摘要:每一代新兴技术都是在一定的技术基础上,因特定业务和用户的迫切需求而诞生的。汽车在给生活带来便利的同时,也引发了一系列的问题,诸如交通事故、交通拥堵、环境污染、出行效率等[1-2]。智慧交通系统(intelligenttransportationsystem,ITS)结合通信、互联网等先进技术,构建起综合交通体系,解决当前及未来要面临的交通安全与运输效率等问题,目前被认为是解决交通系统问题最有效的解决方案。近年来,我国汽车产业迅猛发展,智能汽车在2020年占比将达到50%;同时在通信领域,车联网无线通信网络覆盖率将达到90%,智能汽车联网渗透率将达到22%,将为智慧交通的发展提供坚实基础。
关键词:5GV2X;移动边缘计算;网络切片
引言
车联网产业是汽车、信息通信、道路交通等行业深度融合的新型产业形态,被认为是物联网体系中最有产业潜力、市场需求最明确的方向之一,对促进汽车和信息通信产业创新发展、提升汽车和交通服务能力具有重要意义,已经成为全球新一轮科技创新和产业发展的必争之地。本文中,我们研究车联网的内涵和关键技术发展路线,分析车联网产业总体发展态势,对中国车联网产业状况和政策环境进行剖析,并对车联网产业未来发展形势进行研判。
1车联网的概念
汽车网络是一种智能车辆,它基于内联网、自主网络和移动车辆互联网,并以特定通信协议和数据传输标准(V2X)与一切(道路、行人、家庭和互联网)联网,从而使交通管理更加智能化,使车辆更加智能化。它还为司机提供动态信息服务[1]。实施车辆网络需要三个步骤:1)将联网车辆连接到车辆内的网络。2)将车载互联网终端连接到互联网;3)至少每辆联网汽车与道路基础设施之间的互联网(V2V)(例如b .制造红灯,这是每辆联网的汽车都能与行人(V2P)联网的理想选择[2]。
25G技术的智能车联网优势
2.1部署成本相对降低
由于C-V2X可基于强大的3GPP生态系统和连续完善的蜂窝网络覆盖,可充分利用LTE和5G的生态系统,集成LTE、V2X,我国具有世界上最大的4G商用网络,未来5G基站的部署规模预计跟目前4G网络差不多,可很大程度上降低车联网的部署成本。
2.2有明确的演进路径
2017年3GPP发布的R14明确了C-V2X的技术规范,2018年6月发布的R15以及正在制定的R16中,在5G框架下规范了C-V2X向5GV2X的演进路线,未来规划的R17将深化5GV2X技术向成熟发展。基于以上优点,C-V2X被认为是实现5G场景下车联网的关键推动因素之一。随着超密集组网、全双工通信、边缘计算、网络切片等5G新技术的不断完善,5G移动通信技术将与汽车行业深入融合,推动未来交通系统向智能化迈进。
3基于5G的车联网通信体系结构
随着通信技术的快速发展,业务发展和用户需求越来越大,为了满足多元化多功能体验效果,车联网体系结构将不断变化以适应各项需求。未来5G技术将改变传统车联网通信模式,智能车联网体系结构更加灵活,系统元素更加多样。5G时代,车联网中将存在无线局域网、4G蜂窝通信、卫星通信等多种不同的通信模式,因此5G车联网必将是一个互联互通的大型异构网络,5G车载单元等系统元素可通过多网络接入与融合,多渠道接入互联网。
图1 基于LTE技术的车联网
如图1所示,LTE-V为基于LTE技术的车联网。D2D通信作为车联网重要通信模式,通过SideLink链路技术,支持车间直连通信方式,满足了高速度、高密度驾驶场景下的通信需求。按照基站对资源的分配方式以及对起始、目的和中继终端节点的控制情况,可具体将D2D通信方式分为4类,包括基站辅助的终端直连、基站辅助的车队通信、基站辅助的中继通信及终端间的直接通信。于此,在未来5G技术的应用场景下,车联网技术将实现车内网、车际网和车载移动互联网的“三网融合”。在车内网中,车辆和5G车载单元实现自行控制链路,进行短距离信息传输,从而降低通信时延;车际网中,当车辆处于通信网络边缘或信号阻塞地带时,各终端间的通信难以保证,车辆可基于单跳或多跳的D2D通信模式建立AdHoc网络,实现相邻车辆间自组网来保障实时信息交换;在车载移动互联网中,车辆可通过5G基站或中继快速接入互联网,实现V2N的信息交互。
