5G應(yīng)用之車聯(lián)網(wǎng)

5G全稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation）它是最新的一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，供應(yīng)商覆蓋的服務(wù)區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。5G的運(yùn)行速度幾乎可達(dá)到100Mbit/s，幾乎是4G的一百倍，相比4G而言，5G從以通信技術(shù)為中心轉(zhuǎn)向用戶中心。5G技術(shù)有以下趨勢及技術(shù)特點(diǎn)：1．無線網(wǎng)絡(luò)向天線陣列化、非正交、組網(wǎng)密集化發(fā)展；2．網(wǎng)絡(luò)功能云；3．承載網(wǎng)絡(luò)彈性化 ；4．E2E網(wǎng)絡(luò)切片化；5．AI賦能5G網(wǎng)絡(luò)；6．運(yùn)維自動(dòng)化。其中，系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點(diǎn)，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動(dòng)調(diào)整。具有高速率（eMBB）、低時(shí)延（uRLLC）、大連接（Mmtc）的特點(diǎn)。

峰值速率需要達(dá)到Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸?？罩薪涌跁r(shí)延水平需要在1ms左右，可以滿足自動(dòng)駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等實(shí)時(shí)應(yīng)用。超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信，助力車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等的發(fā)展。如圖1，根據(jù)不同領(lǐng)域的主要難點(diǎn)和需求點(diǎn)，應(yīng)用特點(diǎn)趨向也不同。在娛樂體驗(yàn)方面有5G+超高清視頻、5G+AR/VR+云，在制造業(yè)有智能電網(wǎng)、智能制造，在高級應(yīng)用場景有車聯(lián)網(wǎng)、智慧安防、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育。

在整個(gè)發(fā)展進(jìn)程中，因5G頻段更高、單基站覆蓋范圍更小的特點(diǎn)，需要建設(shè)更多的基站，基于成本和周期的考慮，基站建設(shè)將先為與4G結(jié)合的NSA然后再逐漸變?yōu)镾A。也因此，雖然車聯(lián)網(wǎng)和智慧醫(yī)療在5G應(yīng)用前景更為令人矚目，但是基于5G建設(shè)的進(jìn)程所限，實(shí)際上5G的應(yīng)用發(fā)展仍然將從個(gè)人應(yīng)用開始，從社交網(wǎng)絡(luò)、家庭娛樂到云AR/VR，到個(gè)人AI輔助為大規(guī)模應(yīng)用起點(diǎn)，到后期5G的規(guī)模覆蓋后為車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智能制造提供足夠的場景測試積累，這些應(yīng)用才會(huì)逐步規(guī)?；匮该桶l(fā)展起來。

對于5G的應(yīng)用，工信部長苗圩認(rèn)為是二八分布，20%用于人和人之間的通訊，80%可能用于物和物之間的通訊。大規(guī)模的商用還是要隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，需要運(yùn)營商在全國范圍內(nèi)把5G的基站先建立起來，為大規(guī)模的商用提供基礎(chǔ)和條件。5G 最大的應(yīng)用是移動(dòng)狀態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)，而移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)最大的市場可能是車聯(lián)網(wǎng)。在推動(dòng)無人駕駛汽車的開發(fā)方面，必須要涉及人和車、車和車、車和路之間的通訊。車始終處在移動(dòng)的狀態(tài)，所以一定要用到移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)通信。從公路上加快推動(dòng)數(shù)字化、智能化的改造開始，把道路的一些標(biāo)識、管理規(guī)則、紅綠燈等，都通過智能化的改造固化下來。如圖2所示，未來在汽車上會(huì)有一個(gè)通訊接受裝置來識別紅綠黃交通信號燈，進(jìn)而可以在紅綠燈上裝上攝像頭，可以看到所有車輛路過的速度、甚至是該車的駕駛習(xí)慣，這樣可以有效地減少道路的堵塞，也可以很精準(zhǔn)地釋放紅綠燈間隔的時(shí)間，從而使通行效率大大提高。過去基于4G的LTE-V仍無法完全滿足車聯(lián)網(wǎng)所需的低時(shí)延、高可靠性等要求,車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)盡管前景廣闊卻發(fā)展緩慢。5G技術(shù)具有超低時(shí)延、廣連接和高可靠性特征,可滿足車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和處理的及時(shí)性要求,將推動(dòng)LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn),車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)有望隨著5G商用進(jìn)入快速發(fā)展階段。發(fā)揮車路協(xié)同的這種優(yōu)勢，要傳輸車輛的信息、信號，必須要使用5G的技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)是5G下游產(chǎn)值最高、確定性最強(qiáng)的應(yīng)用場景之一。

