5G技術(shù)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的影響探究

岑少飛 張鳳

摘要：新時(shí)代，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展?jié)u趨成熟，隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，4G時(shí)代已經(jīng)開始緩緩落下帷幕。近段時(shí)間以來，5G商業(yè)化推進(jìn)速度飛快，在一定程度上，也為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)帶來了影響，在市場(chǎng)和技術(shù)雙重因素的推動(dòng)下，傳統(tǒng)汽車和新興科技產(chǎn)業(yè)都將新能源汽車、智能化汽車和網(wǎng)聯(lián)化汽車作為未來發(fā)展重點(diǎn)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的推出已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然。但需要注意的是，當(dāng)前階段我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展也存在一定的問題，基于此，有必要科學(xué)利用5G技術(shù)，協(xié)助智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)突破瓶頸。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián);影響;發(fā)展;汽車;5G技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP319? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0208-02

0? 引言

在5G時(shí)代背景下，將5G技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展科學(xué)相融，能夠?yàn)槠囅M(fèi)者帶來全新的智能科技體驗(yàn)，基于此，5G技術(shù)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)的探索焦點(diǎn)?？偨Y(jié)來說，5G技術(shù)和汽車行業(yè)相融合，是時(shí)代的進(jìn)步，也是對(duì)人性化用車要求的迎合，基于5G技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車和車之間、車和路之間、車和人之間以及車和服務(wù)平臺(tái)之間全方位網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，進(jìn)而達(dá)成車聯(lián)萬(wàn)物的目標(biāo)。

1? 5G技術(shù)基本概念和特點(diǎn)

第五代移動(dòng)通信技術(shù)是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，是4G、3G和2G系統(tǒng)后的延伸。從5G技術(shù)的性能目標(biāo)來看，主要是為了滿足降低成本、提高系統(tǒng)容量、降低延遲、高數(shù)據(jù)速率、大規(guī)模設(shè)備連接的要求，2019年7月23日，中興通訊首款5G手機(jī)開始在京東、天貓等平臺(tái)同步開啟預(yù)售預(yù)定，2019年11月1日，5G商用套餐于我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商正式上線[1]。

與前幾代移動(dòng)通信存在明顯的差異，5G技術(shù)是移動(dòng)通信從技術(shù)中心向用戶中心過渡的結(jié)果，詳細(xì)來說，5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)主要體現(xiàn)于七個(gè)層面：一是峰值速率契合Gbit/s標(biāo)準(zhǔn)，符合虛擬現(xiàn)實(shí)和高清視頻等較大數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅强罩薪涌谘訒r(shí)水平在1ms左右，契合遠(yuǎn)程醫(yī)療和自動(dòng)駕駛等實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求，三是超大網(wǎng)絡(luò)容量，5G技術(shù)具備滿足物聯(lián)網(wǎng)通信和連接千億設(shè)備的能力，四是頻譜效率更理想，相比于LTE而言，提升在10倍以上，五是在高移動(dòng)性和連續(xù)廣域覆蓋背景下，5G技術(shù)的用戶體驗(yàn)速率可達(dá)100Mbit/s，六是無(wú)論是流量密度方面，還是連接數(shù)密度方面，5G技術(shù)都有較高的提升幅度，七是智能化水平顯著提升，系統(tǒng)更加系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)間的調(diào)整也更加自動(dòng)和靈活[2]。

從5G技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域來看，自5G技術(shù)問世以來，開始嘗試于不同領(lǐng)域應(yīng)用，并取得了一定的應(yīng)用成果。首先，應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，眾所周知，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了有線通信的道路提示牌階段、2G階段、3G階段和4G網(wǎng)絡(luò)階段，而5G技術(shù)問世后，車聯(lián)網(wǎng)也可以以5G技術(shù)為依托，向自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)展。從美國(guó)、日本和我國(guó)的汽車發(fā)展規(guī)劃內(nèi)容來看，依托5G技術(shù)，2025年自動(dòng)駕駛汽車即可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。其次，應(yīng)用于外科手術(shù)領(lǐng)域，2019年，我國(guó)外科醫(yī)生首次應(yīng)用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程外科手術(shù)，這也是全球范圍內(nèi)的首例融合5G技術(shù)的手術(shù)，該名醫(yī)生利用5G技術(shù)，操控距福建省約48公里外偏遠(yuǎn)地區(qū)的機(jī)械臂，完成了具體手術(shù)操作。在手術(shù)階段，操作延時(shí)僅有0.1s，該名外科醫(yī)生成功切除了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的肝臟，在一定程度上，為全球范圍內(nèi)的患者帶來了希望。最后，應(yīng)用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，基于電網(wǎng)對(duì)安全性和覆蓋性要求較高的特點(diǎn)，可以考慮將5G技術(shù)融合其中，打造智能電網(wǎng)，進(jìn)而達(dá)成高可靠度、信號(hào)平穩(wěn)和安全工作的基本要求。

