百年汽車業(yè)正逢變革，無論是動力的轉(zhuǎn)型，還是智能網(wǎng)聯(lián)的進步，都沖擊著這個古老而龐大的產(chǎn)業(yè)。在汽車誕生之初，發(fā)動機主導著汽車工業(yè)的發(fā)展，如今，在萬物智聯(lián)的信息科技新時代，5G將從智能車載電子系統(tǒng)、智能交互應用等方面重新定義未來智能汽車，作為汽車網(wǎng)聯(lián)化基礎的車聯(lián)網(wǎng)也迎來新的發(fā)展拐點。
政策強力支撐帶來發(fā)展新契機
5G將為車聯(lián)網(wǎng)帶來什么？5G網(wǎng)絡所擁有的高可靠、大帶寬、低時延等特性，將補齊車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛在通信網(wǎng)絡層的技術(shù)短板。通過一組數(shù)據(jù)對比來看：自動駕駛汽車以每小時60公里的速度行駛，如果時延是60毫秒，車的制動距離大概是1米；如果是10毫秒的時延，車的制動距離是17厘米；如果降低到5G的理論時延1毫秒，制動距離將縮短到只有17毫米。
5G的特性，提升了車輛對環(huán)境的感知、決策和執(zhí)行能力，給車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛應用，尤其是涉及車輛安全控制類的應用創(chuàng)造了很好的基礎條件?？梢?G對于車聯(lián)網(wǎng)的作用巨大，是必不可少的一環(huán)。
今年3月，工信部發(fā)布《關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知》，其中明確指出，促進“5G﹢車聯(lián)網(wǎng)”協(xié)同發(fā)展。推動將車聯(lián)網(wǎng)納入國家新型信息基礎設施建設工程，促進LTE- V2X規(guī)模部署。建設國家級車聯(lián)網(wǎng)先導區(qū)，豐富應用場景，探索完善商業(yè)模式。結(jié)合5G商用部署，引導重點地區(qū)提前規(guī)劃，加強跨部門協(xié)同，推動將5G、LTE-V2X納入智慧城市、智能交通建設的重要通信標準和協(xié)議。開展5G-V2X標準研制及研發(fā)驗證。
去年5月，工信部批復江蘇（無錫）車聯(lián)網(wǎng)先導區(qū)，實現(xiàn)規(guī)模部署C-V2X網(wǎng)絡、路側(cè)單元，裝配一定規(guī)模的車載終端，完成重點區(qū)域交通設施車聯(lián)網(wǎng)功能改造和核心系統(tǒng)能力提升，豐富車聯(lián)網(wǎng)應用場景，實現(xiàn)良好的規(guī)模應用效果。而基于5G技術(shù)低時延、高可靠、高速率和大容量的特點，車聯(lián)網(wǎng)不僅可以幫助車輛間進行位置、速度、行駛方向和行駛意圖的溝通，更可以利用路邊設施輔助車輛對環(huán)境進行感知。
在國家政策的大力引導下，智慧交通標準體系基本建成，產(chǎn)業(yè)鏈中的芯片、終端、平臺、應用等元素構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。5G賦能智慧交通，將車、路、人、云連接起來，通過“端”“管”“云”三層架構(gòu)實現(xiàn)環(huán)境感知、數(shù)據(jù)融合計算、決策控制，形成一張可隨時通信、實時監(jiān)控、及時決策的智能網(wǎng)絡。
今年5月，中國聯(lián)通攜手華為發(fā)布《新基建、新動能：5G車路協(xié)同白皮書》，白皮書聚焦“聰明的車，智慧的路，安全靈活的網(wǎng)，強大的云”，在5G技術(shù)的賦能下，車端和路端將全面實現(xiàn)基礎設施的數(shù)字化和信息化。通過5G﹢C-V2X融合組網(wǎng)保障智慧交通業(yè)務的安全性和連續(xù)性，同時基于人工智能與大數(shù)據(jù)構(gòu)建智能交通的一體化云控平臺。
車聯(lián)網(wǎng)市場是一個比較成熟的物聯(lián)網(wǎng)應用領域，業(yè)界預測，2020年全球車聯(lián)網(wǎng)有望突破1000億歐元規(guī)模，而5G技術(shù)將為其插上騰飛的翅膀，為車聯(lián)網(wǎng)的突破性發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。
車載應用大幅提升駕駛體驗
國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車長沙測試區(qū)的自動駕駛汽車。 圖片來源：搜狐
汽車中控進入“大屏時代”后，傳統(tǒng)車企、新興互聯(lián)網(wǎng)公司推出了一大批車載應用App，極大提升了汽車的駕駛體驗，這些智能化人車交互系統(tǒng)正是車聯(lián)網(wǎng)“車-人（V2P）通信”的一部分。然而，從中國汽車工業(yè)協(xié)會對搭載V2X功能汽車的定義來看，車聯(lián)網(wǎng)V2X中的“X”遠不止“車-人通信”一項，車-車（V2V）、車-路（V2R）、車-網(wǎng)（V2N）通信技術(shù)為“5G﹢車聯(lián)網(wǎng)”描繪出更廣闊的應用前景。
在上海寶山鋼鐵廠，5G技術(shù)加持的鋼材運輸車已實現(xiàn)生產(chǎn)線至港口的無人化操作。然而，廠區(qū)內(nèi)的道路環(huán)境是封閉且無干擾的，所以5G無人駕駛的實現(xiàn)難度相對更低。在交通參與者更多、道路環(huán)境更復雜的公共交通環(huán)境下實現(xiàn)真正意義的無人駕駛、自動駕駛，才是當前“5G﹢車聯(lián)網(wǎng)”的終極發(fā)展目標。