對于5G車聯(lián)網(wǎng)，狹義車聯(lián)網(wǎng)即V2X車路協(xié)同，包括V2V（車與車）、V2I（車與路）、V2P（車與人）。產(chǎn)品形態(tài)包括路側(cè)V2X基站（500米一個(gè)，視車流量大小）、車載V2X模塊、云端數(shù)據(jù)中心。

全球車聯(lián)網(wǎng)市場存在兩大通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：DSRC（專用短程通信技術(shù)）和C-V2X（基于蜂窩技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)通信）。

DSRC由歐美國家主導(dǎo)，但目前仍存在較大分歧，C-V2X技術(shù)我國專利占比超過一半，有望成為車聯(lián)網(wǎng)未來主流標(biāo)準(zhǔn)。C-V2X能夠滿足向5G平滑演進(jìn)需求，5G建設(shè)加速有望帶動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)加快落地。

DSRC由歐美國家主導(dǎo)，但目前仍存在較大分歧，C-V2X技術(shù)我國專利占比超過一半，有望成為車聯(lián)網(wǎng)未來主流標(biāo)準(zhǔn)。C-V2X能夠滿足向5G平滑演進(jìn)需求，5G建設(shè)加速有望帶動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)加快落地。

C-V2X是由3GPP定義的基于蜂窩通信的V2X技術(shù)，有望成為全球車聯(lián)網(wǎng)主流標(biāo)準(zhǔn)。C-V2X包含LTE-D2D的PC5接口和LTE蜂窩網(wǎng)的Uu接口，支持LTE-V2X向5G-V2X平滑演進(jìn)。其中V2V、V2I、V2P均通過PC5模式，工作于專用頻段（5.9GHz）；V2N/V2C通過Uu模式，工作于運(yùn)營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻段。如圖3大致可以定義為5G車聯(lián)網(wǎng) = 5G Uu（蜂窩通信接口） + C-V2X融合組網(wǎng)。

車聯(lián)網(wǎng)有兩部分，如圖3所示一部分是和運(yùn)營商的連接，通過蜂窩基站的Uu接口實(shí)現(xiàn)。5G的大帶寬和低時(shí)延特性可為用戶提供一系列娛樂域應(yīng)用，如OTA系統(tǒng)升級、地圖下載/導(dǎo)航、高清視頻等。另一部分的C-V2X網(wǎng)絡(luò)，俗稱PC5接口，主要是通過路側(cè)廣播來使能自動(dòng)駕駛和智能交通的規(guī)控域應(yīng)用，像基于高精地圖圖層、高精定位差分校正值、交通信號燈等信息實(shí)現(xiàn)車道級的交通控制和誘導(dǎo)。加上車內(nèi)各傳感器產(chǎn)生的車內(nèi)網(wǎng)表達(dá)數(shù)據(jù)，整車的自動(dòng)駕駛和下一代交通模式躍然紙上。

車聯(lián)網(wǎng)核心是人、車。

人：坐在車?yán)锵硎芤苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。車：是真正意義上的“以車為本”的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

車駕駛需要的安全輔助信息，半自動(dòng)到自動(dòng)駕駛需要信息輸入和輸出；這塊業(yè)務(wù)會(huì)給移動(dòng)通信帶來新的特性和新的需求。包括5G里的uRLLC(超高可靠超低時(shí)延通信)，5G-V2X等新課題；通常講的V2X更多的是指這個(gè)業(yè)務(wù)場景。

從車載端來看，車聯(lián)網(wǎng) V2X 產(chǎn)業(yè)鏈有四大環(huán)節(jié)，即網(wǎng)絡(luò)層、終端層、平臺層、 應(yīng)用層。路側(cè)端主要是路側(cè) V2X 基站（路側(cè)天線 RSU、邊緣計(jì)算服務(wù)器、其 他傳感器如風(fēng)向傳感器，高清攝像頭）。C-V2X 產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋通信芯片模組、終 端設(shè)備、整車制造、運(yùn)營服務(wù)四個(gè)主要領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是通信芯片和模 組模組提供商，產(chǎn)業(yè)中游則以終端設(shè)備商和整車制造廠商為代表，電信運(yùn)營商、 測試驗(yàn)證機(jī)構(gòu)、高精地圖服務(wù)提供商等則共同構(gòu)成產(chǎn)業(yè)下游。其中芯片模組、 RSU、OBU 是車聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)建立的重要組成部分。如圖 5 所示為中國 V2X 產(chǎn) 業(yè)鏈的部分企業(yè)。

