隨著互聯(lián)網(wǎng)和一些可移動網(wǎng)絡設備的不斷發(fā)展，基于智能交通的車聯(lián)網(wǎng)技術還沒有一個成熟的體系，主要原因是作為支持車聯(lián)網(wǎng)最重要的一環(huán)的網(wǎng)絡支持方面還不夠完善。4G雖然有著幾倍于3G的速度和低延遲，但是還沒有達到車聯(lián)網(wǎng)的要求，而正在研發(fā)并成為各大公司和國家重視的5G網(wǎng)絡將克服4G網(wǎng)絡的缺點。本文重點介紹5G技術和車聯(lián)網(wǎng)的結合發(fā)展在未來智能交通領域的應用以及可行性探究。

1 5G

1.1 5G概述

5G（fifth-generation）即第五代移動電話行動標準，也可以成為第五代移動通訊技術。當前階段沒有統(tǒng)一規(guī)定的規(guī)格，各國和各公司都處于研發(fā)階段。預計2020年將投入商用，5G有比4G更高的速度和更低的延遲。隨著人們以及互聯(lián)網(wǎng)對通訊技術的不斷提高，我們將看到一系列新的移動設備，例如更成熟的可穿戴計算設備和基于智能交通的車聯(lián)網(wǎng)設備。

1.2 5G的優(yōu)勢

1.2.1 傳輸速度

據(jù)三星和諾基亞的測試，5G的傳輸速度最快可以達到每秒7.5Gb和10Gb。在去年二月，英國的薩里大學的測試中，5G的速度最快達到了1Tb每秒，那就意味著下載一部超清的視頻只要4秒鐘。如果說4G是通訊娛樂的時代，那么5G就是互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)的時代。在全世界各地的國家以及公司的科學家不斷的突破移動設備連接的限制。在未來，5G接入的速度將會和光纖一樣。屆時，憑借5G對物聯(lián)網(wǎng)的強大支撐能力，讓萬物互聯(lián)可以實現(xiàn)，不僅實現(xiàn)物與物聯(lián)網(wǎng)，也將形成人與人、人與物聯(lián)網(wǎng)，將使交通和車輛擁堵的問題得以更好地解決。

1.2.2 帶寬容量

對我們熟悉的4G來說，它最快能以100Mbps來進行下載。通過這樣的速度，移動設備可以更快捷的接收數(shù)據(jù)和處理工作。而研發(fā)5G的各個國家和機構則稱，5G的帶寬容量將是4G的100倍到1000倍之間。在移動設備和物聯(lián)網(wǎng)設備接入時，不需要等待時間，在任何時候都能快速的連接。這種機制將會非常有利于物聯(lián)網(wǎng)設備的運行，特別是在智能交通方面，無人駕駛、車輛檢測、交通路況等都會滿足人們生活的要求，并減少事故發(fā)生。無人交通工具才會真正的用于我們的生活中。

1.2.3 網(wǎng)絡延遲

在5G時代，網(wǎng)絡將會更加穩(wěn)定，并且不會斷開。據(jù)愛立信公司在2014年的一項報告中稱：4G網(wǎng)絡的接入延遲大約是50毫秒，也就是千分之一秒。而5G的預估狀態(tài)是1毫秒，這份報告說明了5G網(wǎng)絡的信號比較好，并且不會像一樣存在偶爾延遲以及受限的狀況。這對移動設備的應用起了很大的輔助作用。

1.3 各個國家5G研究和計劃

現(xiàn)階段，由于商用和民用對網(wǎng)絡要求越來越高，世界各國和各大公司都在尋求網(wǎng)絡變革，并制訂了5G的發(fā)展和研究計劃以應對未來發(fā)展趨勢。近幾年來各個機構對5G關鍵技術、應用需求和候選頻段進行了研究而且獲得了一些成果。

1.3.1 美國

美國是部署LTE網(wǎng)絡的國家之一，美國網(wǎng)絡技術一直處于世界領先行列。在2012年7月，紐約理工大學成立了聯(lián)盟，為了向5G網(wǎng)絡發(fā)展。美國國家科學基金會NSF贈予了這個聯(lián)盟80萬美金的激勵創(chuàng)新研究資助金，還為一些企業(yè)合作者提供了120萬美金的投入。

還有寬帶無線接入技術與應用中心BWAC也在進行5G的技術研發(fā)，并且收到NSF 160萬美金和其他投資400萬美金，為它的研究提供了有力的資源支撐。

1.3.2 歐洲

由于歐洲的移動網(wǎng)絡技術相對落后，所以在5G通訊領域中，歐盟希望能發(fā)展技術并且能獲得5G技術的核心地位。

歐盟為了研發(fā)5G技術已經(jīng)投資了大量的歐元。在2014年1月開始了“5G PPP”（5G Public - Private Partnership）計劃，總投入預計一億歐元。計劃在2020年進行大面積商用。從2013年算起，歐盟已經(jīng)為5G研發(fā)投資總計7億歐元。