4车联网产业发展技术分析
4.15G智能网联无人驾驶技术
2019年4月23日,5G智能网联无人驾驶汽车Sharing-VAN在湘湖国家旅游度假区首次亮相。该车依靠5G网络的低时延、大带宽、高可靠性以及边缘计算等特点,以及中国移动设计的“端—边缘—云”协同的分级立体智慧交通及自动驾驶架构,通过人、车、路、云的信息交互实现了边缘计算、高精度定位、五维时空等能力,为自动驾驶汽车智能决策、协同控制提供信息服务,进而实现不同等级智能驾驶及智慧交通。Sharing-VAN融合移动5G远程驾驶技术,属于L4级自动驾驶汽车。其无前端和尾部造型、无驾驶座、无转向盘、更无油门和制动系统,但是却能够以30km/h的速度在景区里行驶,在遇到紧急状况时,还会根据场景需求,完成自动/远程驾驶实时接管,有效地提高了景区的视频盲区监控能力,帮助景区在安全管理、指挥调度方面能够看得更清晰,响应更快速。
4.2V2X技术的应用
车联网目前的应用都是基于单车智能的,但是单车智能对于整个智能交通系统而言会存在相对的局限性,因此具备高可靠极低时延性能的V2X的广泛应用就成为人们关注的焦点。3GPP的最新版本16TS22.186提出基于5G通信技术下增强V2X场景的服务需求,并将服务分为安全类(如自动驾驶、车辆编队等)和非安全类(移动高数据速率的娱乐、移动热点、动态地图更新等)场景,不同的V2X场景需要传输不同类型的V2X消息。车辆在行驶过程中,V2V技术可实现对行驶在同一车道且构成编队的车辆,进行前向及后向碰撞预测。通过车载传感器感知并计算当前车辆与前车的间隔距离、车速、刹车预警等,从而提前减速或制动可有效避免交通事故,保障车辆行驶的安全性。当车辆行驶至交叉路口时,同样需要V2V技术对其他车辆的行驶意图进行预测,以减少交通事故的发生。在车辆进行转向时,车辆可通过V2V技术实现转向辅助,将当前车辆转向信息发送给前方以及后方车辆,以提醒相应车辆提前采取制动措施。当远端有高优先级的车辆正在行进时,可利用V2V技术告知该车道内车辆,对该优先级高的车辆所行驶的道路进行避让,使该车优先通过,确保紧急任务的顺利执行。设计了基于开放街道地图自动导航(Open-Street-MapAutomatedNavigationDirections,OsmAnd)的安卓安全驾驶V2V应用程序,用以实现将带有车辆信息的数据包信息在100ms到900ms之间传送给其他车辆。通过减少V2V排队系统内间隙来提升车辆排队系统性能的延迟和可靠性。
结束语
“汽车联网”这个词近年来一直是汽车行业的热门词。它是传统汽车产业快速发展与新兴互联网产业的交汇点。它使汽车不再是简单的交通工具,而是可以给人们带来更聪明的驾驶和减少经验和互动经验。随着时代的不断创新和进步,汽车联网必然是下一个行业的风暴。车辆联网作为信息化和工业化深度一体化的重要领域,将实现车辆与人、人与车辆、车辆与车辆、车辆与道路之间的密切联系,提高车辆情报水平,并为用户提供各方面的驾驶经验。今后,智能互联网连接车将开通智能手机、智能家居、智能设施等。,引领着智能交通和城市的发展。。
参考文献
[1]侯瑞.未来智能汽车的融合创新发展路径[J].信息化建设,2018(08):32-33.
[2]董晨煜,贾广涛.车联网及其热点技术分析[J].汽车维护与修理,2018(15):67-71.
[3]黄海峰.大唐移动积极发展智能网联汽车业务借5G开启车联网新篇章[J].通信世界,2018(18):30-31.
[4]杨树.车联网中多虚拟车协同服务方法研究[D].北京邮电大学,2018.
[5]钱志华.面向5G车联网连通性关键理论综述[J].信息通信,2018(05):219-220.