5G移動(dòng)技術(shù)：變革汽車行業(yè)

預(yù)計(jì)到2035年，5G將為汽車產(chǎn)業(yè)、供應(yīng)鏈、客戶創(chuàng)造超過2.4萬億美元的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，幾乎占預(yù)期5G全球經(jīng)濟(jì)影響的五分之一。

5G已經(jīng)成為市場的熱門話題，各類5G要來的口號(hào)和消息也是不絕于耳。5G會(huì)在下載速度、智慧城市、智能生活、工業(yè)控制等方面給我們生活工作帶來巨大的變化和影響，同時(shí)對(duì)于我們?nèi)粘３鲂械钠?，在插?G這個(gè)”翅膀”后，它也會(huì)有脫胎換骨的變革。

5G發(fā)展路徑

5G是第五代的通信技術(shù)，目前的5G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入國際標(biāo)準(zhǔn)研制的關(guān)鍵階段，全球5G頻譜共識(shí)初步形成，未來5G將形成全球統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。中國位列世界5G第一梯隊(duì)，在政府、產(chǎn)業(yè)組織層面已與歐美日韓建立了5G合作機(jī)制，預(yù)計(jì)明年下半年5G可初步具備商用條件。

5G三大應(yīng)用場景：支持廣覆蓋和高速率的eMBB業(yè)務(wù)，超低時(shí)延和高可靠(URLLC)和海量聯(lián)接(mMTC)。5G帶來的超低時(shí)延和高可靠性和海量的物聯(lián)網(wǎng)能力將會(huì)為汽車互聯(lián)、無人駕駛帶來新的技術(shù)基礎(chǔ)。

以上都是官方的解釋，簡單粗暴地整理下來，通信技術(shù)的發(fā)展路徑可以簡單理解為：3G無線標(biāo)準(zhǔn)——4G（LTE）——LTE-Advanced（簡稱LTE-A）（6GHz以下5G無線電接入網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)）——5G（從6GHz到100GHz的頻率）。

在這一演化路徑中，MIMO天線配置從2x2——8x8——16x16——256x256，這將會(huì)帶來無線網(wǎng)絡(luò)速度和覆蓋的飛躍。

5G帶來了連接速率的增長、聯(lián)網(wǎng)數(shù)量的劇增、延時(shí)的大幅度降低。5G目標(biāo)可以用幾個(gè)數(shù)字來歸納：1000倍的容量提升、1000億+的連接支持、10GB/s的最高速度、1ms以下的延時(shí)。

5G與4G的區(qū)別

基于LTE技術(shù)基礎(chǔ)的4G已經(jīng)進(jìn)入成熟大規(guī)模部署的階段，而5G現(xiàn)階段依然處在技術(shù)系統(tǒng)驗(yàn)證階段，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的部署預(yù)計(jì)要到2020年。

4G和以前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)主要側(cè)重于原始帶寬的提供，而5G旨在提供無所不在的連接，更加突出萬物互聯(lián)。

5G網(wǎng)絡(luò)在很長一段時(shí)間是不會(huì)獨(dú)立存在的，它與現(xiàn)階段的4G、3G甚至2G網(wǎng)絡(luò)都會(huì)是長期共存。因此5G的設(shè)計(jì)初衷是支持多種不同的應(yīng)用，例如物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、AR、VR等。

5G與4G的最根本的差別，那就是在處理大量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接需求方面上。假如當(dāng)我們處理高清視頻在線播放的時(shí)候，5G可以提供超高速的速度，而面對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)，5G便會(huì)提供超低的數(shù)據(jù)傳輸速率，降低功耗，提高待機(jī)時(shí)間。

5G加速車聯(lián)網(wǎng)無人駕駛到來

車聯(lián)網(wǎng)是什么？我們可以這樣理解，利用車載電子傳感裝置，通過移動(dòng)通訊技術(shù)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、智能終端設(shè)備與信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使車與路、車與車、車與人、車與城市之間實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通，從而對(duì)車、人、物、路、位置等進(jìn)行有效的智能監(jiān)控、調(diào)度、管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

再進(jìn)一步來說，無人駕駛的前期基礎(chǔ)必然是以車聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)。未來車輛在進(jìn)行無人駕駛中便需要通過車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息通信，在這個(gè)過程當(dāng)中，需要進(jìn)行海量、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。

英特爾CEO Brian Krzanich表示：”未來無人駕駛汽車將在每秒鐘消耗0.75GB的數(shù)據(jù)量，每天使用大概4000GB的數(shù)據(jù)量。此外，無人駕駛汽車和車聯(lián)網(wǎng)通信的實(shí)現(xiàn)還需要網(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，需要更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和更低的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，而這僅靠4G、LTE-V和DSRC等通信技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)。”

