基于5G技術(shù)的車網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)方案

[摘要] 傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)自2009年開始商用，由通用汽車安吉星（Onstar）和豐田汽車G-book在中國正式上市為標(biāo)志，到現(xiàn)在已經(jīng)歷時(shí)20多年，但是商務(wù)模式過于固化、用戶續(xù)約率較低、搭建/使用成本難以控制等問題依舊未能找到有效的解決方式。本文針對(duì)以上提及的問題進(jìn)行分析并討論可行的解決方案。

[關(guān)鍵詞] 車聯(lián)網(wǎng)；5G；大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：U463.6 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " 文章編號(hào)：1003—8639（2023）07

Based on 5G network resources Telematics Technology

Wei Chunpeng

Beijing Automotive Technology Center，Beijing，101300

【Abstract】Since 2009，General Motors Onstar and Toyota G-book system officially appear on the market in China first，until now has taken more than 20 years，but the business model is too curing，user contract rate is low and the set up or use cost is difficult to control are still hard to find the effective solutions. Based on the analysis of the above mentioned problems，the feasibility of the solutions will be discussed.

Key Word – Telematics，5G，Big data

收稿日期：2022-12-01

作者簡(jiǎn)介：魏春鵬（1982—），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)檐囕v智能化及智慧交通。

“十四五”期間，智能駕駛、車網(wǎng)互聯(lián)成為國家重點(diǎn)推動(dòng)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。隨著5G正式商用，新基建概念被點(diǎn)燃，車聯(lián)網(wǎng)向更高層級(jí)的智能網(wǎng)聯(lián)邁進(jìn)，同時(shí)汽車智能化水平也在不斷迭代升級(jí)，車輛對(duì)于網(wǎng)絡(luò)能力也提出了更高要求［1］。車聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)之間的依賴關(guān)系也在逐步加深。

1 "傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)分析

1.1 "車聯(lián)網(wǎng)介紹及發(fā)展趨勢(shì)分析

車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以分為3個(gè)階段，即汽車信息化發(fā)展、汽車場(chǎng)景化融合以及汽車智能網(wǎng)聯(lián)化。在車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的不同階段，主要商用落地應(yīng)用也不同，從最早的娛樂資訊、定位導(dǎo)航逐漸延伸至更加垂直的生活服務(wù)場(chǎng)景、人機(jī)交互、輔助駕駛，最終實(shí)現(xiàn)無人駕駛。隨著數(shù)字技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的滲透率不斷提升，極大助推了包括車聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的各大產(chǎn)業(yè)收集、處理以及利用大數(shù)據(jù)的能力，成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新引擎以及關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)要素。

1.2 "現(xiàn)有車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品問題分析

受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，目前主流車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)均以3G/4G網(wǎng)絡(luò)為通信鏈路，帶寬的瓶頸限制導(dǎo)致了車聯(lián)網(wǎng)功能的單一性，由此也使車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生了如下問題。

1）車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品功能同一化嚴(yán)重。由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，很多基于V2X技術(shù)的車輛數(shù)據(jù)交互功能對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性有著很重要的提升，但由于V2X的交互數(shù)據(jù)量十分龐大，依靠4G技術(shù)已無法滿足此類大帶寬數(shù)據(jù)的需求，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，因此目前各家車廠的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品雖然發(fā)展多年，依舊停留在基本的在線導(dǎo)航、新聞天氣查詢、流媒體播放等單一的功能上，與手機(jī)平板的功能高度重疊，沒有體現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車優(yōu)勢(shì)的特色功能。

2）在線功能時(shí)延較長，無法滿足實(shí)時(shí)性要求。目前車聯(lián)網(wǎng)功能比較普遍的實(shí)時(shí)交通、網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)、車輛遠(yuǎn)程控制、VOIP語音通話、云語音識(shí)別等功能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬及延時(shí)的依賴較小，而在智能駕駛急需的V2X、高精地圖等功能上，由于4G網(wǎng)絡(luò)帶寬無法滿足技術(shù)要求，導(dǎo)致時(shí)延問題比較嚴(yán)重，降低了用戶體驗(yàn)及系統(tǒng)的安全性，也制約了車聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

