5G應用之車聯網

5G全稱第五代移動通信技術（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation）它是最新的一代蜂窩移動通信技術，在這種網絡中，供應商覆蓋的服務區域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區域。5G的運行速度幾乎可達到100Mbit/s，幾乎是4G的一百倍，相比4G而言，5G從以通信技術為中心轉向用戶中心。5G技術有以下趨勢及技術特點：1．無線網絡向天線陣列化、非正交、組網密集化發展；2．網絡功能云；3．承載網絡彈性化 ；4．E2E網絡切片化；5．AI賦能5G網絡；6．運維自動化。其中，系統協同化，智能化水平提升，表現為多用戶，多點，多天線，多攝取的協同組網，以及網絡間靈活地自動調整。具有高速率（eMBB）、低時延（uRLLC）、大連接（Mmtc）的特點。

峰值速率需要達到Gbit/s的標準，以滿足高清視頻，虛擬現實等大數據量傳輸。空中接口時延水平需要在1ms左右，可以滿足自動駕駛，遠程醫療等實時應用。超大網絡容量，提供千億設備的連接能力，滿足物聯網通信，助力車聯網、自動駕駛等的發展。如圖1，根據不同領域的主要難點和需求點，應用特點趨向也不同。在娛樂體驗方面有5G+超高清視頻、5G+AR/VR+云，在制造業有智能電網、智能制造，在高級應用場景有車聯網、智慧安防、遠程醫療、遠程教育。

在整個發展進程中，因5G頻段更高、單基站覆蓋范圍更小的特點，需要建設更多的基站，基于成本和周期的考慮，基站建設將先為與4G結合的NSA然后再逐漸變為SA。也因此，雖然車聯網和智慧醫療在5G應用前景更為令人矚目，但是基于5G建設的進程所限，實際上5G的應用發展仍然將從個人應用開始，從社交網絡、家庭娛樂到云AR/VR，到個人AI輔助為大規模應用起點，到后期5G的規模覆蓋后為車聯網、智慧醫療、智能制造提供足夠的場景測試積累，這些應用才會逐步規模化地迅猛發展起來。

對于5G的應用，工信部長苗圩認為是二八分布，20%用于人和人之間的通訊，80%可能用于物和物之間的通訊。大規模的商用還是要隨著網絡的不斷完善，需要運營商在全國范圍內把5G的基站先建立起來，為大規模的商用提供基礎和條件。5G 最大的應用是移動狀態的物聯網，而移動物聯網最大的市場可能是車聯網。在推動無人駕駛汽車的開發方面，必須要涉及人和車、車和車、車和路之間的通訊。車始終處在移動的狀態，所以一定要用到移動的網絡通信。從公路上加快推動數字化、智能化的改造開始，把道路的一些標識、管理規則、紅綠燈等，都通過智能化的改造固化下來。如圖2所示，未來在汽車上會有一個通訊接受裝置來識別紅綠黃交通信號燈，進而可以在紅綠燈上裝上攝像頭，可以看到所有車輛路過的速度、甚至是該車的駕駛習慣，這樣可以有效地減少道路的堵塞，也可以很精準地釋放紅綠燈間隔的時間，從而使通行效率大大提高。過去基于4G的LTE-V仍無法完全滿足車聯網所需的低時延、高可靠性等要求,車聯網行業盡管前景廣闊卻發展緩慢。5G技術具有超低時延、廣連接和高可靠性特征,可滿足車聯網數據采集和處理的及時性要求,將推動LTE-V2X標準的演進,車聯網行業有望隨著5G商用進入快速發展階段。發揮車路協同的這種優勢，要傳輸車輛的信息、信號，必須要使用5G的技術。車聯網是5G下游產值最高、確定性最強的應用場景之一。

對于5G車聯網，狹義車聯網即V2X車路協同，包括V2V（車與車）、V2I（車與路）、V2P（車與人）。產品形態包括路側V2X基站（500米一個，視車流量大小）、車載V2X模塊、云端數據中心。

全球車聯網市場存在兩大通信技術標準：DSRC（專用短程通信技術）和C-V2X（基于蜂窩技術的車聯網通信）。

DSRC由歐美國家主導，但目前仍存在較大分歧，C-V2X技術我國專利占比超過一半，有望成為車聯網未來主流標準。C-V2X能夠滿足向5G平滑演進需求，5G建設加速有望帶動車聯網加快落地。

DSRC由歐美國家主導，但目前仍存在較大分歧，C-V2X技術我國專利占比超過一半，有望成為車聯網未來主流標準。C-V2X能夠滿足向5G平滑演進需求，5G建設加速有望帶動車聯網加快落地。

C-V2X是由3GPP定義的基于蜂窩通信的V2X技術，有望成為全球車聯網主流標準。C-V2X包含LTE-D2D的PC5接口和LTE蜂窩網的Uu接口，支持LTE-V2X向5G-V2X平滑演進。其中V2V、V2I、V2P均通過PC5模式，工作于專用頻段（5.9GHz）；V2N/V2C通過Uu模式，工作于運營商蜂窩網絡頻段。如圖3大致可以定義為5G車聯網 = 5G Uu（蜂窩通信接口） + C-V2X融合組網。