5G網(wǎng)絡(luò)可以將端到端的通信時(shí)延控制在10毫秒內(nèi)，這對(duì)于保證車輛在高速行駛中的安全來說至關(guān)重要。此外，在流量峰值和連接數(shù)密度方面，5G技術(shù)能夠以超過每秒10GB的傳輸速度和106/km2的連接數(shù)密度滿足未來車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的車輛與人、交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信需求。

因此低時(shí)延和高速的傳輸速度是5G的兩大優(yōu)勢，而這也會(huì)推動(dòng)無人駕駛和車聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

車聯(lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)V2X

前面已經(jīng)說到5G會(huì)助力車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛的發(fā)展，而當(dāng)中的通訊移動(dòng)技術(shù)也成為不可或缺的一部分?？梢灶A(yù)見的是，汽車產(chǎn)業(yè)的變革更多是追求更安全的行車環(huán)境，同時(shí)把交通效率進(jìn)一步提升。

現(xiàn)階段的車聯(lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)必定是蜂窩車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)(C-V2X)，它是V2X車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上融入蜂窩網(wǎng)絡(luò)，讓車與路、車與車、車與人、車與城市之間能夠進(jìn)行互聯(lián)。

實(shí)際在發(fā)展之初，除了C-V2X，還有DSRC（專用短程通信技術(shù)）這車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。DSRC是由通用、福特、豐田、本田等車企推動(dòng)，可支持車車、車路之間的直接通信，此后歐洲和日本等國家也都提出了各自的標(biāo)準(zhǔn)和專用頻段。DSRC技術(shù)的優(yōu)勢在于可靠性高、傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)，弱點(diǎn)在于通信距離優(yōu)勢不明顯。因此，如果僅通過DSRC實(shí)現(xiàn)無人駕駛技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)通信，那么就需要針對(duì)路邊設(shè)施進(jìn)行大規(guī)模投入，同時(shí)每個(gè)國家都有自己一套頻段和標(biāo)準(zhǔn)，通用性不強(qiáng)，投入研發(fā)和大規(guī)模布局時(shí)間長，成本也很大，不利于商業(yè)化。

C-V2X是基于全球3GPP Release 14規(guī)范的V2X通信技術(shù)，也是擁有持續(xù)演進(jìn)路徑的V2X通信技術(shù)，并支持前向及后向兼容，尤其是基于5G新空口的C-V2X可提供高吞吐量、寬帶載波支持、超低時(shí)延、高可靠性，可大大豐富自動(dòng)駕駛的應(yīng)用場景。

這意味著C-V2X是擁有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可以持續(xù)演進(jìn)?，F(xiàn)階段C-V2X的形態(tài)便是LTE-V2X，它是利用現(xiàn)階段Celluar蜂窩網(wǎng)絡(luò)4G LTE進(jìn)行車聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)耐ㄓ嵓夹g(shù)。LTE-V2X是車對(duì)萬物V2X通信的全球解決方案，擁有面向5G新空口的演進(jìn)路徑，是現(xiàn)今唯一一項(xiàng)遵循全球3GPP規(guī)范的V2X通信技術(shù)。

LTE-V2X網(wǎng)絡(luò)最初由大唐、華為等通訊運(yùn)營商推出。它針對(duì)車輛V2X的通信需求定義了兩種通信方式：集中式與分布式。集中式也稱為蜂窩式，需要基站作為控制中心，車輛與基礎(chǔ)設(shè)施、其他車輛之間需要通過將數(shù)據(jù)在基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)通信；分布式也稱為直通式，無需基站作為支撐，讓終端之間實(shí)現(xiàn)V2X通信。

LTE-V2X既支持直通，也支持基站輔助方式，實(shí)現(xiàn)了直通和蜂窩模式的融合，相較于DSRC具有顯著的性能優(yōu)勢，未來可以平滑演進(jìn)到5G。

現(xiàn)在市面上已經(jīng)有多家芯片設(shè)計(jì)廠商推出了支持C-V2X技術(shù)的芯片和相關(guān)解決方案。如高通C-V2X車聯(lián)網(wǎng)解決方案“9150 C-V2X”芯片組，基于3GPP Release 14規(guī)范，面向PC5直接通信，集成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)，支持汽車道路安全，甚至為日后的自動(dòng)駕駛也提供基礎(chǔ)。

通信延時(shí)10毫秒內(nèi)的重要性

圍繞5G的三大特點(diǎn)，高速數(shù)據(jù)傳輸、超低時(shí)延、超大網(wǎng)絡(luò)容量，這些都會(huì)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生重大的影響?，F(xiàn)階段的C-V2X還是利用4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，對(duì)于未來需要實(shí)現(xiàn)無人駕駛的目標(biāo)來說，4G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、速率和網(wǎng)絡(luò)容量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。

在5G時(shí)代，延時(shí)將降至10毫秒以內(nèi)，更低延遲性與高可靠性的網(wǎng)路傳輸，可實(shí)現(xiàn)車對(duì)車、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施等通訊應(yīng)用。