3）產(chǎn)品粘性較差，用戶續(xù)約率低。由于功能的單一性，以及較差的用戶體驗(yàn)，使得在車廠免費(fèi)期結(jié)束后，用戶的續(xù)約率較低，而較低的用戶續(xù)約率，也降低了整個(gè)車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)熱情，對(duì)整個(gè)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

綜上所述，為了解決目前車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)整體疲軟的現(xiàn)狀，最有效的方法就是利用5G技術(shù)，發(fā)展與智能駕駛相關(guān)的車輛智能網(wǎng)聯(lián)功能，推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)真正實(shí)現(xiàn)二次飛躍。

2 "5G技術(shù)介紹

第5代移動(dòng)通信技術(shù)（5th Generation Mobile Communication Technology，簡(jiǎn)稱5G）作為全新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，是未來移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的方向，亦是發(fā)展面向未來的全新一代多元交互通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。與4G等上一代通信技術(shù)相比，5G有著“傳輸速率高、傳輸時(shí)延低、傳輸容量大”等顯著特點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下。

1）傳輸速率高。相比4G，5G的峰值速率最高可達(dá)到10Gb/s，是4G的100倍，如此高的傳輸速率，不僅可以實(shí)現(xiàn)流暢觀看4K乃至8K的超高清視頻，還可以支持虛擬現(xiàn)實(shí)畫面的實(shí)時(shí)展示，以及對(duì)高速行駛車輛的實(shí)時(shí)控制等場(chǎng)景。

2）傳輸延時(shí)低。與4G相比，5G亦具有超低的空口時(shí)延，最低可以達(dá)到1ms，不僅只相當(dāng)于4G延時(shí)的十分之一，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人體的應(yīng)激反應(yīng)時(shí)間，因此5G同樣可以廣泛地應(yīng)用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的自動(dòng)駕駛控制領(lǐng)域。

3）傳輸容量大。5G在單位面積內(nèi)的連接數(shù)也大大高于4G，每平方公里的連接數(shù)可以高達(dá)100萬，在滿足手機(jī)終端的連接需求之外，還可以廣泛地應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)［2］。

3 "基于5G技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)方案構(gòu)想

3.1 "5G技術(shù)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的重要意義

車聯(lián)網(wǎng)是5G的重要下游產(chǎn)業(yè)之一，5G亦助力汽車行業(yè)向智能化方向轉(zhuǎn)型邁進(jìn)。車聯(lián)網(wǎng)對(duì)于大流量傳輸與低時(shí)延通信有著極大需求，為5G開拓了巨大應(yīng)用市場(chǎng)，是5G應(yīng)用的典型場(chǎng)景。

隨著以5G、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等為核心的數(shù)字技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的滲透率不斷提升，極大地助推了包括車聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的各大產(chǎn)業(yè)收集、處理以及利用大數(shù)據(jù)的能力，成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新引擎以及關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)要素。未來，汽車智能網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展將是競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。以“人-車-家”為代表多場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)將隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展進(jìn)一步向消費(fèi)者滲透，車載娛樂信息已經(jīng)成為新車型的標(biāo)配，“人-車-家”開啟了車聯(lián)網(wǎng)下一輪競(jìng)爭(zhēng)的主賽道，而5G技術(shù)正是科技發(fā)展的前沿產(chǎn)品，因此5G技術(shù)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品及整車產(chǎn)品都有著重要的意義。

3.2 "基于5G技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)方案構(gòu)想

通過對(duì)5G及車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)分析，我們提出了一種基于5G系統(tǒng)的先進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)云平臺(tái)系統(tǒng)方案，總體闡述如下。

