5g通信技术在车联网领域中的应用分析

5G应用之车联网

5G全称第五代移动通信技术（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation）它是最新的一代蜂窝移动通信技术，在这种网络中，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。5G的运行速度几乎可达到100Mbit/s，几乎是4G的一百倍，相比4G而言，5G从以通信技术为中心转向用户中心。5G技术有以下趋势及技术特点：1．无线网络向天线阵列化、非正交、组网密集化发展；2．网络功能云；3．承载网络弹性化 ；4．E2E网络切片化；5．AI赋能5G网络；6．运维自动化。其中，系统协同化，智能化水平提升，表现为多用户，多点，多天线，多摄取的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。具有高速率（eMBB）、低时延（uRLLC）、大连接（Mmtc）的特点。

峰值速率需要达到Gbit/s的标准，以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输。空中接口时延水平需要在1ms左右，可以满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信，助力车联网、自动驾驶等的发展。如图1，根据不同领域的主要难点和需求点，应用特点趋向也不同。在娱乐体验方面有5G+超高清视频、5G+AR/VR+云，在制造业有智能电网、智能制造，在高级应用场景有车联网、智慧安防、远程医疗、远程教育。

在整个发展进程中，因5G频段更高、单基站覆盖范围更小的特点，需要建设更多的基站，基于成本和周期的考虑，基站建设将先为与4G结合的NSA然后再逐渐变为SA。也因此，虽然车联网和智慧医疗在5G应用前景更为令人瞩目，但是基于5G建设的进程所限，实际上5G的应用发展仍然将从个人应用开始，从社交网络、家庭娱乐到云AR/VR，到个人AI辅助为大规模应用起点，到后期5G的规模覆盖后为车联网、智慧医疗、智能制造提供足够的场景测试积累，这些应用才会逐步规模化地迅猛发展起来。

对于5G的应用，工信部长苗圩认为是二八分布，20%用于人和人之间的通讯，80%可能用于物和物之间的通讯。大规模的商用还是要随着网络的不断完善，需要运营商在全国范围内把5G的基站先建立起来，为大规模的商用提供基础和条件。5G 最大的应用是移动状态的物联网，而移动物联网最大的市场可能是车联网。在推动无人驾驶汽车的开发方面，必须要涉及人和车、车和车、车和路之间的通讯。车始终处在移动的状态，所以一定要用到移动的网络通信。从公路上加快推动数字化、智能化的改造开始，把道路的一些标识、管理规则、红绿灯等，都通过智能化的改造固化下来。如图2所示，未来在汽车上会有一个通讯接受装置来识别红绿黄交通信号灯，进而可以在红绿灯上装上摄像头，可以看到所有车辆路过的速度、甚至是该车的驾驶习惯，这样可以有效地减少道路的堵塞，也可以很精准地释放红绿灯间隔的时间，从而使通行效率大大提高。过去基于4G的LTE-V仍无法完全满足车联网所需的低时延、高可靠性等要求,车联网行业尽管前景广阔却发展缓慢。5G技术具有超低时延、广连接和高可靠性特征,可满足车联网数据采集和处理的及时性要求,将推动LTE-V2X标准的演进,车联网行业有望随着5G商用进入快速发展阶段。发挥车路协同的这种优势，要传输车辆的信息、信号，必须要使用5G的技术。车联网是5G下游产值最高、确定性最强的应用场景之一。

对于5G车联网，狭义车联网即V2X车路协同，包括V2V（车与车）、V2I（车与路）、V2P（车与人）。产品形态包括路侧V2X基站（500米一个，视车流量大小）、车载V2X模块、云端数据中心。

全球车联网市场存在两大通信技术标准：DSRC（专用短程通信技术）和C-V2X（基于蜂窝技术的车联网通信）。

DSRC由欧美国家主导，但目前仍存在较大分歧，C-V2X技术我国专利占比超过一半，有望成为车联网未来主流标准。C-V2X能够满足向5G平滑演进需求，5G建设加速有望带动车联网加快落地。

DSRC由欧美国家主导，但目前仍存在较大分歧，C-V2X技术我国专利占比超过一半，有望成为车联网未来主流标准。C-V2X能够满足向5G平滑演进需求，5G建设加速有望带动车联网加快落地。

C-V2X是由3GPP定义的基于蜂窝通信的V2X技术，有望成为全球车联网主流标准。C-V2X包含LTE-D2D的PC5接口和LTE蜂窝网的Uu接口，支持LTE-V2X向5G-V2X平滑演进。其中V2V、V2I、V2P均通过PC5模式，工作于专用频段（5.9GHz）；V2N/V2C通过Uu模式，工作于运营商蜂窝网络频段。如图3大致可以定义为5G车联网 = 5G Uu（蜂窝通信接口） + C-V2X融合组网。