我們比較2/3/4G網(wǎng)絡(luò)和Wifi的端到端的時(shí)延，根據(jù)獨(dú)立第三方網(wǎng)絡(luò)測試機(jī)構(gòu)Open Signal的測試結(jié)果，時(shí)延最短的是LTE，為98ms，這幾乎是5G的1ms時(shí)延的100倍。

我們?cè)賮砜纯慈梭w的神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度，大約在100-200米/秒，我們的軀體感覺系統(tǒng)分布于全身，信息從軀體感覺感受器傳導(dǎo)到脊椎和腦干的軸突是身體感覺系統(tǒng)的第一級(jí)傳入纖維（primary afferent axons）。

當(dāng)痛的感覺從指尖到腦干，其傳導(dǎo)的距離在1米左右，需要花費(fèi)20到200ms，這不包括運(yùn)動(dòng)反饋，單純是信息傳導(dǎo)到腦干。如果人體需要作出反應(yīng)，還需要一點(diǎn)的時(shí)延，這個(gè)時(shí)延在幾十毫秒。

再來看一個(gè)例子，電影膠片是以24fps的速度播放的。fps（Frame per Second），即每秒顯示的幀數(shù)，畫面更新率。這個(gè)24fps，大概是41.66ms，我們的眼睛完全感覺不到任何卡頓，非常流暢；對(duì)于電視信號(hào)的音頻/視頻延遲（唇音同步），聲音超前畫面40ms到滯后畫面60ms范圍內(nèi)，人們明顯不會(huì)感覺聲畫不同步。

這些都說明了，人類對(duì)于幾十毫秒內(nèi)的反應(yīng)是遲鈍的。因此我們來看看5G網(wǎng)絡(luò)的1ms下的時(shí)延，可以想像是多么快速，它是一個(gè)比人類反應(yīng)還要快的存在。

對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛而言，假設(shè)汽車的行駛速度為60公里/小時(shí)，60ms時(shí)延的制動(dòng)制動(dòng)距離為1米，10ms時(shí)延的制動(dòng)距離為17厘米，而1毫秒的5G時(shí)延，制動(dòng)距離僅為17毫米?？吹竭@些數(shù)據(jù)，你就會(huì)知道5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延會(huì)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛產(chǎn)生多大的影響。

5G推動(dòng)汽車行業(yè)的變革

2016年底，車聯(lián)網(wǎng)汽車?yán)塾?jì)出貨量將超過5千萬輛，預(yù)測在2021年，出貨量累計(jì)將達(dá)3.8億。2018年全球車聯(lián)網(wǎng)的市場總額有望達(dá)390億歐元，車聯(lián)網(wǎng)將成為未來汽車的標(biāo)配。

在巨大的市場增長潛力的引誘下，各大企業(yè)都對(duì)車聯(lián)網(wǎng)這個(gè)市場虎視眈眈，紛紛出招。不僅是企業(yè)，國家政府對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)也出臺(tái)了很多政策。國家“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目中，發(fā)改委把車聯(lián)網(wǎng)的智能終端傳感器列入國家重大項(xiàng)目之一，同時(shí)給予大量資金、政策上的扶持。

5G時(shí)代的大數(shù)據(jù)將會(huì)引入到車內(nèi)，不僅能提升汽車的駕乘體驗(yàn)，同時(shí)也會(huì)提升行車的安全。如高速收費(fèi)信息、RTTI、紅綠燈信息、動(dòng)態(tài)停車場/位信息、以車作為身份的授權(quán)、消費(fèi)支付、服務(wù)訂閱、車車通信等信息都會(huì)被汽車所接受，以這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算處理提供更好的行車體驗(yàn)。

此外5G是能夠助力V2X通訊，其超低時(shí)延、大容量連接、超高速率的特點(diǎn)將會(huì)為無人駕駛加速。5G時(shí)代端到端的時(shí)延從平均50ms下降到10ms內(nèi)，同時(shí)1平方公里內(nèi)能同時(shí)連接100萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這些技術(shù)優(yōu)勢可以滿足智能交通和自動(dòng)駕駛的要求。

自動(dòng)駕駛無人駕駛的登場，這些都會(huì)令駕駛者有更多駕駛外的體驗(yàn)，在車內(nèi)我們可以更充分利用時(shí)間進(jìn)行辦公和生活。超低時(shí)延、中心化的通訊將會(huì)帶來社交生態(tài)的新變革，道路上行駛的車輛，將可以隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)建立連接。

5G將會(huì)具有更強(qiáng)的性能、更多的場景和全新的生態(tài)，這必然會(huì)引發(fā)新一輪的市場社會(huì)變革，萬物互聯(lián)的世界里面，汽車行業(yè)的變革已經(jīng)蓄勢待發(fā)。