2? 智能網(wǎng)聯(lián)汽車基本概念

所謂智能網(wǎng)聯(lián)汽車，實(shí)際上和傳統(tǒng)的汽車存在明顯的差異，智能網(wǎng)聯(lián)汽車配備技術(shù)先進(jìn)的控制器、執(zhí)行器和傳感器等，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)深度融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人、車、路的智能共享和智能交換。同時(shí)，在復(fù)雜的行車背景下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車也能夠在第一時(shí)間內(nèi)作出感知和判斷，在做出智能決策的同時(shí)，也能夠正確控制汽車[3]?？偨Y(jié)來說，作為新一代汽車雛形，依托5G技術(shù)，在確保駕駛?cè)藛T和乘車人員安全的前提下，智能網(wǎng)絡(luò)汽車很可能實(shí)現(xiàn)代替人操作、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的目標(biāo)。

另外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車和傳統(tǒng)汽車的不同之處還在于，智能網(wǎng)聯(lián)汽車兼具智能化和網(wǎng)聯(lián)化特點(diǎn)。在智能化層面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車以一般汽車為基礎(chǔ)，配備攝像頭和雷達(dá)等先進(jìn)的傳感器裝置，基于車載環(huán)境感知，實(shí)現(xiàn)車、路、人的信息交換，進(jìn)而賦予汽車環(huán)境感知能力，汽車在自動(dòng)分析行駛安全和危險(xiǎn)狀態(tài)的同時(shí)，也能夠遵照駕駛?cè)藛T的指令，代替人操作，安全到達(dá)目的地[4]。在網(wǎng)聯(lián)化層面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車基于通信互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)車和車、車和網(wǎng)絡(luò)中心、車和智能交通系統(tǒng)等的連接，且隨著5G技術(shù)和汽車研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，還能夠?qū)崿F(xiàn)車和住宅、車和辦公室以及車和部分公共基礎(chǔ)設(shè)施的連接，全面解決人—車—外部環(huán)境三者間的信息交流問題。

3? 5G技術(shù)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的價(jià)值

2019年，我國(guó)相關(guān)部門宣布5G商用牌照正式發(fā)放，這也意味著我國(guó)開始邁入5G商用時(shí)代。在最初階段，社會(huì)公眾對(duì)5G技術(shù)的了解甚少，普遍認(rèn)為5G技術(shù)主要應(yīng)用于通訊領(lǐng)域，但實(shí)際上，5G技術(shù)不僅可以應(yīng)用于通訊領(lǐng)域，應(yīng)用在人和人之間，5G技術(shù)還可以應(yīng)用在物與物之間，也就是被稱為移動(dòng)狀態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)。在新時(shí)期，5G技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，作為移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的載體，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)開始在全國(guó)范圍內(nèi)的各個(gè)省市地區(qū)進(jìn)行測(cè)試應(yīng)用，相信假以時(shí)日，智能網(wǎng)聯(lián)汽車即可全面和社會(huì)公眾的生活相融合[5]。

嚴(yán)格來說，當(dāng)前階段智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，尚處于初級(jí)階段，智能網(wǎng)聯(lián)于汽車內(nèi)部的應(yīng)用，普遍在車內(nèi)生活場(chǎng)景升級(jí)、人車語(yǔ)音交互等方面。在5G技術(shù)的強(qiáng)力推動(dòng)下，未來，智能網(wǎng)聯(lián)汽車將向著自動(dòng)駕駛的方向發(fā)展，基于5G技術(shù)，能夠圓滿解決過往階段下信號(hào)接收、信號(hào)處理、信號(hào)延遲等問題，且能夠在短時(shí)間內(nèi)作出正確的駕駛決策，在提升駕駛安全性的同時(shí)，也能夠?yàn)轳{駛?cè)藛T提供一定的休閑放松時(shí)間。

4? 5G技術(shù)和自動(dòng)駕駛的聯(lián)系

提到5G技術(shù)，可能大多數(shù)的人都會(huì)想到傳播速度變快，但實(shí)際上，5G技術(shù)和4G通信技術(shù)的不同之處在于，5G技術(shù)在4G技術(shù)滿足人和人之間通信需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人和物、物和物之間多重主體的通信和連接。截止日前，5G技術(shù)主要包括三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景[6]。