車聯網有兩部分，如圖3所示一部分是和運營商的連接，通過蜂窩基站的Uu接口實現。5G的大帶寬和低時延特性可為用戶提供一系列娛樂域應用，如OTA系統升級、地圖下載/導航、高清視頻等。另一部分的C-V2X網絡，俗稱PC5接口，主要是通過路側廣播來使能自動駕駛和智能交通的規控域應用，像基于高精地圖圖層、高精定位差分校正值、交通信號燈等信息實現車道級的交通控制和誘導。加上車內各傳感器產生的車內網表達數據，整車的自動駕駛和下一代交通模式躍然紙上。

車聯網核心是人、車。

人：坐在車里享受移動互聯網業務。車：是真正意義上的“以車為本”的車聯網業務。

車駕駛需要的安全輔助信息，半自動到自動駕駛需要信息輸入和輸出；這塊業務會給移動通信帶來新的特性和新的需求。包括5G里的uRLLC(超高可靠超低時延通信)，5G-V2X等新課題；通常講的V2X更多的是指這個業務場景。

從車載端來看，車聯網 V2X 產業鏈有四大環節，即網絡層、終端層、平臺層、 應用層。路側端主要是路側 V2X 基站（路側天線 RSU、邊緣計算服務器、其 他傳感器如風向傳感器，高清攝像頭）。C-V2X 產業鏈涵蓋通信芯片模組、終 端設備、整車制造、運營服務四個主要領域，產業鏈上游主要是通信芯片和模 組模組提供商，產業中游則以終端設備商和整車制造廠商為代表，電信運營商、 測試驗證機構、高精地圖服務提供商等則共同構成產業下游。其中芯片模組、 RSU、OBU 是車聯通信網絡建立的重要組成部分。如圖 5 所示為中國 V2X 產 業鏈的部分企業。

車聯網模組目前主要來自于移遠通信、華為、大唐和高新興等。在通信芯片，高通、華為均已有量產芯片產品。高通發布支持PC5 單模的9150 LTE-V2X 芯片組。華為推出了支持LTE 和LTE-V2X 的雙模通信芯片Balong765。大唐發布了PC5Mode 4 LTE-V2X 自研芯片。移遠通信已推出多款C-V2X模組。其中，移遠通信和高新興的V2X模組均基于高通平臺。終端層兩個關鍵趨勢，即車輛聯網設備（T-BOX、OBU）和路側設備（RSU）滲透率提升，其中V2X有望帶來新基建需求，即路側設備，實現車與路的信息交互。這也是目前國家發布的《車聯網（智能網聯汽車）產業發展行動計劃》所要求的和延伸的，實現LTE-v2x在部分高速公路和城市主要道路的覆蓋。

路側設備是車聯網建設的必要環節。路側及車側終端設備已在示范區、先導區實現出貨。包括支持LTE-V2X的OBU和RSU通信終端產品，以及相關的云控管理服務平臺、軟件開發套件、邊緣計算等智能網聯產品和解決方案。?

路邊單元RSU（Roadsideunit）是車聯網“通信網”最重要的基礎設施之一，是感知路網特征、道路參與者的信息交換樞紐。RSU（RoadSideUnit）實現了“信號接收”和“發送”功能。其內部核心模塊是V2X模組。RSU主要是由通信模組+ARM控制器形成的電路板設計。目前已知的比如東風汽車搭建了端（移動）+管（5G/V2X）+云（調度監控系統）+平臺（眾創開發）四層架構的5G云控平臺。以其園區內的5G/V2X模擬環境為例，智能紅綠燈能夠與車輛進行通信，智能限速標識能夠根據道路情況進行控制，5G平行駕駛調度指控中心可實現車輛實時監控等。華為端到端C-V2X解決方案則由車、路、云三層架構組成。通過RSU（路邊通信單元）將毫米波雷達、攝像機和激光雷達等采集到的路況信息反饋給車輛，路側智能與車上的模組T-Box（車載通信模塊）以及云上的自動駕駛&智慧交通應用協同，更好地指導出行。

V2X延申的交通模式以人工智能、網聯等技術為觸發點，由智慧服務、自動駕駛、5G網聯和可換裝艙體組成的未來交通工具將是汽車產業轉型的重要方向。車聯網與綜合交通大數據的融合，使得未來真正的自動駕駛成為可能。如圖6所示為未來的綜合交通大數據模型。

5G 應用市場廣泛而龐大，但是車聯網是重中之重，是發展之必然。以車聯網 為基礎的衍生綜合交通大數據分析，又會延伸到經濟社會數字化轉型，涉及線 上化、智能化、云化的社會統計和分析，也與 5G 的發展密不可分。5G 的發展 對生產生活帶來的改變是潤物細無聲的進一步滲透，也是更為精彩和驚喜的轉 變。其中，對于半導體行業和電子產業而言，機會只多不少。

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