1）英國

英國在2012年10月已經(jīng)開始了5G技術的研究，而且建立了一個關于5G的研究中心。在2013年的11月5G創(chuàng)新中心成立。在5年內，該中心獲得了發(fā)起人員的3000萬英鎊的支持和還有英國研究伙伴基金1160萬英鎊的投資。并且在2014年3月，英國官方承諾投資4500萬英鎊用以支持5G技術的研究。

2）德國

為了加強對5G技術的研發(fā)，德累斯頓工業(yè)大學20余位教授成立了5G實驗室。并且在5G實驗室中，20多位教授和500多位科學家成立了一個團隊，專門對5G的關鍵技術進行研究。

在去年6月，某個企業(yè)旗下機構成為5G實驗室的合作伙伴，共同進行5G技術的研究。該公司與5G實驗室主要的研究主要包括：

（1）關于提業(yè)務的可靠性用多個設備射頻

這方面研究主要是研究類似智能手機的接入射頻特性，用一臺設備來提高網(wǎng)絡穩(wěn)定性。研究主要目的是要建立多個5G射頻連接，為了減少網(wǎng)絡終端的可能性。

（2）關于5G空中接口

目前各大機構正在分心5G空中接口的概念，并且在5G標準化中要進行提案。該研究機構主要是研究正交頻分復用波形，并有希望加入5G標準化。該項研究能大幅提升5G性能，并且能提高5G設備接入量并且會簡化5G網(wǎng)絡。

1.3.3 日本

日本無線工業(yè)及商貿聯(lián)合會早在2013年就成立了5G研究組，這個研究組主要是對5G技術的構成以及5G能提供的服務和無線接入等進行研究。該組織在2015年公布了5G白皮書，主要是對5G技術的應對措施。NTT DoCoMo企業(yè)對于5G技術的積極研究，并希望在近幾年內就能對5G技術進行商用。

日本對于5G研究的投入，主要希望通過振興網(wǎng)絡技術的完備性，提高日本在國際上的網(wǎng)絡地位。日本曾表示到2020年要獲得1500Mhz的頻寬，這個計劃也受到各個機構的關注。

1.3.4 韓國

韓國一直是網(wǎng)絡大國，網(wǎng)速領先世界。韓國政府預計在2018年小面積使用5G技術，而在2020年大面積推廣5G并領先于世界。

韓國研究機構已經(jīng)對5G各類服務進行了定義，例如類型的多樣化，數(shù)據(jù)量的大幅度增長以及終端的接入。對于這些研究還結合了當下的云計算和大數(shù)據(jù)，主要目的是使技術更加智能化、簡單化和公共化。韓國5G論壇執(zhí)行委員會主席Youngnam Han還表示在將舉行冬奧會的平昌6GHz已基本確定，在冬奧會期間將會有一些5G業(yè)務試用。

1.3.5中國

我國為了緊跟國際步伐，研究5G技術。在2013年2月由工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合成立推進組，現(xiàn)在已有56家單位，是推動5G技術研究的主要平臺。

在2015年2月11日，推進組發(fā)表了白皮書。白皮書中標志性的指標是關于Gbps速率，還有超密集組網(wǎng)、大規(guī)模天線陣列、新型網(wǎng)絡架構和全頻譜接入。超密集組網(wǎng)可以實現(xiàn)容量大幅提升，滿足5G對容量需求。大規(guī)模天線陣列對5G的速率還有容量提供了支撐。新興網(wǎng)絡架構主要是基于SDN和云計算等技術的先進的5G網(wǎng)絡。全頻譜接入可以大幅減少5G網(wǎng)絡對頻譜資源的需求。

除此之外，華為、中興等企業(yè)也進行了5G的研究。華為的主要目標技術是超寬帶、傳輸延遲和海量設備。2016年6月華為宣布5G測試速度已經(jīng)達到70Gbps。

2 車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)是移動互聯(lián)網(wǎng)的一個領域，而移動互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一個領域。所以車聯(lián)網(wǎng)也屬于互聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)和其他互聯(lián)網(wǎng)方式不同，它的交互節(jié)點是車載電腦，車載系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡進行連接，處理數(shù)據(jù)。

