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5G将成为 实现车联网的重要条件

作者:华一汽车科技 来源:www. 发布时间:2019-07-09 10:20 阅读:

据人民 网舆论与公共政策研究中心统计,两会前,2月25日至3月1日,以“5G”“全国两会”为关键词的报道1515篇、微信1706篇、APP 643篇、论坛66篇。随着5G商用部署加速,5G已不再只是概念。
 
2019被称为5G元年,它实打实的来了,5G网络相比较4G网络来说,具有更快的速度、更低的延时、更稳定的网络质量,以及可 以解决很多的车联网应用场景的技术痛点,那5G网络普及后,对促进 车联网会产生哪些变化呢?
 
5G
 
车联网 是产业发展趋势
说到车 联网就必须说到LTE-V2X在车联网中的作用,以及车 联网基本的通讯方式有哪些。V2X是未来 交通运输系统下的关键技术, 主要包含V2V(车-车)、V2I(车-基础设施),V2N(车-互联网)、V2P(车-行人)。
 
作为一 种无线信息交互技术,可以实 现车和其他一切实体之间的信息交互,从而获取实时路况、道路信息、行人信 息等一系列交通信息,提高驾 驶安全性和交通效率。
 
为了满足车辆V2X的通信需求,业内通常有两套方案:DSRC(Dedicated Short Range Communications专用短程通信技术)和LTE-V2X(融合4G LTE网络的 车辆通信解决方案)。而后者LTE-V2X是基于4G技术实 现车与车的通讯,以LTE蜂窝网络为V2X基础的 车联网专有协议。
 
车联网 可以实现车与人/车/路/服务平 台的全方位网络连接,弥补了 汽车单一无法对外通讯的缺陷,二者融 合可以提升自动驾驶的可靠性,并降低成本,是产业发展趋势。车联网 对人类生活方式的改变一点都不亚于互联网对人类生活方式的改变。
 
车联网 应用场景主要分为安全类、信息类和交通效率类。
 
信息类的应用 场景主要包括紧急呼叫业务等提高车主驾车体验的应用;比如呼叫车队、实时直播、信息集群推送,车辆这 个空间将会成为一个信息源和信息转发中心。
 
交通效率类的应用 场景包含红绿灯车速引导、交通事故提醒、潮汐车道提醒、交通拥堵提醒、限速提醒、紧急车 辆通行提醒等应用;
 
安全类的应用 主要有人车避撞提醒、电单车出没提醒、紧急制动提醒、交叉路口避撞提醒、前向碰撞预警等。
 
可以说,有了车联网,出行会更加智能。而且用过了就回不来,是一个不可逆的革命。
 
5G带给车联网的突破
在很多人的印象中,5G可能只 是下载速率上的提升,连接时延的下降,但实际上,5G是一个 更为丰富的连接系统,它涉及了三个方面,首先是 增强型移动宽带,其次是 为关键业务型服务提供支持,最后是海量物联网(含车联网)的支持。
 
与4G主要侧 重人与人之间的通信不同,5G形成了 端到端的生态系统。它增强了移动带宽,峰值速率可达20Gb/s,支持更低的延时(≤10ms),更高的可靠性(>99.99%)以及更大的带宽(每平方公里可连接100万个终端)。而这些 数据都意味着更高的安全性,毕竟毫 秒级的延时对于一场事故的发现和处理是有截然不同的意义的。过去多 年自动驾驶和车联网即使有国家政策的支持,也因为 许多客观原因而难以快速发展。主要是 在于基础技术仍存在瓶颈,而5G网络的 商用势必为自动驾驶和车联网的融合提供更合适的契机。
 
自动驾 驶除了车身具备的各种感知设备(雷达、摄像头、IMU、GPS等)以外,也需要 依赖真实行车环境中的各种V2X设施。国内的 道路环境异常复杂,雷达、摄像头 和激光雷达等本地传感系统受限于视距、环境等因素影响,为了更 高的行车安全性,自动驾 驶需要弥补本地传感器所欠缺的感知能力,完善了 车身感知设备所不能探测的各种实时道路情况,将来的交通灯、基站、甚至行人都是车联网V2X的一员,整个城 市的街道和车辆都会被编织成一张数字地图,让自动 驾驶算法的决策更加科学和智能。从人工 智能的角度来看,机器无 法完全替代人类的决策,在一些 偶发的复杂场景需要人类参与决策,即“man in the loop”。但是对 于自动驾驶车辆来讲,车内的 乘员可能并不会驾驶汽车,也无法参加决策。但有了5G技术,我们就 可以让远端服务中心的人员参与到决策中来。比如在 一些特殊的场景,机器无 法完成驾驶而造成脱离(disgagement),就像今 天车辆发生故障时我们呼叫救援中心一样,车辆可以利用5G网络呼 叫远端的服务中心,利用5G的低时延大带宽,将现场 的实时图像和传感器信息传送给服务中心的专业人员,由专业 人员在虚拟现实的场景下,远端控 制车辆驶离复杂路况,直到驾 驶系统能够再次接管车辆。
 
