未來5G車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的兩大典型趨勢(shì)

隨著中國(guó)5G商用時(shí)代到來，5G應(yīng)用涉及到的行業(yè)領(lǐng)域和范疇越來越廣，其中最典型的行業(yè)應(yīng)用便是車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。本文將探討5G車聯(lián)網(wǎng)到底能讓汽車消費(fèi)者享受到哪些創(chuàng)新業(yè)務(wù)。

5G車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)演進(jìn)整體趨勢(shì)

車聯(lián)網(wǎng)最初主要提供的是信息娛樂類服務(wù)。而C-V2X車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成Rel-14 LTE-V2X和Rel-15 LTE-eV2X制定，目前正在進(jìn)行5G NR Rel-16制定和Rel-17規(guī)劃。其中LTE-V2X和LTE-eV2X主要聚焦于安全類和效率類業(yè)務(wù)。5G NR-V2X主要聚焦在自動(dòng)駕駛類業(yè)務(wù)。

預(yù)測(cè)未來5G車聯(lián)網(wǎng)將提供組合的業(yè)務(wù)模式，即基于5G Uu信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)和全局交通效率類業(yè)務(wù)+基于LTE-V2X安全出行類業(yè)務(wù)和局部交通效率類業(yè)務(wù)+5G NR-V2X自動(dòng)駕駛類業(yè)務(wù)。未來5G車聯(lián)網(wǎng)有兩大典型趨勢(shì)：一是將賦能自動(dòng)駕駛，二是將融入支付等金融屬性。

目前，各地車聯(lián)網(wǎng)的試點(diǎn)示范和先導(dǎo)區(qū)項(xiàng)目建設(shè)主要聚焦驗(yàn)證測(cè)試基于LTE-V2X的安全類和效率類業(yè)務(wù)。而隨著運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度加快，基于5G網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新車聯(lián)網(wǎng)信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)也在驗(yàn)證中。

隨著5G NR Rel-16版本固化，2020年業(yè)界將推出5G NR-V2X芯片及模組產(chǎn)品。2020年下半年或2021年上半年，在明確5G NR-V2X頻譜資源的前提下，業(yè)界可以開展基于5G NR-V2X的自動(dòng)駕駛類業(yè)務(wù)測(cè)試驗(yàn)證工作。

基于5G Uu信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)和全局交通效率類業(yè)務(wù)

當(dāng)前階段運(yùn)營(yíng)商建設(shè)的5G網(wǎng)絡(luò)可以提供比4G網(wǎng)絡(luò)更大的傳輸帶寬，因此汽車消費(fèi)者在5G時(shí)代享受的信息娛樂類業(yè)務(wù)相比較于2G/3G/4G時(shí)代將更加豐富。

傳統(tǒng)的信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)主要指車載信息娛樂系統(tǒng)業(yè)務(wù)，OTA（Over-the-Air）業(yè)務(wù)，支付類、保險(xiǎn)類、融資租賃等金融類業(yè)務(wù)以及車隊(duì)管理、新能源車管理等行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)。

其中，車載信息娛樂系統(tǒng)（In-Vehicle Infotainment，簡(jiǎn)稱IVI）多功能集成具體體現(xiàn)在信息娛樂、導(dǎo)航定位、通信網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)安全等方面。信息娛樂主要包含收音機(jī)、音頻播放、視頻播放、電子相冊(cè)等；導(dǎo)航定位主要包含同步精準(zhǔn)定位、同步語音導(dǎo)航、地圖精準(zhǔn)導(dǎo)航等；通信網(wǎng)絡(luò)主要包含2G/3G/4G、Wi-Fi、藍(lán)牙等；消費(fèi)安全主要包含監(jiān)控防盜、呼叫服務(wù)、道路救援、遠(yuǎn)程診斷、輔助駕駛、行程安全等。

