王世寶

福建技師學(xué)院 福建省福州市 350100

1 引言

隨著人民生活水平和汽車工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車保有量在迅速增長(zhǎng)，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底全國(guó)汽車保有量2.17億輛。伴隨著汽車擁有數(shù)量的增長(zhǎng)，人們的通行安全、出行效率、道路交通擁堵以及環(huán)境污染等問(wèn)題日益嚴(yán)重，影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高。另一方面，隨著全球物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，車輛和交通環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求越來(lái)越高，在這情形的推動(dòng)下，車聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展越來(lái)越快速。移動(dòng)通信技術(shù)憑借其覆蓋廣、全面性、安全可靠等特征在人們的日常生活中發(fā)揮著重要的作用，也因此在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中得以應(yīng)用與發(fā)展。

2 車聯(lián)網(wǎng)的概念

所謂車聯(lián)網(wǎng)是指以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的體系架構(gòu)以及通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車-X（X：車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）之間，進(jìn)行無(wú)線通信和信息交換的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能化交通管理、智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)。

按照車聯(lián)網(wǎng)通訊交互對(duì)象的不同，大致可以分三類：V2V（車輛與車輛之間的通訊）、V2R（車輛與道路的通訊）和V2I（車輛與后臺(tái)設(shè)施的通訊）。按傳輸距離的長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)分類的話，可以分成短距離傳輸和遠(yuǎn)距離傳輸。短距離傳輸主要在V2V和V2R場(chǎng)景中應(yīng)用，遠(yuǎn)距離傳輸主要在V2I場(chǎng)景中應(yīng)用。移動(dòng)通信技術(shù)主要在遠(yuǎn)距離傳輸、V2I場(chǎng)景中使用。

3 移動(dòng)通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的發(fā)展

我國(guó)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋區(qū)域廣、可靠性高、互聯(lián)能力強(qiáng)、成本低的優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，不斷提高的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道的寬帶化能力為車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了扎實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中起著舉足輕重的作用。

目前，有關(guān)車聯(lián)網(wǎng)的研究試驗(yàn)主要建立在4G移動(dòng)通信技術(shù)提供的無(wú)線信道多元化資源的基礎(chǔ)上。雖然4G移動(dòng)通信技術(shù)與之前的2/3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比較有很大的改進(jìn)，但它所具有的帶寬速率、吞吐量和時(shí)延要求還無(wú)法滿足復(fù)雜龐大的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的要求，因?yàn)?，根?jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，未來(lái)的無(wú)人駕駛汽車，每輛車每小時(shí)需要處理的數(shù)據(jù)量將達(dá)到100GB以上。而且4G網(wǎng)絡(luò)自身還存在一些問(wèn)題，如功耗較大、部署困難、硬件過(guò)于復(fù)雜、設(shè)備成本較高，在此情況下，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

4 5G相較4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2015年6月24日，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)正式公布5G技術(shù)的名稱為IMT-2020。它是第五代移動(dòng)電話通信標(biāo)準(zhǔn)，目前各國(guó)都在進(jìn)行5G標(biāo)準(zhǔn)研究工作，計(jì)劃于2020年底前完成標(biāo)準(zhǔn)制定。當(dāng)下，全球爭(zhēng)相加快實(shí)現(xiàn)5G商用的步伐，5G商用極有可能在2019年年中就全面落地。

與目前廣泛使用的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比較，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）高速率：5G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率將達(dá)到10Gbps以上，用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbps-1Gbps，可擁有移動(dòng)高清、VR/AR、及時(shí)全息投影等暢快體驗(yàn)；

（2）低延時(shí)：網(wǎng)絡(luò)延遲小于1ms，遠(yuǎn)低于4G時(shí)代的50ms，滿足車聯(lián)網(wǎng)對(duì)時(shí)延的嚴(yán)格要求；

（3）海量鏈接：5G網(wǎng)絡(luò)可以使每平方公里內(nèi)相關(guān)車載設(shè)備連接數(shù)量達(dá)100萬(wàn)臺(tái)，滿足車載互聯(lián)的需求，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，其鏈接能力大大提升；