5G車聯(lián)網(wǎng)云邊協(xié)同可部署3級(jí)計(jì)算體系，其云平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。云中心平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)支持下游的所有業(yè)務(wù)，并進(jìn)行智能管理。V2X區(qū)域平臺(tái)負(fù)責(zé)下游中繼系統(tǒng)，包括中繼業(yè)務(wù)管理、區(qū)域交通環(huán)境感知及優(yōu)化、區(qū)域數(shù)據(jù)分析/開放/應(yīng)用托管、邊緣協(xié)同計(jì)算調(diào)度、V2X邊緣節(jié)點(diǎn)管理等功能，可服務(wù)對(duì)時(shí)延要求較高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。V2X邊緣節(jié)點(diǎn)主要支撐邊緣范圍內(nèi)高實(shí)時(shí)、高帶寬的V2X業(yè)務(wù)，可服務(wù)于高級(jí)輔助駕駛和自動(dòng)駕駛等應(yīng)用［3］。

圖1 "車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)

車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)主要圍繞車輛的數(shù)據(jù)匯聚、計(jì)算、調(diào)度、監(jiān)控、管理與應(yīng)用［4］，而云平臺(tái)提供了數(shù)據(jù)融合感知、數(shù)據(jù)分析、大容量存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)接口融合、資源動(dòng)態(tài)分配、多邊融合等功能。同時(shí)，云平臺(tái)按照多級(jí)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)搭建，各級(jí)平臺(tái)功能可依據(jù)所提供的應(yīng)用服務(wù)，按需進(jìn)行部署。車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)及功能如圖2所示。

圖2 "車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)及功能

云控平臺(tái)通過“人車路網(wǎng)云一體化”，為智能駕駛提供協(xié)同感知、協(xié)同決策、協(xié)同控制等車網(wǎng)互聯(lián)服務(wù)，為自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)、運(yùn)營、管理及后臺(tái)服務(wù)等方面提供安全迅捷的支撐。

通過5G與車聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)融合，構(gòu)建更為高效、安全、可靠的一體化開放數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，可為智能駕駛終端、路邊單元設(shè)備及其他車網(wǎng)互聯(lián)平臺(tái)提供高并發(fā)接入、實(shí)時(shí)計(jì)算、應(yīng)用托管、數(shù)據(jù)開放、決策控制等能力［5］。大容量的個(gè)人駕駛行為數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)等微觀及宏觀數(shù)據(jù)，將通過5G高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)與云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。云平臺(tái)經(jīng)過對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記、清洗、建模、分析以及圖表化處理后，不僅可以提供面向智能駕駛廠商、智能駕駛終端供應(yīng)商、服務(wù)提供商、行業(yè)大客戶以及普通消費(fèi)者的增值服務(wù)，同時(shí)還可以通過大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，構(gòu)建智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以此提供智能的云控服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能駕駛系統(tǒng)的智能決策和實(shí)時(shí)調(diào)控。

該系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：①可以使車廠及網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)商進(jìn)行跨行業(yè)的大規(guī)模資源整合，從而減少車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，降低建設(shè)成本；②通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的多種節(jié)點(diǎn)（自動(dòng)駕駛終端、移動(dòng)終端、邊緣計(jì)算終端等），在車內(nèi)、車外實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無縫交互，大幅提升數(shù)據(jù)的傳輸效率，顯著降低系統(tǒng)運(yùn)營成本；③依托智能駕駛技術(shù)的發(fā)展，提高用戶對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的依賴性，增加系統(tǒng)與用戶之間的粘性。

4 "結(jié)束語

國內(nèi)從正式提出車聯(lián)網(wǎng)概念到如今的大規(guī)模商用，已經(jīng)走過了20多年的時(shí)間，在經(jīng)受了市場(chǎng)的洗禮后，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)周期長、系統(tǒng)封閉、服務(wù)內(nèi)容單一、費(fèi)用高等問題已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。只有依托智能駕駛技術(shù)，乘著5G的東風(fēng)，打破原有封閉系統(tǒng)構(gòu)架的束縛，借助高速的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和海量的公共網(wǎng)絡(luò)資源，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，才能將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展壯大，成為人們生活中必不可缺的一部分。

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