有人駕駛時代，車輛的行駛軌跡全靠司機的判斷和控制。而在無人駕駛場景中，車輛與車輛之間可以依托5G車聯(lián)網(wǎng)的V2V系統(tǒng)實現(xiàn)自主“溝通”。在自動駕駛場景中，如果車輛在行駛過程中需要變道，5G車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可將這輛車的行駛意圖發(fā)送給相關(guān)車道的其他車輛和路側(cè)基礎設施，其他車輛進行加、減速動作或由路側(cè)基礎設施根據(jù)變道車輛的請求統(tǒng)一協(xié)調(diào)，使得車輛能夠順利完成換道動作。在車輛編隊行駛場景中，車隊所有車輛可通過V2V系統(tǒng)實時連接，根據(jù)頭車操作而變化駕駛策略，整個車隊以極小車距編隊行駛。基于5G低時延的網(wǎng)絡特性，當頭車做出剎車指令后，通過5G車聯(lián)網(wǎng)的V2V系統(tǒng)，能實現(xiàn)前后車之間的瞬時反應，后車甚至可以在前車開始減速前就自動啟動制動，這種瞬時反應意味著車輛可以以非常小的距離進行安全行駛。
V2V解決了自動駕駛微觀層面的問題，V2N——“車-網(wǎng)、車-云”通信則在宏觀層面給未來智慧交通提供了更多可能性。無論有人還是無人，導航已經(jīng)成為行車必不可少的配置。自動駕駛時代所需要的地圖數(shù)據(jù)必須是高精度的，普通導航電子地圖的絕對坐標精度在10米左右，無法滿足自動駕駛對地圖精度的需求。以往，為車載導航儀更新地圖需要耗費較長時間，且必須使用數(shù)據(jù)線連接電腦進行。有了高速率的5G網(wǎng)絡，高精度地圖的下載不再受時間、地點的限制，5G與云技術(shù)和邊緣計算相結(jié)合，將為高精度地圖的即時更新、快速下載提供高速的網(wǎng)絡通道。
而在通行道路方面，5G車聯(lián)網(wǎng)更是具有革命性的意義。經(jīng)常開車的朋友會發(fā)現(xiàn)這樣的情況，車輛在市區(qū)不一定要跑到60km/h才是最快的，或許車速控制在40km/h，反而可以一路暢通地通過各個紅綠燈路口，這種效應叫作“綠波通行”。提高通行效率，才是緩解交通壓力的治本之策，5G車聯(lián)網(wǎng)有望讓“綠波通行”成為現(xiàn)實。在智慧交通時代，行駛在道路上的汽車通過車聯(lián)網(wǎng)“上云”后，系統(tǒng)可根據(jù)車輛目的地、道路狀況等因素選定合適的路線、車速，對每一輛汽車進行精準的控制，使城市道路資源得到最高效的利用。
R16標準為車聯(lián)網(wǎng)按下“加速鍵”
7月初，國際標準組織3GPP完成了5G R16版本標準，這是自R15標準凍結(jié)后的第二版面向5G的技術(shù)標準。R16作為演進版標準，主要面向5G三大場景中的URLLC（高可靠低時延場景）與mMTC（海量機器通信場景），而車聯(lián)網(wǎng)正是其重點支持的領域。
V2X是車聯(lián)網(wǎng)標準的關(guān)鍵技術(shù)，在2006年首次提出，其像汽車的“眼睛和耳朵”一樣，讓汽車在行駛過程中能夠感知路況、駕駛員的狀態(tài)等信息，實現(xiàn)智能駕駛。V2X主要包含V2V（車與車的連接）、V2I（車與路邊基礎設施的連接）、V2N（車與網(wǎng)絡的連接）、V2P（車與人的無線連接）等方面，即車輛通過傳感器、移動通信網(wǎng)絡、云計算等技術(shù)，與其他車輛、人、路邊指示燈等進行“通信”，并根據(jù)收集的信息進行分析、決策。
V2X主要有兩個技術(shù)標準，一個是以美國、日本等車企為主導的DSRC技術(shù)，已經(jīng)有測試成熟的商用芯片，產(chǎn)業(yè)鏈相對比較成熟，但是由于過多依靠雷達等設備，成本相對較高；另一個是3GPP標準組織、通信企業(yè)主導的C-V2X技術(shù)，C-V2X技術(shù)能夠不斷進行技術(shù)革新，可以滿足更高性能的場景需求。
由于5G網(wǎng)絡的日益成熟，C-V2X標準也在成熟發(fā)展中。目前，日本、歐洲等車企也在轉(zhuǎn)向研究C-V2X技術(shù)，而5G-V2X逐漸被行業(yè)看作車聯(lián)網(wǎng)的未來技術(shù)。
此次，R16標準凍結(jié)，在優(yōu)化了5G網(wǎng)絡性能指標的同時，也提升了V2X的感知能力，推動車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。R16支持1微秒同步精度、0.5~1毫秒空口時延，最快可實現(xiàn)5毫秒以內(nèi)的端到端時延和更高的可靠性，能夠滿足車與車、車與人、車與路面情況之間的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡速率、時延需求，將能夠繼續(xù)優(yōu)化車聯(lián)網(wǎng)感知、調(diào)度等功能，實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)支持全自動駕駛車輛編隊、半自動駕駛、遠程駕駛等更豐富的車聯(lián)網(wǎng)應用場景。
目前，R16標準能夠支持L3（有條件自動化）/L4（高度自動化）級別的自動駕駛，為車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展注入新動力。目前5G下一版本標準R17已經(jīng)在路上，并計劃于2021年凍結(jié)，5G-V2X版本車聯(lián)網(wǎng)標準也將隨著R17標準的成熟，最終實現(xiàn)完全自動駕駛。