（4）與4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信具有更高的可靠性、安全性、靈活性的特征，具有更強(qiáng)的頻譜管理機(jī)制，在改善頻譜效率的同時(shí)還降低了成本。

因此，5G網(wǎng)絡(luò)可以說(shuō)是4G的延伸優(yōu)化，但5G并不僅僅是一種無(wú)線接入技術(shù)，而是真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。它不是獨(dú)立存在的，而是能夠和當(dāng)代蜂窩系統(tǒng)及WIFI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行融合，是多種技術(shù)的結(jié)合，包括2/3G、LTE、LTE-A、Wi-Fi、M2M等等?？傮w來(lái)說(shuō)，5G對(duì)比4G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)能效提升超過(guò)百倍，網(wǎng)絡(luò)性能實(shí)現(xiàn)了大幅提升，可以算是真正開啟車聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。

5 基于5G技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景

隨著車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，5G技術(shù)的快速發(fā)展成熟，憑借著5G的高傳輸速率、低時(shí)延、高穩(wěn)定性能、靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等特點(diǎn)，以5G為基礎(chǔ)的車聯(lián)網(wǎng)在近年來(lái)發(fā)展越來(lái)越迅速。在車聯(lián)網(wǎng)中主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：

5.1 無(wú)人駕駛汽車技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)具有的超可靠、低時(shí)延的特點(diǎn)，使其能夠自動(dòng)跟車進(jìn)行互動(dòng)，具有交互式的感知，從而給無(wú)人駕駛技術(shù)提供可靠的支持。自動(dòng)駕駛里的一些場(chǎng)景，比如自動(dòng)超車，協(xié)作式避免碰撞，行駛中車輛編隊(duì)等，都需要5G技術(shù)中的高可靠性和低延時(shí)性作保證。

5.2 交通路況管理優(yōu)化

在道路交通管理方面，5G網(wǎng)絡(luò)的高傳輸速率可以實(shí)時(shí)報(bào)告道路交通路況，實(shí)現(xiàn)路段上的收費(fèi)站、監(jiān)控設(shè)備、電子公告欄等系統(tǒng)的智能運(yùn)作?？梢詫?shí)時(shí)收集車輛、路況和天氣等信息，在車輛間進(jìn)行信息交互，智能選擇最優(yōu)路段進(jìn)行行駛，使車輛做出正確、迅速的反應(yīng)，大大減少交通擁堵情況的發(fā)生。

5.3 車載系統(tǒng)更豐富智能化

車載系統(tǒng)是車聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，是用戶獲取信息并實(shí)現(xiàn)交互的一種方式。在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下，用戶可以在車上享受更多的車載終端服務(wù)，而開發(fā)商也能根據(jù)用戶需求開發(fā)更多的應(yīng)用，豐富車上生活。5G的高帶寬、低時(shí)延可以滿足車內(nèi)乘客對(duì)AR/VR、游戲、電影、移動(dòng)辦公等車載信息娛樂(lè)的需求，還能提供高精度地圖，使車載導(dǎo)航的精確度得到極大地提高。

5.4 完善應(yīng)急救援系統(tǒng)

車上安裝操作系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，如果遇到緊急突發(fā)的事件，可以及時(shí)通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行消息互傳。應(yīng)用5G技術(shù)與云終端將消息發(fā)送到救援中心，救援中心可以迅速根據(jù)消息進(jìn)行定位，分析周邊路況，及時(shí)通知附近的車輛避免進(jìn)入事故區(qū)，同時(shí)傳遞相關(guān)信息給救援人員，使救援更加精準(zhǔn)、快速，大大減少事故造成的損失。

