基于5G技术车联网的发展趋势及应用前景分析

王世宝

福建技师学院 福建省福州市 350100

1 引言

随着人民生活水平和汽车工业技术的不断发展，汽车保有量在迅速增长，有关数据统计，截至2017年底全国汽车保有量2.17亿辆。伴随着汽车拥有数量的增长，人们的通行安全、出行效率、道路交通拥堵以及环境污染等问题日益严重，影响着社会经济的发展和人们生活质量的提高。另一方面，随着全球物联网和移动互联网的迅速发展，车辆和交通环境对网络的要求越来越高，在这情形的推动下，车联网的研究和发展越来越快速。移动通信技术凭借其覆盖广、全面性、安全可靠等特征在人们的日常生活中发挥着重要的作用，也因此在车联网技术中得以应用与发展。

2 车联网的概念

所谓车联网是指以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的体系架构以及通信协议和数据交互标准，在车-X（X：车、路、行人及互联网等）之间，进行无线通信和信息交换的系统网络，实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。

按照车联网通讯交互对象的不同，大致可以分三类：V2V（车辆与车辆之间的通讯）、V2R（车辆与道路的通讯）和V2I（车辆与后台设施的通讯）。按传输距离的长远来分类的话，可以分成短距离传输和远距离传输。短距离传输主要在V2V和V2R场景中应用，远距离传输主要在V2I场景中应用。移动通信技术主要在远距离传输、V2I场景中使用。

3 移动通信技术在车联网中的发展

我国的移动通信网络具有覆盖区域广、可靠性高、互联能力强、成本低的优势，随着技术不断进步，不断提高的无线数据传输通道的宽带化能力为车联网的发展提供了扎实的网络基础，在车联网应用中起着举足轻重的作用。

目前，有关车联网的研究试验主要建立在4G移动通信技术提供的无线信道多元化资源的基础上。虽然4G移动通信技术与之前的2/3G网络技术相比较有很大的改进，但它所具有的带宽速率、吞吐量和时延要求还无法满足复杂庞大的车联网技术的要求，因为，根据有关数据计算，未来的无人驾驶汽车，每辆车每小时需要处理的数据量将达到100GB以上。而且4G网络自身还存在一些问题，如功耗较大、部署困难、硬件过于复杂、设备成本较高，在此情况下，5G网络技术应运而生。

4 5G相较4G网络技术的优势

2015年6月24日，国际电信联盟(ITU)正式公布5G技术的名称为IMT-2020。它是第五代移动电话通信标准，目前各国都在进行5G标准研究工作，计划于2020年底前完成标准制定。当下，全球争相加快实现5G商用的步伐，5G商用极有可能在2019年年中就全面落地。

与目前广泛使用的4G网络技术相比较，5G网络技术主要有以下几方面的优势：

（1）高速率：5G网络的峰值速率将达到10Gbps以上，用户体验速率达到100Mbps-1Gbps，可拥有移动高清、VR/AR、及时全息投影等畅快体验；

（2）低延时：网络延迟小于1ms，远低于4G时代的50ms，满足车联网对时延的严格要求；

（3）海量链接：5G网络可以使每平方公里内相关车载设备连接数量达100万台，满足车载互联的需求，与4G网络相比，其链接能力大大提升；

（4）与4G网络技术相比，5G网络的数据通信具有更高的可靠性、安全性、灵活性的特征，具有更强的频谱管理机制，在改善频谱效率的同时还降低了成本。

因此，5G网络可以说是4G的延伸优化，但5G并不仅仅是一种无线接入技术，而是真正意义上的融合网络。它不是独立存在的，而是能够和当代蜂窝系统及WIFI标准进行融合，是多种技术的结合，包括2/3G、LTE、LTE-A、Wi-Fi、M2M等等。总体来说，5G对比4G网络，网络能效提升超过百倍，网络性能实现了大幅提升，可以算是真正开启车联网的时代。

5 基于5G技术车联网的应用场景

随着车联网产业的不断壮大，5G技术的快速发展成熟，凭借着5G的高传输速率、低时延、高稳定性能、灵活的网络架构等特点，以5G为基础的车联网在近年来发展越来越迅速。在车联网中主要有以下几个方面的应用：

5.1 无人驾驶汽车技术

5G网络具有的超可靠、低时延的特点，使其能够自动跟车进行互动，具有交互式的感知，从而给无人驾驶技术提供可靠的支持。自动驾驶里的一些场景，比如自动超车，协作式避免碰撞，行驶中车辆编队等，都需要5G技术中的高可靠性和低延时性作保证。