首先，eMBB應(yīng)用場(chǎng)景，所謂eMBB應(yīng)用場(chǎng)景，主要針對(duì)移動(dòng)寬帶領(lǐng)域，毫無(wú)疑問，應(yīng)用5G技術(shù)的用戶首先在速度層面，就會(huì)感受到顯著的變化，相比于4G技術(shù)而言，5G技術(shù)更快，其體驗(yàn)速速率0.1-1gpbs，峰值速率達(dá)10gbps，流量密度平均10Tbps/km2。其次，超可靠低時(shí)延通信應(yīng)用場(chǎng)景，在超可靠低時(shí)延通信應(yīng)用場(chǎng)景下，端與端的時(shí)間延遲可以達(dá)到ms級(jí)別，可靠性接近100%。最后，mMTC應(yīng)用場(chǎng)景，也被稱之為海量機(jī)器類通信場(chǎng)景，在該場(chǎng)景下，連接數(shù)的密度每平方公里可以連接100萬(wàn)個(gè)終端。而5G技術(shù)擁有的以上三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景和低延時(shí)、超可靠的特點(diǎn)，恰好是無(wú)人駕駛的核心需求，現(xiàn)階段，汽車上配備的攝像頭、雷達(dá)等感知技術(shù)，實(shí)際上只是為駕駛?cè)藛T提供了一項(xiàng)駕駛輔助，并沒有使駕駛?cè)藛T和汽車實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，同時(shí)，汽車感知技術(shù)還會(huì)深受外界環(huán)境影響。將5G技術(shù)應(yīng)用于汽車后，基于5G技術(shù)的交互式感知，車輛可以對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行輸出，不僅能夠探測(cè)狀態(tài)，同時(shí)還可進(jìn)行反饋，滿足自動(dòng)駕駛協(xié)同合作的許多場(chǎng)景。

總結(jié)來說，可將5G通信提升自動(dòng)駕駛感知能力的原因歸納為三個(gè)層面：

①基于5G技術(shù)，不僅能夠降低時(shí)間延遲，同時(shí)，也可降低道路參與者的不確定性，實(shí)現(xiàn)車與其他車輛、車與其他物體之間的信息交互等。

②基于5G技術(shù)，可以解決傳感器受環(huán)境和距離限制的問題，以5G技術(shù)為依托，駕駛?cè)藛T能夠獲得非視距信息，優(yōu)化行車安全[7]。

③基于5G技術(shù)，單車智能到協(xié)作式智能的演化也顯著縮短。

另外，5G技術(shù)的應(yīng)用也為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動(dòng)駕駛研發(fā)提供了更多的思路和可能，例如：以5G技術(shù)為依托，汽車可以實(shí)現(xiàn)自主行駛測(cè)試任務(wù)，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性也會(huì)有所提高，同時(shí)，在自動(dòng)駕駛階段，依托5G技術(shù)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以在第一時(shí)間作出判斷，將信息傳達(dá)給遠(yuǎn)程駕駛?cè)藛T，在一定程度上，保障了駕駛的安全性。

5? 智能網(wǎng)聯(lián)汽車對(duì)5G技術(shù)的需求

在未來發(fā)展階段，自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)需要高端技術(shù)的支撐，需要以交通信息的交互為基礎(chǔ)，需要達(dá)成圍繞自動(dòng)駕駛構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的目標(biāo)，而種種需求的實(shí)現(xiàn)都有賴于5G技術(shù)，5G技術(shù)可以從技術(shù)指標(biāo)層面為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展提供有力條件。

首先，在ICT 技術(shù)層面，未來階段，交通融合發(fā)展環(huán)境將形成，無(wú)論是產(chǎn)業(yè)生態(tài)層面，還是政策環(huán)境層面，都逐漸形成了融合推進(jìn)的格局。其次，在產(chǎn)業(yè)層面，截止日前，專業(yè)領(lǐng)域以形成了一定的業(yè)績(jī)和成果，如搭建跨行業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等。同時(shí)，近段時(shí)間以來，越來越多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)開始從需求和商業(yè)模式出發(fā)，開展了相關(guān)設(shè)計(jì)活動(dòng)和測(cè)試工作，在一定程度上，推動(dòng)了行業(yè)間合作的形成和CV2X測(cè)試認(rèn)證評(píng)估體系的建立。最后，在政策層面，我國(guó)頒布的《國(guó)家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）》為產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。在示范區(qū)建設(shè)層面，北京、重慶、上海等地方，從智能化、網(wǎng)聯(lián)化、交通應(yīng)用等層面做了很多相關(guān)測(cè)試，為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。

6? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，新時(shí)期5G時(shí)代的帶來，推動(dòng)了5G技術(shù)與社會(huì)各領(lǐng)域和各行業(yè)的深度融合，汽車領(lǐng)域亦是如此，在一定程度上，也加快了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展步伐。所謂智能網(wǎng)聯(lián)汽車，實(shí)際上是汽車、電子、信息、交通、定位導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)通信、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等行業(yè)領(lǐng)域深度融合的新型產(chǎn)業(yè)，而5G時(shí)代的來臨，則為汽車智能網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展奠定了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。以5G技術(shù)為依托，智能網(wǎng)聯(lián)汽車方能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)目標(biāo)，無(wú)人駕駛汽車才能與社會(huì)公眾的生活深度融合。

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