5.5 自然災(zāi)害場(chǎng)景的應(yīng)急應(yīng)用

目前的通信基礎(chǔ)設(shè)施，如果因地震、洪澇、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害遭到破壞，是無(wú)法為車載單元提供通信服務(wù)的，但5G車載單元不同，它可以在基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞的情況下，通過(guò)單跳或多跳的D2D（設(shè)備到設(shè)備通信）方式與其他5G車載單元實(shí)現(xiàn)通訊，它也可以作為通信中繼，與附近的5G車載終端交互信息，從而給行駛在路上的駕駛?cè)撕统丝突蛘郎?zhǔn)備駕乘車輛離開的人們傳遞信息，提高人們安全撤離的可能性，大大降低自然災(zāi)害造成的損失。

6 車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)中最有發(fā)展前景的應(yīng)用領(lǐng)域，至今經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，但其發(fā)展進(jìn)程較為緩慢，這是有許多客觀原因引起的。分析來(lái)看，目前主要面臨以下幾個(gè)問(wèn)題的挑戰(zhàn)：

一是相關(guān)部門間溝通協(xié)作需要不斷深入。車聯(lián)網(wǎng)涉及汽車、信息通信、智能終端、公共企業(yè)、發(fā)展改革、交通管理等多個(gè)行業(yè)，需要多個(gè)領(lǐng)域的政府部門、產(chǎn)業(yè)鏈之間積極合作、協(xié)同配合，才能促使該技術(shù)快速平穩(wěn)地發(fā)展。

二是車聯(lián)網(wǎng)的普及率低。雖然目前車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有較大的市場(chǎng)空間，但是由于汽車行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)交通管理部門的重視度不夠，用戶的需求沒(méi)有被調(diào)動(dòng)，目前發(fā)展研究的車聯(lián)網(wǎng)，在功能上比較簡(jiǎn)單，還沒(méi)有達(dá)到智能化的水準(zhǔn)，普及率、滲透率較低；

三是汽車行業(yè)車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究者的積極性有待提升，核心技術(shù)有待突破。目前高端傳感器、新型汽車電子、車載操作系統(tǒng)等處于高端環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)力不是很強(qiáng)，需要政府和行業(yè)共同的支持和關(guān)注，做好技術(shù)布局，進(jìn)一步提高、加快技術(shù)研究的步伐，加大創(chuàng)新力度，加強(qiáng)核心技術(shù)的積累發(fā)展。

四是安全方面存在隱患。車聯(lián)網(wǎng)的安全防護(hù)系統(tǒng)、安全管理制度還不夠完善，數(shù)據(jù)安全和用戶個(gè)人隱私保護(hù)方面仍存在較大隱患，特別是對(duì)駕駛操作控制行為有影響的安全問(wèn)題亟需進(jìn)一步的研究解決。

五是運(yùn)營(yíng)及盈利模式復(fù)雜。我們提倡發(fā)展的多元化，但是如果沒(méi)有一個(gè)突出的核心，那么多元化也無(wú)從談起。特別是目前車聯(lián)網(wǎng)研發(fā)初期，建議國(guó)家及行業(yè)間有相關(guān)政策支持，有絕對(duì)核心的引導(dǎo)，使運(yùn)營(yíng)及盈利模式集中化，促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，積極推動(dòng)消費(fèi)需求。

7 結(jié)語(yǔ)

車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)對(duì)汽車、交通、通信等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，對(duì)環(huán)境保護(hù)，乃至對(duì)人類發(fā)展具有重要意義。同時(shí)，5G時(shí)代快速跑近，讓車聯(lián)網(wǎng)看到真正實(shí)現(xiàn)的曙光，其5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將滿足車聯(lián)網(wǎng)高傳輸速率和處理大容量數(shù)據(jù)的需求，大大提高車載導(dǎo)航的精確度，減少交通事故。但車聯(lián)網(wǎng)正處在研究和發(fā)展階段，需要各方協(xié)同配合才能有更快的發(fā)展，同時(shí)還面臨著技術(shù)、安全、推廣普及等多方面的挑戰(zhàn)，亟需今后進(jìn)一步的關(guān)注、探討、研究和解決。

相信，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展成熟，以及車聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題的逐漸關(guān)注并解決，車聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展將朝著更快速、更智能化、更便捷和更安全的方向發(fā)展，最終將融入新時(shí)代并成為我們生活中重要的一部分。