OTA業(yè)務(wù)是遠(yuǎn)程無線升級(jí)技術(shù)，主要用于缺陷修復(fù)、新功能推送以及交互界面優(yōu)化等方面。

金融類業(yè)務(wù)涵蓋支付類、保險(xiǎn)類、融資租賃等。具體來看，停車位、加油站、充電樁、4S店、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、媒體下載等典型場(chǎng)景涉及支付服務(wù)；基于駕駛行為的UBI（Usage-Based Insurance/User-Behavior Insurance）保險(xiǎn)業(yè)務(wù)在歐美很普及；融資租賃主要指以租代購(gòu)的汽車融資租賃服務(wù)。

車隊(duì)管理業(yè)務(wù)可以實(shí)現(xiàn)車隊(duì)的量化考核（統(tǒng)計(jì)排名等）、安全用車（駕駛評(píng)分、車輛健康評(píng)估、安全告警等）、效率提升（評(píng)估車輛和司機(jī)工作量等）、成本透明（里程油耗監(jiān)控等）。新能源車管理可以實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控（整車監(jiān)控、電池監(jiān)控、電機(jī)監(jiān)控）、業(yè)務(wù)管理（車輛管理、電子圍欄、遠(yuǎn)程升級(jí)）、統(tǒng)計(jì)分析（在網(wǎng)統(tǒng)計(jì)、行程統(tǒng)計(jì)、駕駛行為分析、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、故障統(tǒng)計(jì)、電池極差分析、充電統(tǒng)計(jì)、能耗分析）等。

5G將豐富車聯(lián)網(wǎng)信息娛樂類業(yè)務(wù)，例如車載高清視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）導(dǎo)航、車載VR視頻通話、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)高精地圖、車輛和駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

5G車載高清視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)全車多路全高清制式視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖像清晰、流暢、無卡頓，解決4G網(wǎng)絡(luò)造成的視頻傳輸慢、畫面模糊、多路視頻無法同步調(diào)閱等難題。對(duì)于公交車輛的管理，系統(tǒng)還可以將高清視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆贫撕笈_(tái)，后臺(tái)可利用高清視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)智能分析駕駛員操作行為，及時(shí)有效地對(duì)駕駛員進(jìn)行規(guī)范教育，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)管理部門能及時(shí)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)調(diào)度及綜合治安預(yù)判，創(chuàng)造一個(gè)全方位、高效、高質(zhì)的管控平臺(tái)。

AR導(dǎo)航對(duì)于消費(fèi)者最大的變化就是“直觀性”。從駕駛員視角看，導(dǎo)航信息與車道線進(jìn)行融合。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在真實(shí)的路況信息中實(shí)時(shí)出現(xiàn)虛擬指向箭頭，可以更直觀地為用戶指明駕駛路線。AR導(dǎo)航會(huì)先用攝像頭把前方道路的真實(shí)場(chǎng)景實(shí)時(shí)捕捉下來，再結(jié)合當(dāng)前的定位、地圖信息以及場(chǎng)景進(jìn)行融合計(jì)算，在人眼可見的真實(shí)道路上生成虛擬指引信息。

車載VR視頻通話能讓通話者之間進(jìn)行“全息”通話，即讓自己沉浸在對(duì)方的環(huán)境中。例如，讓在車內(nèi)打電話的人能聽到對(duì)方海的聲音并看到海灘場(chǎng)景，而在海灘上的人可以聽到和看到車內(nèi)和車外的各種情況。

5G也將實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)高精地圖。自動(dòng)駕駛時(shí)代所需要的高精地圖數(shù)據(jù)可以劃分為4類：永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率為1個(gè)月）、半永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1小時(shí)）、半動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1分鐘）、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1秒）。5G和邊緣計(jì)算相結(jié)合可以為高精地圖的快速實(shí)時(shí)發(fā)布提供更好的通道。

