2020年07月20日 | 5G车载终端的特性及应用

引言

5G 即第五代移动通信系统，是 4G 系统的延伸。5G 不仅仅是一种比当前 4G 移动通信技术更快的技术。如果说 4G 通信技术创造了智能设备的连接，5G 则是连接包括汽车在内的万物互联的核心技术。

5G 网络主要有三大特点：高速率，5G 通信技术的传输速率峰值可达到 10Gbps 以上，可以使高清视频、虚拟现实、增强现实、全息投影等技术完美应用于生活中。低延时，5G 的网络延时将会低于 1ms，可以满足车联网、无人驾驶等场景对时延的严格要求。大容量，5G 网络将实现每一平方公里，可以支撑 100 万个移动终端，将形成更广阔和开放的物联网、车联网，真正实现万物互联。

5G 车载终端的特性

5G 移动通信融合了基于 OFDM 优化的波形和多址接入、毫米波、全双工技术、波束赋形技术、多天线技术、频谱共享、超密集异构网络、网络切片、D2D、边缘计算等关键技术，将全面提升当前通信系统的整体性能。基于 5G 技术的车载终端，将会具备如下特点：

1、超低时延和高可靠性：

5G 技术中的网络切片技术可以让运营商基于一个硬件基础设施切分出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片从终端设备到接入网到传输网再到核心网在逻辑上隔离，适配各种类型服务的不同特征需求，保证从核心网到接入网，包括终端等环节，能动态、实时、有效地分配网络资源，从而保证质量、时延、速度、带宽等方面的性能。

移动边缘计算的主要技术特征之一为低时延，这就使得移动边缘计算可以支持对时延要求最为苛刻的业务类型，这也意味着移动边缘计算是超低时延切片中的关键技术。随着移动边缘计算的应用，网络切片技术的内涵将由单纯地切分出多个虚拟的端到端网络扩充到不同高要求时延下的切分出虚拟的端到端网络，这有助于 5G 网络切片技术的发展。

要满足低时延和高可靠性，一方面需要大幅度降低空口传输时延，另一方面要尽可能减少转发节点，缩短源到目的节点之间的“距离”。

2、提高频谱利用率：

无线传输增加传输速率通常有两种方式，增加频谱利用率和增加带宽，在频谱资源有限的情况下，通过增加频谱利用率的方式是最有效的。以下有三种技术在 5G 中可以实现增加频谱利用率：D2D 通信、全双工通信、认知无线电。

3、毫米波提供更加优异的通信质量：

5G 技术下车与车的通信距离最大可达 1000m，可以保障车与车之间连续不间断的通信需求；可提供高速的上下行传输速率，最大传输速率可达 1Gbit/s,使得车载终端可以实现高质量的音视频通信；可支持速度更快的车辆通信，车辆最大的行驶速度约为 350km/h。

5G 车载终端的应用

随着车辆、交通对网络的要求越来越高，5G 以丰富的网络架构可以满足多种多样的应用场景和需求。

下面是 5G 技术车载终端的应用场景：

1、ADAS（高级驾驶辅助系统）与自动驾驶

我们可以想象，在今后的应用中，搭载了 5G 技术车载终端的车辆可以达到近实时的高清视频同传，让自动驾驶车辆可以通过通信信道彼此共享信息，可以检测隐藏的威胁，扩大自动驾驶感知范围，能预见接下来会发生什么，此时汽车显示屏上会提示前方有车辆，并启动减速和转向，安全通过，从而进一步提升自动驾驶的安全性、效率和舒适性；而当汽车行驶于网络拥塞区域（比如演唱会、体育场附近），可以通过 5G 网络切片技术来优先保障汽车通信的高速率和低时延性能；另外，5G 核心网控制面与数据面彻底分离，令网络部署更加灵活，从而可以进行分布式边缘计算部署，将更多的数据计算和存储部署在接近数据源的地方，一些数据不必再经过网络到达云端处理，从而降低时延和网络负荷，也提升了数据安全性和隐私性。这对于有着超低时延要求、超大数据处理和超大存储量的自动驾驶领域而言，重要性是不言而喻的。未来对于靠近车辆的移动通信设备，如基站、路边单元等或均将部署车联网的边缘计算，来完成本地端的数据处理、加密和决策，并提供实时、高可靠的通信能力。

2、车辆及交通信息管理

5G 车载终端可以通过收集车辆状况、交通环境、道路预警和天气等信息，通过结合导航数据，进行数据分析。可以使车辆能实时了解一段时间内的当前路况以及各个路段的状况。通过低延时和高速率的 5G 网络，将各个道路上的交通信号灯、加油站、高速收费站、停车场、监控等系统与车辆建立连接，有效地加快行驶效率，缓解交通拥堵。

3、信息娱乐系统

在 5G 时代，随着车辆智能化，联网化的程度越来越高，并且随着自动驾驶技术不断提升，人们将会越来越少的介入驾驶，因此今后人们对于车辆的信息娱乐系统的需求将会越来越大，车辆也不仅仅只是中控台一块屏幕，可能挡风玻璃、后视镜等都会是可视化的屏幕，也可能配合虚拟现实和增强现实技术，依托 5G 技术强大的网络性能，人们在车内不管是看电视、看电影、玩游戏、办公、视频会议，也都会更加的随心所欲。

4、应急救援系统

5G 时代的车载终端搭载的定位系统会有很大不同，可以将几乎所有物体的信息定位在道路上，并且可以精确定位。通过预测驾驶路线，还有助于驾驶更安全。今后的车内还可以通过 5G 网络将监控车辆和监控车辆识别的周围物体的实时变化上传到地图。这样就可以相互知道彼此的位置。如果发生了紧急的事故可以通过车载系统进行传递消息。救援中心可以快速定位事发地点，并对周围路况进行分析，通知附近车辆，进行交通疏导，合理避开事故区。使救援人员可以快速，准确的实施救援，减少事故发生所造成的人员伤亡及社会影响。

5G 车载终端的展望

近年来汽车行业发生了翻天覆地的变化，智能化程度越来越高。传统车企如奥迪、丰田、奔驰、福特、宝马等汽车巨头和传统汽车电子供应商如博世、德尔福、电装等，均选择了更具实用性的车载终端技术路线。主要采用常规的雷达、图像处理单元、传感器等对周边环境进行识别和感知，通过基于车联网的协同式辅助驾驶技术进行智能信息交互，实现更加智能的路线规划、危险识别等，并且更加注重机电一体化系统动力学及控制技术的研发，有着低成本的优势，便于大规模推广应用，更加注重实用性与安全性。

现在许多新型汽车企业（如特斯拉、蔚来等）、互联网企业（如谷歌、百度、阿里、腾讯等）和电子消费企业（如华为、苹果等）都加入到汽车的产业链中，他们更加注重通过强大的数据分析能力、网络技术、AI 智能等优势，更好的实现汽车与万物的互联，未来会出现更多的融合模式，发挥各自的长处，共同构建新的汽车生态体系。

车载终端的发展，需要各方协同配合才能有更快的发展，同时当应用在车联网的实际场景中还面临着政策法规、运营方式、安全防护、推广普及等多方面的挑战，随着 5G 网络的快速发展，这一切都将会在产业的共同努力下探索和解决。

结束语

5G 技术满足了车联网应用所需要的高传输速度、低时延高可靠的需求，应用场景会更加的广泛。5G 车联网需要通信、汽车等相关产业共同努力，协同配合研究。使得人们未来的生活更加的舒适、便捷、高效。