利用5G技术低时延、高可靠、高速率 和大容量的能力,车联网 不仅可以帮助车辆间进行位置、速度、行驶方 向和行驶意图的沟通,更可以 利用路边设施辅助车辆对环境进行感知。比如车 辆利用自身的摄像头可能无法保证对交通信号灯进行准确的判断,进而可 能会发生闯红灯的违章行为,但是利用车联网的V2I技术,交通信 号灯把灯光信号以无线信号的方式发给周边的车辆,确保自 动驾驶汽车准确了解交通信号灯的状态。
 
不仅如此,交通信 号灯还可以广播下次信号改变的时间,甚至其 他相邻路口未来一段时间内的信号状态,自动驾 驶车辆可以据此精确的优化行进速度和路线,选择一条红灯最少、行驶最快的路线,即优化了交通,又可以减少碳排放。
 
另一个 例子是交叉路口的通行优化和横穿行人告警。今天道 路上经常发生横穿路口的行人/自行车 与车辆间的碰撞事故,尤其是左转车辆,由于视线受阻,司机和 车载传感器经常无法观察到路口内横穿的行人,一个解 决办法就是通过在路口上安装雷达和摄像机对路口内行人进行监视,如果检 测到斑马线上和路口内有行人,并且行 人在车辆的行进路线上,路边设施(RSU)可以将 检测到的情况即时通知即将转弯或直行的车辆注意避让,规避事故的发生。
 
现阶段 的自动驾驶技术所依赖自身的感知设备往往是非常昂贵的,而且技术变革很快,但汽车 本身的硬件升级不太容易,这很容 易导致当前的汽车感知设备很快落伍。
 
而5G物联网普及之后,街上的路灯、广告牌、行人身上的手机、手表等 等都可以助力自动驾驶。从汽车 的第一人称视角,转化成第三人称视角,达到旁观者清的效果。而且这 些设备成本更低,技术迭代更快,可以为 自动驾驶的落地提供有效的基础设施能力支持。
 
信息安 全和隐私问题亟待解决
在工信 部和交通部的大力推动下,基于3GPP R14版本的 车联网已经基本完成量产前的技术准备,当然在 大规模商用前还有一些政策和技术上的问题急需解决。对于大众消费者来讲,除了关 注车联网带给我们的诸多便利和道路安全,也更加 关心车联网所设计的信息安全和隐私问题。
 
为保护车主的隐私,提高网络的安全系数,C-V2X设计了匿名密钥体制,周期性 变更标识和信息签名,为此需 要在车辆中安装几百甚至几千个证书。由于涉 及到信息安全问题,迫切需 要国家多个相关部门的相互协作,制定出 题套适合我国国情的证书管理和分发体制。
 
此外,在C-V2X信息安 全方面要求使用我国自行开发的SM2/3加密算法,该算法 已广泛应用于银行等系统,具有一定的产业基础。但是,国内现有支持SM2/3算法的 芯片在处理能力上尚且无法满足C-V2X所需的 每秒上千次的签名和验签的要求,并且多 数从事安全芯片开发的国内企业还缺乏开发车规级产品的经验。而国外 芯片厂商尽管已经从国标体系获取了SM2/3算法,但由于 不完全了解国密算法所涉及的认证环节以及相关的认证风险,故而迟 迟未能给出支持C-V2X安全规范的产品规划。因此,需要进 一步从政策和资金上进行推动,期望国 内外从事安全芯片设计开发的公司尽快拿出支持国密SM2/3算法的 高处理能力的车规级芯片。
 
基于3GPP R14版本的C-V2X可以增 强自动驾驶车辆对环境的感知,为低级 别自动驾驶提供更加准确的驾驶辅助信息。L4/L5高级自 动驾驶所需的协作式决策,将对V2X通信提出更高的要求,需要V2X提高更高的带宽,更短的时延,最重要 的是需要提供更高的可靠性(>99%)。
 
小结
车联网 市场是一个比较成熟的物联网应用领域,曾有业界预测,2020年全球 车联网有望突破1000亿欧元规模。而5G将成为 实现车联网的重要条件,5G技术将 是加速或完全实现自动驾驶汽车效益的核心。

 

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