2.1 結構組成

車聯(lián)網(wǎng)是智能交通領域最重要的組成部分。車聯(lián)網(wǎng)屬于物聯(lián)網(wǎng)領域，有著物聯(lián)網(wǎng)類似的屬性。其結構組成和物聯(lián)網(wǎng)沒有太大的差別，和物聯(lián)網(wǎng)一樣，擁有感知層、網(wǎng)絡層和應用層三個層次。

2.1.1 感知層

主要是對交通信息和機動車本身信息的感知和獲取，通過無線網(wǎng)絡，RFID，GPS來獲取車輛、交通和道路狀況、實時位置信息等，實現(xiàn)車與車、車與人和道路的互聯(lián)，為系統(tǒng)提供可靠的、全面的信息采集功能，所以感知層可以稱為車聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢。

2.1.2 網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層的責任是處理感知層收集的數(shù)據(jù)，然后把信息傳送到應用層，實現(xiàn)三個層次的數(shù)據(jù)互通的功能。網(wǎng)絡層包含兩部分，他們是接入網(wǎng)絡和承載網(wǎng)絡。接入網(wǎng)絡一般指無線通訊網(wǎng)絡，4G還有正在研發(fā)的5G，還包括WLAN和RFID等網(wǎng)絡。承載網(wǎng)絡包括運營商的電信網(wǎng)，還有廣播網(wǎng)和交通信息網(wǎng)等。

2.1.3 應用層

應用層是三個層次中的最上層，這個層次和用戶比較接近。應用層的主要作用是實現(xiàn)人與機器交互的任務，它會通過車輛承載的系統(tǒng)來獲取交通、道路和位置等信息，實現(xiàn)車輛管理，道路狀況分析和交通信息獲取等功能，為智能交通的實現(xiàn)起著關鍵的節(jié)點作用。

2.2 發(fā)展階段

2.2.1 導航階段

這個階段就是當下處于的階段，汽車利用GPS等導航系統(tǒng)進行定位。由于比較孤立的使用定位系統(tǒng)，還有無線網(wǎng)絡速度以及穩(wěn)定性不能達到要求，所以該階段局限性很大，總會出現(xiàn)定位問題，嚴重影響用戶體驗。這是車聯(lián)網(wǎng)的初級階段。

2.2.2 無線通訊和GPS的結合

這是車聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)階段主要努力的方向。雖然現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡不能滿足車聯(lián)網(wǎng)對移動網(wǎng)絡的要求，但是各個國家和機構都在研究的5G可以作為車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡基礎。利用機動車和5G的連接，可以實現(xiàn)自動駕駛、導航、救援和路況分析等服務。

2.2.3 車、人、網(wǎng)全面互動

這是一個未來的發(fā)展方向，利用大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術，智能化車輛系統(tǒng)。這個階段車將變得非常智能化，很多問題可以智能解決，這也是人類發(fā)展的一個目標階段。

2.3 技術要求

2.3.1 射頻識別技術

車聯(lián)網(wǎng)不同于普通物聯(lián)網(wǎng)，它主要結合了RFID技術、數(shù)據(jù)庫技術和中間件技術等。締造了一個由RFID大量聯(lián)網(wǎng)組成的龐大聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，比物聯(lián)網(wǎng)更為復雜。而這些技術的基礎和核心就是RFID射頻識別技術，超高頻RFID更是車聯(lián)網(wǎng)方面急需掌握的重要技術。

2.3.2 傳感技術

傳感技術作為信息技術的三大支柱之一，在車聯(lián)網(wǎng)中也起著重要的作用。傳感技術的主要是對道路和交通、車輛的參數(shù)進行獲取。傳感技術也是信息獲取的重要技術，車與網(wǎng)絡交互的信息主要是由傳感技術實現(xiàn)的。

2.3.3 移動網(wǎng)絡技術

移動網(wǎng)絡通訊技術是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)重要的網(wǎng)絡支撐。對于現(xiàn)在各個機構正在研發(fā)的5G技術，它的傳輸速度和低延遲都滿足車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。無線技術是信息的傳輸中介，它會把傳感器收集的信息傳到服務器或者其他終端，實現(xiàn)信息和需求的交互。只要依靠合適的無線網(wǎng)絡技術，車聯(lián)網(wǎng)才能充分地實現(xiàn)交互。

2.3.4 GPS技術

定位技術現(xiàn)在有GPS還有我國的北斗系統(tǒng)，現(xiàn)在定位系統(tǒng)已經(jīng)運用到我們的生活中了。車輛位置定位，對于擴展服務有著重要的作用，例如車輛行駛路線、交通路況的通知和附近車輛的行駛狀況。實現(xiàn)更精準的車輛定位系統(tǒng)能減少交通事故的發(fā)生，方便車輛行駛，也是實現(xiàn)車輛精準服務重要的一環(huán)。