5G也將實(shí)現(xiàn)車輛和駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)控。未來無人駕駛車輛需要通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸汽車導(dǎo)航信息、位置信息以及汽車各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)到云端或其他車輛終端。每輛車每秒數(shù)據(jù)量可達(dá)1GB，以便實(shí)時(shí)掌握車輛運(yùn)行狀態(tài)和駕駛行為狀態(tài)?，F(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足這樣的要求，需要5G網(wǎng)絡(luò)支撐。

另外，基于5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，交通系統(tǒng)可以擁有全面、全量、實(shí)時(shí)的多源大數(shù)據(jù)，從而助力實(shí)現(xiàn)全局交通優(yōu)化。根據(jù)出行車輛的需求，基于地圖信息、歷史信息、車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)、駕駛?cè)诵袨樾畔?、交通基礎(chǔ)設(shè)施信息、路網(wǎng)交通狀態(tài)信息、綜合感知信息等，車輛駕駛?cè)丝梢灶A(yù)測(cè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)狀況，計(jì)算出行車輛行駛策略。交通系統(tǒng)管理部門可以通過全局智能算法對(duì)全城大規(guī)模信號(hào)燈實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制，為機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人各方動(dòng)態(tài)分配交通道路資源，保證全局最優(yōu)交通效率，并以數(shù)據(jù)流預(yù)測(cè)車流和人流，精準(zhǔn)預(yù)知交通擁堵并防患于未然。通過5G網(wǎng)絡(luò)，交通系統(tǒng)可以為出行車輛提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高效的出行路徑規(guī)劃和行駛速度、行駛車道引導(dǎo)，并提供路況信息提醒等多元信息服務(wù)。

基于LTE-V2X安全出行類業(yè)務(wù)和局部交通效率類業(yè)務(wù)

3GPP已經(jīng)發(fā)布了對(duì)LTE-V2X定義的27種（3GPP TR 22.885）應(yīng)用場(chǎng)景，主要實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能，比如主動(dòng)安全（例如碰撞預(yù)警、緊急剎車等）、交通效率（例如車速引導(dǎo)）、信息服務(wù)等。3GPP整合各種典型用例對(duì)LTE-V2X提出了有效范圍、移動(dòng)速度、最大時(shí)延、傳輸成功率等技術(shù)要求。

中國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)T/CSAE 53-2017應(yīng)用列表定義了17種典型車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)，其中包含12種安全類業(yè)務(wù)、4類效率類業(yè)務(wù)、1類近場(chǎng)支付信息服務(wù)（目前在修訂標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)性能指標(biāo)，而基本功能保持不變）。

除此之外，IMT-2020（5G）推進(jìn)組C-V2X工作組發(fā)布的《C-V2X業(yè)務(wù)演進(jìn)白皮書》還探討了很多增強(qiáng)安全類和效率類業(yè)務(wù)。

安全類的車輛匯入?yún)R出：適用于高速公路、快速路等路段的開放道路入口匯入場(chǎng)景——在保證安全的前提下，通過選擇合理的匯入時(shí)間、匯入位置和匯入速度，減少匯入車輛對(duì)主線車流的影響，提高高速公路及快速路的匝道處通行效率。有路側(cè)RSU的情況下，RSU廣播匯入指令，引導(dǎo)兩側(cè)車流通行，車輛接收到匯入指令后按指令要求通行；或者路側(cè)單元廣播路側(cè)的感知信息，車輛接收到信息后，更新本地動(dòng)態(tài)地圖，自行決策進(jìn)行匯入?yún)R出。在無路側(cè)RSU的情況下，車輛可以通過車車通信互相傳遞信息，由車載單元自行計(jì)算匯入策略并廣播匯入指令。

效率類的高速公路專用道柔性管理：在高速公路為緊急車輛設(shè)置專用車道，緊急車輛在專用道行駛時(shí)，通過RSU廣播其狀態(tài)及出清距離社會(huì)車輛收到緊急車輛消息后，若判斷自身位于緊急車輛的出清距離內(nèi)，則離開專用道。通過對(duì)社會(huì)車輛的避讓管理產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的專用道，以改善緊急車輛的行程時(shí)間。在城市交叉路口，可以通過控制車輛、控制信號(hào)配時(shí)、控制車道3種方式實(shí)現(xiàn)交通效率的提升。

