5G车联网应用探讨

黄伟如

摘 要 5G将渗透到未来社会的各个领域，以车联网为代表等新型应用的发展将逐步构建基于5G网络的全方位、多元化的信息生态系统。本文基于5G应用场景及技术发展，分析车联网的业务应用需求，进一步重点探讨未来基于5G网络的车联网应用场景及应用方案。

关键词 5G;车联网;应用

引言

当前，全球信息技术革命正在引领新一轮产业变革，信息通信技术创新和跨界融合速度不断加快，新应用、新业态、新模式大量涌现。移动通信技术由4G迈向5G，将大幅提升移动互联网用户业务体验，并将开启物物相连、泛在感知的互联时代。5G不仅能提供更极致的体验和更大的容量，也将开启物联网时代，并渗透进至各个行业，与大数据、云计算、人工智能，开启万物互联、产业智联、跨产业融合创新的新时代。

15G应用场景

国际电信联盟（ITU）发布的IMT-2020（5G）愿景建议书指出5G将支持增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大类应用场景，前者主要面向移动互联网应用，后两个则主要针对物联网及行业应用。

25G技术进展

2.1 关键能力指标

为了满足多样化场景的极致业务需求，5G需满足主要关键能力指标包括：下行和上行峰值速率分别达到20Gbps和10Gbps，用户体验速率达到0.1～1Gbps，流量密度达到10Mbps/m2，连接数密度达到100万/平方公里，时延达到毫秒量级，频谱效率比4G提高3～5倍，网络能效比4G提升100倍，并支持500公里/小时的移动速度。

2.2 5G标准进展

ITU重点开展5G需求愿景、技术趋势和频谱方案的研究。ITU已确定并对外发布了IMT-2020工作计划，主要内容包括：2015年中完成愿景、需求和技术趋势研究并启动5G国际标准制定;2016年初开展5G技术性能需求和评估方法研究;2017年底启动5G候选技术征集;2018年底启动5G技术评估及标准化;到2020年底5G技术应具备商用能力。

3GPP 5G标准主要包含R14、R15、R16。R14主要开展无线和网络技术的预研工作。R15是第一个5G标准版本，已在2018年6月完成，主要满足市场初期商用需求。R16满足ITU定义的5G所有需求，计划于2020年完成。

国内5G研究已正式启动。2013年工信部、发改委和科技部推动成立IMT-2020（5G）推进组，全方位推进5G研发。在推进组的组织下我国在5G需求、技术领域取得了一系列研究成果，有力推动了全球5G技术、标准的发展。我国先明确5G技术路线及核心关键技术，并已发布5G无线和网络技术架构。

2.3 5G关键技术

新空口是5G主要的技术演进方向。结合国际频谱规划，5G应当包含工作在6GHz以下频段的低频新空口以及工作在6GHz以上频段的高频新空口。低频段主要满足大覆盖、高移动性场景下的用户体验和海量设备连接。高频段用来满足热点区域极高速率和系统容量需求。5G新空口将采用全新的空口设计，引入大规模天线、新波形、新型多址等先进技术。

5G系统需要在无线接入、核心控制、数据转发处理和服务编排管理等多个层面进行技术创新，主要包括：网络切片、控制和转发、移動边缘计算、新型移动性管理和连接管理、网络能力开放和多连接等新技术。

3车联网应用方案探讨

3.1 应用需求分析

伴随着人口的聚集、物流运输等需求的日益增长，交通安全的需求、效益的提升成为越来越突出的焦点。受益于云计算、大数据、智能驾驶、物联网、5G新一代通信技术等方面的快速发展，交通也将演进到智慧交通。车联网系统将人、车、路三者综合起来考虑。综合运用了信息技术、传输技术、传感技术、卫星导航与定位技术、电子控制技术、计算机处理技术及交通工程技术等，从而使人、车、路发挥协同效应，提高运输效率，保障交通安全。

在车联网系统中，围绕车的连接和应用成为非常重要的一个部分，同时得益于通信传输技术的快速发展和无线蜂窝通信大带宽、低时延、高可靠等特性，使得车联网应用从实验室走向商用，并促进了智慧交通的实现。

2018年中国国际经济交流中心国经咨询有限公司发布的《中国车联网产业发展研究》白皮书预测，2020年全球车联网V2X市场规模将突破6140亿元，中国市场将达到2000亿元，3亿存量车市场需要互联网连接。

3.2 应用场景探讨

车联网的应用主要可分为五类：辅助驾驶、自动驾驶、远程驾驶、信息管理、信息娱乐。其中辅助驾驶、自动驾驶和远程驾驶，深度参与车辆本身的控制，对于网络的连接可靠性、时延和带宽保障等都提出了较高的要求，这些应用将依赖于5G才能较好地实现。传统的信息管理和信息娱乐等应用，主要体现为大带宽，可基于当前的通信技术同步演进。

自动驾驶：包含环境感知、行为决策、路径规划和运动控制等几大部分。伴随新一代5G技术的发展，实现信息的实时共享和交互，将有助于准确高效的决策和规划，有助于自动驾驶技术的成熟。车辆编队是自动驾驶的一种典型应用，通过无线通信等方式实时控制车辆队形、速度等，有效提升能源效率和公路的使用率，将在物流运输方面产生明显的经济效益。

远程驾驶：通过可靠的无线通信网络，实现驾驶员和车辆的分离，实现车辆的远程管理和必要情况下的远程干预接管等功能;对自动驾驶功能进行备份和补充，从而加速自动驾驶的商用;该应用将在园区巴士、危险作业场景、智能物流机器人等领域率先验证和商用。

信息服务：信息服务总体可以分为传统的定位互动服务，车载信息娱乐系统以及自动驾驶状态下高精度地图的更新等服务，通过无线网络连接车身的总线系统和互联网服务，提升车辆智能化、服务多样化水平。

4总结与展望

车联网是汽车、5G技术、信息通信、电子、交通工程和交通管理等多行业深度融合的新型产业形态。随着5G技术的发展及网络建设，车联网技术将不断创新，将有助于构建“人-车-路-云”协同的车联网产业生态体系，同时也有利于5G在我国的部署应用。

参考文献

[1] 朱红芳， 5G技术及其在车联网中的应用浅析[J]. 汽车维护与修理，2018（17）：68-73.

[2] 高云桐，车联网在5G网络环境下的发展趋势及应用探究[J].电脑知识与技术， 2016， 12（23）：24-26.