車聯(lián)網(wǎng)模組目前主要來自于移遠(yuǎn)通信、華為、大唐和高新興等。在通信芯片，高通、華為均已有量產(chǎn)芯片產(chǎn)品。高通發(fā)布支持PC5 單模的9150 LTE-V2X 芯片組。華為推出了支持LTE 和LTE-V2X 的雙模通信芯片Balong765。大唐發(fā)布了PC5Mode 4 LTE-V2X 自研芯片。移遠(yuǎn)通信已推出多款C-V2X模組。其中，移遠(yuǎn)通信和高新興的V2X模組均基于高通平臺。終端層兩個(gè)關(guān)鍵趨勢，即車輛聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（T-BOX、OBU）和路側(cè)設(shè)備（RSU）滲透率提升，其中V2X有望帶來新基建需求，即路側(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車與路的信息交互。這也是目前國家發(fā)布的《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》所要求的和延伸的，實(shí)現(xiàn)LTE-v2x在部分高速公路和城市主要道路的覆蓋。

路側(cè)設(shè)備是車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的必要環(huán)節(jié)。路側(cè)及車側(cè)終端設(shè)備已在示范區(qū)、先導(dǎo)區(qū)實(shí)現(xiàn)出貨。包括支持LTE-V2X的OBU和RSU通信終端產(chǎn)品，以及相關(guān)的云控管理服務(wù)平臺、軟件開發(fā)套件、邊緣計(jì)算等智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品和解決方案。?

路邊單元RSU（Roadsideunit）是車聯(lián)網(wǎng)“通信網(wǎng)”最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是感知路網(wǎng)特征、道路參與者的信息交換樞紐。RSU（RoadSideUnit）實(shí)現(xiàn)了“信號接收”和“發(fā)送”功能。其內(nèi)部核心模塊是V2X模組。RSU主要是由通信模組+ARM控制器形成的電路板設(shè)計(jì)。目前已知的比如東風(fēng)汽車搭建了端（移動(dòng)）+管（5G/V2X）+云（調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)）+平臺（眾創(chuàng)開發(fā)）四層架構(gòu)的5G云控平臺。以其園區(qū)內(nèi)的5G/V2X模擬環(huán)境為例，智能紅綠燈能夠與車輛進(jìn)行通信，智能限速標(biāo)識能夠根據(jù)道路情況進(jìn)行控制，5G平行駕駛調(diào)度指控中心可實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控等。華為端到端C-V2X解決方案則由車、路、云三層架構(gòu)組成。通過RSU（路邊通信單元）將毫米波雷達(dá)、攝像機(jī)和激光雷達(dá)等采集到的路況信息反饋給車輛，路側(cè)智能與車上的模組T-Box（車載通信模塊）以及云上的自動(dòng)駕駛&智慧交通應(yīng)用協(xié)同，更好地指導(dǎo)出行。

V2X延申的交通模式以人工智能、網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)為觸發(fā)點(diǎn)，由智慧服務(wù)、自動(dòng)駕駛、5G網(wǎng)聯(lián)和可換裝艙體組成的未來交通工具將是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向。車聯(lián)網(wǎng)與綜合交通大數(shù)據(jù)的融合，使得未來真正的自動(dòng)駕駛成為可能。如圖6所示為未來的綜合交通大數(shù)據(jù)模型。

5G 應(yīng)用市場廣泛而龐大，但是車聯(lián)網(wǎng)是重中之重，是發(fā)展之必然。以車聯(lián)網(wǎng) 為基礎(chǔ)的衍生綜合交通大數(shù)據(jù)分析，又會(huì)延伸到經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，涉及線 上化、智能化、云化的社會(huì)統(tǒng)計(jì)和分析，也與 5G 的發(fā)展密不可分。5G 的發(fā)展 對生產(chǎn)生活帶來的改變是潤物細(xì)無聲的進(jìn)一步滲透，也是更為精彩和驚喜的轉(zhuǎn) 變。其中，對于半導(dǎo)體行業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)而言，機(jī)會(huì)只多不少。

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