效率類的局部路段引導(dǎo)：在某一路段或某一特定場(chǎng)景為車輛提供精細(xì)化的速度和行駛車道引導(dǎo)。路側(cè)RSU和MEC可以獲得更細(xì)粒度、更實(shí)時(shí)的交通流數(shù)據(jù)?；诼穫?cè)RSU和MEC的局部路段引導(dǎo)服務(wù)可以做到更精準(zhǔn)，比如車道級(jí)引導(dǎo)、基于紅綠燈信息的車速引導(dǎo)等。電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃和充電路徑規(guī)劃——在電動(dòng)汽車（EV）出行時(shí)，考慮電池電量、出發(fā)點(diǎn)和目的地位置、充電站（CS）信息、交通路況信息，為電動(dòng)汽車出行路線、充電行駛路線做出規(guī)劃以及動(dòng)態(tài)調(diào)整。

目前正在擬制的《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)第二階段》提出面向安全、效率、信息服務(wù)、交通管理、高級(jí)智能駕駛等領(lǐng)域的13個(gè)典型應(yīng)用作為二期應(yīng)用。當(dāng)然國(guó)標(biāo)第二階段推出的不再只是基于LTE-V2X的廣播模式業(yè)務(wù)，還囊括了基于5G NR-V2X的廣播、組播和單播模式業(yè)務(wù)。

5G NR-V2X自動(dòng)駕駛類業(yè)務(wù)

5G NR-V2X將主要實(shí)現(xiàn)3GPP TR 22.886定義的自動(dòng)駕駛功能，包含車輛編隊(duì)、高級(jí)駕駛、擴(kuò)展傳感器、遠(yuǎn)程駕駛四大類功能，加上基礎(chǔ)功能，共25種應(yīng)用場(chǎng)景。

整合各種典型用例，3GPP對(duì)5G NR-V2X提出了有效通信距離、最大時(shí)延、傳輸成功率、傳輸速率等技術(shù)要求。

車輛編隊(duì)：由人工駕駛或自動(dòng)駕駛的頭車帶領(lǐng)，其后由若干自動(dòng)駕駛車輛組成，呈一個(gè)隊(duì)列的行駛形態(tài)前進(jìn)，車隊(duì)成員保持幾米甚至幾十厘米車距以及穩(wěn)定的車速，在有序行駛的狀態(tài)下巡航。編隊(duì)中后車通過車車實(shí)時(shí)連接，根據(jù)頭車操作而變化駕駛策略，頭車做出剎車指令后，通過V2V實(shí)現(xiàn)前后車之間瞬時(shí)反應(yīng)，后車甚至可以在前車開始減速前就自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)后車跟隨式自動(dòng)駕駛。如圖2所示，如果按照卡車1米車距的編隊(duì)要求，在時(shí)速80千米/小時(shí)的情況下，車輛處理時(shí)間需要10ms，制動(dòng)感應(yīng)需要30ms，那么網(wǎng)絡(luò)延時(shí)必須小于5ms。

車輛編隊(duì)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)車輛編隊(duì)的過程管理和數(shù)據(jù)通信，包括創(chuàng)建車隊(duì)、加入車隊(duì)、編隊(duì)巡航、離開車隊(duì)、解散車隊(duì)等在內(nèi)的狀態(tài)切換。數(shù)據(jù)顯示，編隊(duì)行駛時(shí)，車輛的油耗可以降低7.25%，后車油耗可降低10%。2019年，自動(dòng)駕駛卡車依次完成了跟車起步、低速ACC、擁堵模式、高速ACC、自主超車、社會(huì)車輛cut-in后的AEB、兩車編隊(duì)行駛等功能。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，編隊(duì)行駛能減少運(yùn)輸企業(yè)對(duì)司機(jī)的需求，降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減小車隊(duì)行駛中的風(fēng)阻，并且降低車輛油耗。在編隊(duì)行駛狀態(tài)下，后車能瞬間跟隨頭車指令，降低車輛安全事故。此外，編隊(duì)行駛可以釋放更多車道給其他車輛通行，顯著改善交通擁堵并提升運(yùn)輸效率，進(jìn)一步緩解交通壓力。