5.2 交通路况管理优化

在道路交通管理方面，5G网络的高传输速率可以实时报告道路交通路况，实现路段上的收费站、监控设备、电子公告栏等系统的智能运作。可以实时收集车辆、路况和天气等信息，在车辆间进行信息交互，智能选择最优路段进行行驶，使车辆做出正确、迅速的反应，大大减少交通拥堵情况的发生。

5.3 车载系统更丰富智能化

车载系统是车联网的一个重要节点，是用户获取信息并实现交互的一种方式。在5G网络的支持下，用户可以在车上享受更多的车载终端服务，而开发商也能根据用户需求开发更多的应用，丰富车上生活。5G的高带宽、低时延可以满足车内乘客对AR/VR、游戏、电影、移动办公等车载信息娱乐的需求，还能提供高精度地图，使车载导航的精确度得到极大地提高。

5.4 完善应急救援系统

车上安装操作系统和定位系统，如果遇到紧急突发的事件，可以及时通过车联网设备进行消息互传。应用5G技术与云终端将消息发送到救援中心，救援中心可以迅速根据消息进行定位，分析周边路况，及时通知附近的车辆避免进入事故区，同时传递相关信息给救援人员，使救援更加精准、快速，大大减少事故造成的损失。

5.5 自然灾害场景的应急应用

目前的通信基础设施，如果因地震、洪涝、台风等自然灾害遭到破坏，是无法为车载单元提供通信服务的，但5G车载单元不同，它可以在基础设施遭到破坏的情况下，通过单跳或多跳的D2D（设备到设备通信）方式与其他5G车载单元实现通讯，它也可以作为通信中继，与附近的5G车载终端交互信息，从而给行驶在路上的驾驶人和乘客或正准备驾乘车辆离开的人们传递信息，提高人们安全撤离的可能性，大大降低自然灾害造成的损失。

6 车联网发展面临的挑战

车联网是物联网中最有发展前景的应用领域，至今经历了较长时间的发展，但其发展进程较为缓慢，这是有许多客观原因引起的。分析来看，目前主要面临以下几个问题的挑战：

一是相关部门间沟通协作需要不断深入。车联网涉及汽车、信息通信、智能终端、公共企业、发展改革、交通管理等多个行业，需要多个领域的政府部门、产业链之间积极合作、协同配合，才能促使该技术快速平稳地发展。

二是车联网的普及率低。虽然目前车联网技术有较大的市场空间，但是由于汽车行业没有统一的规范标准，相关交通管理部门的重视度不够，用户的需求没有被调动，目前发展研究的车联网，在功能上比较简单，还没有达到智能化的水准，普及率、渗透率较低；

三是汽车行业车联网的技术研究者的积极性有待提升，核心技术有待突破。目前高端传感器、新型汽车电子、车载操作系统等处于高端环节的产业链的研发力不是很强，需要政府和行业共同的支持和关注，做好技术布局，进一步提高、加快技术研究的步伐，加大创新力度，加强核心技术的积累发展。

四是安全方面存在隐患。车联网的安全防护系统、安全管理制度还不够完善，数据安全和用户个人隐私保护方面仍存在较大隐患，特别是对驾驶操作控制行为有影响的安全问题亟需进一步的研究解决。

五是运营及盈利模式复杂。我们提倡发展的多元化，但是如果没有一个突出的核心，那么多元化也无从谈起。特别是目前车联网研发初期，建议国家及行业间有相关政策支持，有绝对核心的引导，使运营及盈利模式集中化，促进车联网技术的快速发展，积极推动消费需求。

7 结语

车联网的出现对汽车、交通、通信等相关产业，对环境保护，乃至对人类发展具有重要意义。同时，5G时代快速跑近，让车联网看到真正实现的曙光，其5G网络技术将满足车联网高传输速率和处理大容量数据的需求，大大提高车载导航的精确度，减少交通事故。但车联网正处在研究和发展阶段，需要各方协同配合才能有更快的发展，同时还面临着技术、安全、推广普及等多方面的挑战，亟需今后进一步的关注、探讨、研究和解决。

相信，随着5G网络的快速发展成熟，以及车联网问题的逐渐关注并解决，车联网的研究和发展将朝着更快速、更智能化、更便捷和更安全的方向发展，最终将融入新时代并成为我们生活中重要的一部分。