车联网有两部分，如图3所示一部分是和运营商的连接，通过蜂窝基站的Uu接口实现。5G的大带宽和低时延特性可为用户提供一系列娱乐域应用，如OTA系统升级、地图下载/导航、高清视频等。另一部分的C-V2X网络，俗称PC5接口，主要是通过路侧广播来使能自动驾驶和智能交通的规控域应用，像基于高精地图图层、高精定位差分校正值、交通信号灯等信息实现车道级的交通控制和诱导。加上车内各传感器产生的车内网表达数据，整车的自动驾驶和下一代交通模式跃然纸上。

车联网核心是人、车。

人：坐在车里享受移动互联网业务。车：是真正意义上的“以车为本”的车联网业务。

车驾驶需要的安全辅助信息，半自动到自动驾驶需要信息输入和输出；这块业务会给移动通信带来新的特性和新的需求。包括5G里的uRLLC(超高可靠超低时延通信)，5G-V2X等新课题；通常讲的V2X更多的是指这个业务场景。

从车载端来看，车联网 V2X 产业链有四大环节，即网络层、终端层、平台层、 应用层。路侧端主要是路侧 V2X 基站（路侧天线 RSU、边缘计算服务器、其 他传感器如风向传感器，高清摄像头）。C-V2X 产业链涵盖通信芯片模组、终 端设备、整车制造、运营服务四个主要领域，产业链上游主要是通信芯片和模 组模组提供商，产业中游则以终端设备商和整车制造厂商为代表，电信运营商、 测试验证机构、高精地图服务提供商等则共同构成产业下游。其中芯片模组、 RSU、OBU 是车联通信网络建立的重要组成部分。如图 5 所示为中国 V2X 产 业链的部分企业。

车联网模组目前主要来自于移远通信、华为、大唐和高新兴等。在通信芯片，高通、华为均已有量产芯片产品。高通发布支持PC5 单模的9150 LTE-V2X 芯片组。华为推出了支持LTE 和LTE-V2X 的双模通信芯片Balong765。大唐发布了PC5Mode 4 LTE-V2X 自研芯片。移远通信已推出多款C-V2X模组。其中，移远通信和高新兴的V2X模组均基于高通平台。终端层两个关键趋势，即车辆联网设备（T-BOX、OBU）和路侧设备（RSU）渗透率提升，其中V2X有望带来新基建需求，即路侧设备，实现车与路的信息交互。这也是目前国家发布的《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》所要求的和延伸的，实现LTE-v2x在部分高速公路和城市主要道路的覆盖。

路侧设备是车联网建设的必要环节。路侧及车侧终端设备已在示范区、先导区实现出货。包括支持LTE-V2X的OBU和RSU通信终端产品，以及相关的云控管理服务平台、软件开发套件、边缘计算等智能网联产品和解决方案。 

路边单元RSU（Roadsideunit）是车联网“通信网”最重要的基础设施之一，是感知路网特征、道路参与者的信息交换枢纽。RSU（RoadSideUnit）实现了“信号接收”和“发送”功能。其内部核心模块是V2X模组。RSU主要是由通信模组+ARM控制器形成的电路板设计。目前已知的比如东风汽车搭建了端（移动）+管（5G/V2X）+云（调度监控系统）+平台（众创开发）四层架构的5G云控平台。以其园区内的5G/V2X模拟环境为例，智能红绿灯能够与车辆进行通信，智能限速标识能够根据道路情况进行控制，5G平行驾驶调度指控中心可实现车辆实时监控等。华为端到端C-V2X解决方案则由车、路、云三层架构组成。通过RSU（路边通信单元）将毫米波雷达、摄像机和激光雷达等采集到的路况信息反馈给车辆，路侧智能与车上的模组T-Box（车载通信模块）以及云上的自动驾驶&智慧交通应用协同，更好地指导出行。

V2X延申的交通模式以人工智能、网联等技术为触发点，由智慧服务、自动驾驶、5G网联和可换装舱体组成的未来交通工具将是汽车产业转型的重要方向。车联网与综合交通大数据的融合，使得未来真正的自动驾驶成为可能。如图6所示为未来的综合交通大数据模型。

5G 应用市场广泛而庞大，但是车联网是重中之重，是发展之必然。以车联网 为基础的衍生综合交通大数据分析，又会延伸到经济社会数字化转型，涉及线 上化、智能化、云化的社会统计和分析，也与 5G 的发展密不可分。5G 的发展 对生产生活带来的改变是润物细无声的进一步渗透，也是更为精彩和惊喜的转 变。其中，对于半导体行业和电子产业而言，机会只多不少。

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