高級(jí)駕駛：實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)駕駛，每輛車都與周邊車輛和路側(cè)RSU共享自己的駕駛意圖，車輛之間可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡和操作協(xié)同。比如主車在行駛過程中需要變道，將行駛意圖發(fā)送給相關(guān)車道的其他車輛和路側(cè)RSU，其他車輛進(jìn)行加減速動(dòng)作或者由路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施根據(jù)主車請(qǐng)求統(tǒng)一協(xié)調(diào)，使得車輛能夠順利完成換道動(dòng)作。

遠(yuǎn)程駕駛：實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的遠(yuǎn)程駕駛操作，比如駕駛員無法駕駛車輛，或者車輛處于危險(xiǎn)環(huán)境等駕駛條件受限場(chǎng)景，也可用于特定封閉園區(qū)、礦山、港口、公共運(yùn)輸?shù)刃旭傑壽E相對(duì)固定的場(chǎng)景。

擴(kuò)展傳感器：實(shí)現(xiàn)車端和路側(cè)傳感器采集的數(shù)據(jù)或?qū)崟r(shí)視頻數(shù)據(jù)在車輛、行人、路側(cè)RSU和云平臺(tái)之間的交換，從而擴(kuò)展車輛傳感器探測(cè)范圍，使得車輛對(duì)周邊情況，甚至是幾千米以外的情況能有更全面的了解。

5G車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)兩大典型趨勢(shì)

5G車聯(lián)網(wǎng)賦能自動(dòng)駕駛

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用當(dāng)前主要是給人看的預(yù)警和告警信息，而不是給車使用的。因此，未來車聯(lián)網(wǎng)功能會(huì)與車進(jìn)行更深入的結(jié)合，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在車輛中控、儀表盤等上進(jìn)行融合展示和呈現(xiàn)；車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和車輛CAN總線等融合；車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)作為輔助駕駛和自動(dòng)駕駛的輸入源之一，與車輛多傳感器融合的輸入源一起，供自動(dòng)駕駛車輛決策和控制使用。

例如，在紅燈預(yù)警（RLVW）和綠波車速引導(dǎo)（GLOSA）業(yè)務(wù)中，紅綠燈控制機(jī)信息通過RSU推送給車載終端OBU。這些信息從僅供駕駛?cè)藛T使用，到可以作為自動(dòng)駕駛重要的輸入源之一，和車輛攝像頭識(shí)別的紅綠燈信息進(jìn)行融合決策，供自動(dòng)駕駛車輛控制使用。

5G車聯(lián)網(wǎng)融入支付等金融屬性

5G車聯(lián)網(wǎng)融入支付等金融屬性是指以車載單元（OBU）作為支付終端，對(duì)車輛在道路行駛所產(chǎn)生的費(fèi)用，以及車主所消費(fèi)的商品或者服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。在停車場(chǎng)、加油站、充電樁、4S店、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等涉及支付的典型場(chǎng)所，裝載OBU的車輛可以作為被收款方（如收費(fèi)站、路橋過路費(fèi)、停車場(chǎng)收費(fèi)、擁堵收費(fèi)、違章罰款等不停車收費(fèi)），也可以作為主動(dòng)付款方（如加油站、充電樁、停車位、移動(dòng)支付等服務(wù)）。加入支付、保險(xiǎn)、融資租賃等金融屬性，有可能衍生出新的車聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式。
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