）OBU 多網(wǎng)接入與融合

首先，在基站控制鏈路終端轉(zhuǎn)發(fā)方面，不同的終端設(shè)備在信號覆蓋率較差的地方，基站通信可以通過附近終端的信息轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來實現(xiàn)，其中就包括由通信鏈路所建立的中繼設(shè)備和基站設(shè)備控制系統(tǒng)。在這類信息通信模式下，終端設(shè)備能夠獲取到較高質(zhì)量的信息。其次是由基站控制鏈路所控制的終端直接通信系統(tǒng)，能夠在即使沒有基站協(xié)助的情況下，有效并快速地促進(jìn)終端之間的信息溝通，得到較高質(zhì)量的信息內(nèi)容。最后是由終端控制鏈路所建設(shè)的終端轉(zhuǎn)發(fā)裝置。在該裝置中，基站不能直接地參與通信鏈路的信息交互或者是基站建立等工作，需要在中間設(shè)備的協(xié)助下進(jìn)行信息互動。

（二）多身份的5G 基站建設(shè)

一些傳統(tǒng)通信基站的建設(shè)，大多是作為終端通信的中繼設(shè)備，雖然在鏈路控制以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的過程中占有重要地位，但是由于信號不佳或者基站建設(shè)水平限制，通信質(zhì)量還有待提升。但是隨著5G通信技術(shù)的應(yīng)用以及大量5G 基站的建設(shè)，通過超密集網(wǎng)絡(luò)的部署等工作，可以催生出協(xié)助終端通信以及用戶信息精準(zhǔn)定位和搜集等功能，完善車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)。具體來講5G 基站的多身份資質(zhì)協(xié)助中繼，即5G 能顧通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)能功能，精準(zhǔn)定位無線切入點，以協(xié)助互聯(lián)網(wǎng)通信。其次是擔(dān)任RSU 系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)的高速運行，車輛自組網(wǎng)通信當(dāng)中的大多數(shù)5G 基站可以實時地取代RSU 系統(tǒng)，并將想要傳達(dá)的信息依托網(wǎng)絡(luò)廣播的形式傳送出去，協(xié)助各個車輛實現(xiàn)各自的自組網(wǎng)通信，從而極大地節(jié)約車聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)成本。最后能夠精準(zhǔn)定位，OBU 中的定位系統(tǒng)當(dāng)前大多較為脆弱，很容易受到外界因素的攻擊，甚至信號系統(tǒng)還會受到天氣的影響。而基于5G 基站模式下，所部署的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積更大，寬帶信號的接收系統(tǒng)也更為科學(xué)，能夠有效減少定位誤差。

（三）多渠道接入

在5G 通信系統(tǒng)中，能夠自動自行控制通信鏈路，并對附近其他通信設(shè)備的運行情況進(jìn)行即時廣播，從而選擇更為優(yōu)質(zhì)的通信通道。這種通信模式可以實現(xiàn)實時的信息交互，例如OBU 系統(tǒng)除了能夠?qū)Ξ?dāng)前終端設(shè)備的運行情況進(jìn)行指示之外，還可以與其他終端設(shè)備共同協(xié)作，依托5G 基站的全覆蓋范圍，多渠道地選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)或信號接入方式，以提升通信效率。

三、5G 車聯(lián)網(wǎng)的特征和發(fā)展趨勢分析

（一）高可靠性與低時延性

消息在傳遞的過程中，要經(jīng)過車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)送端、中繼節(jié)點以及接收端，整個過程具有高保密性，傳輸效率也相對較高。5G 超高密集組網(wǎng)，有效地解決了以往寬帶所存在的時延問題，既滿足了用戶休閑娛樂的請求，在辦公方面也具有較大的普及性。而隨著技術(shù)的發(fā)展，在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中引入5G 技術(shù)，其中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)，提出了具有超現(xiàn)實的時延性服務(wù)解決方案，包括優(yōu)化連續(xù)時延服務(wù)、減少IP 地址解析的時延以及完善預(yù)約配置等工作。除此之外，5G 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容不僅極大地優(yōu)化了通信交換的場景，而且還適應(yīng)了信息不斷增長的實際需求，突出了5G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的特點。

（二）能源及頻譜的高效應(yīng)用

D2D 通信。在5G 基站通信中，這種通信模式可以通過反復(fù)利用蜂窩資源的方式來實現(xiàn)直接通信。例如5G 車載單元利用這種通信模式，可以與臨近的5G 基站、移動通信設(shè)備或者其他車載單元實現(xiàn)自組網(wǎng)通信的多渠道接入，能夠有效提升車聯(lián)網(wǎng)的頻譜利用效率，節(jié)約基站建設(shè)能源和通信能源的同時，減少成本支出。其次是全雙工通信。5G 移動通信終端設(shè)備可以允許不同基站或者終端之間實現(xiàn)多頻段信息輸送和接受，并使得頻譜輸送的效率升級一倍以上。最后是認(rèn)知無線電。車載通信端在對周圍環(huán)境進(jìn)行感知的情況下，能夠獲得更為有效的頻譜信息，以便快速地進(jìn)入空閑頻譜，實現(xiàn)與其他資源或信息的有效對接，縮短接入時間。

（三）通信質(zhì)量大大提升

首先在通信距離方面，5G 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最大的通信距離大約在一公里以上，能夠有效地解決車輛自組網(wǎng)以往出現(xiàn)的信號中斷等問題，優(yōu)化通信環(huán)境。其次在傳輸速度方面，5G 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化了上行和下行的速度，使得車與移動終端、車與車之間實現(xiàn)了高質(zhì)量的音視頻通信，滿足信息的交互和即時共享。最后在高速移動方面，與其他低標(biāo)準(zhǔn)的通信模式相比，5G 車來往技術(shù)可以支持更快速的車輛通信模式，車輛形式時速甚至可以達(dá)到350 千米每小時，優(yōu)化了車輛的運行效率。

四、結(jié)束語

通過建立龐大的5G 基站系統(tǒng)，強(qiáng)化5G 通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，能夠有效提升車與車之間、車與終端之間的通信質(zhì)量，降低事故發(fā)生的幾率?；诖?，在日后的應(yīng)用過程中，需要拓展5G 技術(shù)的應(yīng)用范圍，促進(jìn)5G 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化升級，保障在通信方面的優(yōu)勢之外，向著節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā)，優(yōu)化數(shù)字化和信息化車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用效率，繼而為人類社會的發(fā)展和進(jìn)步奠定堅實保障。