2.3.5 人工智能技術

人工智能是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，也是車聯(lián)網(wǎng)未來的主要技術之一。人工智能擊敗圍棋高手已經(jīng)證明了人工智能的前景遠大，而車聯(lián)網(wǎng)如果沒有人工智能進行判定將會對信息處理不準確，降低效率。車聯(lián)網(wǎng)中最主要的無人駕駛技術就需要人工智能的支撐，它會根據(jù)我們的需求還有信息判定最合適和安全的路線。道路上的智能攝像頭，收費站等都會用到人工智能技術，這將使車聯(lián)網(wǎng)節(jié)省很多時間，也會對違法行為進行很好的監(jiān)視。

3 基于5G技術車聯(lián)網(wǎng)的應用

隨著交通對網(wǎng)絡的要求越來越高，5G以靈活的網(wǎng)絡架構可以滿足各種各樣的需求。5G有高速度、低延遲等優(yōu)點，5G為基礎的車聯(lián)網(wǎng)將是未來的發(fā)展方向。下面是以5G技術車聯(lián)網(wǎng)的應用發(fā)展。

3.1 無人駕駛

無人駕駛汽車已經(jīng)有很多公司在研發(fā)，比如美國的谷歌公司和我國的百度公司。但是，無人駕駛現(xiàn)在是處于一種實驗階段，不能進行商用，一方面是因為沒有成熟的網(wǎng)絡技術進行支撐。5G的到來可以給無人駕駛技術提供可靠的支持，無人駕駛可以大幅度減少交通事故的產(chǎn)生，駕駛員不用過高的集中在駕駛上。在交通路況方面，車輛可以通過網(wǎng)絡進行了解，選擇最可靠的路段進行行駛，很大程度優(yōu)化了交通路況，促使車輛及時做出合理、迅速的行為。

3.2 救援系統(tǒng)

車輛上裝有操作系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，如果發(fā)生了緊急的事故可以通過車載系統(tǒng)進行傳遞消息。消息通過云終端發(fā)送到救援中心，救援中心可以快速定位以及對周圍路況進行分析。然后通知附近的車輛，防止其他車輛進入事故區(qū)。使救援人員更精準、更快速的進行救援，降低事故造成的損失。

3.3 交通管理

通過收集車輛、路況和天氣等信息，對車輛進行傳遞。可以使車輛能了解這段時間的路況以及各個路段的狀況。通過5G網(wǎng)絡快速的傳輸速度，可以實時報告路況，各個道路上的收費站、監(jiān)控等系統(tǒng)可以智能運行，有效地加快行駛效率并對犯罪追蹤和預防暴力有很好的預防作用。

3.4 車載系統(tǒng)

車載系統(tǒng)是車聯(lián)網(wǎng)方向重要的終端，它能對用戶能起到更直接快捷的獲取信息以及進行交互。在車載系統(tǒng)上可以安裝實用的移動應用，這樣可以更快捷的處理問題。移動應用不僅能快速的收集信息還能把當前的狀態(tài)通過網(wǎng)絡進行傳遞。在5G網(wǎng)絡的支持下，車輛可以通過移動應用進行更快捷的操作，用戶能在車上享受各種的應用，使旅途不那么枯燥。開發(fā)商可以根據(jù)用戶需求開發(fā)更多的應用，豐富車上生活。在安全方面，更有針對性的應用可以更有效地控制車輛，使車輛更安全和穩(wěn)定的行駛，保證車輛和交通的安全性。

4 結語

在這個被稱為世界第三次工業(yè)革命的時代，物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速。交通和車輛對網(wǎng)絡要求越來越高，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也越來越快。車輛網(wǎng)的未來發(fā)展前景巨大，很多的機構也正在研究車聯(lián)網(wǎng)相關的硬件以及軟件應用。像谷歌的無人汽車就是車輛網(wǎng)的一大突破。雖然，車聯(lián)網(wǎng)有著各種各樣的便利，但是受限于現(xiàn)階段的網(wǎng)絡技術限制不能很好地解決問題，比如交通信息交互，環(huán)境問題等。為了解決這個問題，正在研發(fā)并已經(jīng)有進展的5G網(wǎng)絡比較適合作為車聯(lián)網(wǎng)的基礎網(wǎng)絡。5G有著高速度，低延遲，高穩(wěn)定性的優(yōu)點，作為車聯(lián)網(wǎng)的支撐網(wǎng)絡，車聯(lián)網(wǎng)就會朝向更方便、更快捷和更安全的方向發(fā)展，最終融入我們的生活并成為我們生活中的重要一部分。