2019年被視為全球“5G元年”，中國(guó)5G發(fā)展也進(jìn)入沖刺階段,。作為新一代移動(dòng)通信技術(shù),，5G將成為支撐未來(lái)創(chuàng)新的統(tǒng)一連接架構(gòu)，賦予經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能,。

　　隨著5G商用的到來(lái),，人們都期待這項(xiàng)革新技術(shù)將給很多傳統(tǒng)領(lǐng)域帶來(lái)全新的面貌。比如對(duì)于百年汽車行業(yè)而言,，這將意味著給自動(dòng)駕駛,、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)更多加速和突破，甚至給整個(gè)產(chǎn)業(yè)打開(kāi)更多想象的空間,。

　　5G與車聯(lián)網(wǎng)：將改變產(chǎn)業(yè)投資方向

　　首先,，讓我們一起了解下“車聯(lián)網(wǎng)”的概念，車聯(lián)網(wǎng)也稱作V2X（Vehicle toEverything）,，是汽車與萬(wàn)物互聯(lián),，包括車與車（V2V），車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）,、車與行人（V2P）以及與網(wǎng)絡(luò)（V2N）之間的通信,。

　　車聯(lián)網(wǎng)就好像是一個(gè)包含有車、交通信號(hào)燈等路邊設(shè)施、行人和云端參與的微信群,，群里的每一個(gè)參與者都可以將自身的信息與其他參與者即時(shí)分享,，實(shí)現(xiàn)彼此間位置和駕駛意圖的識(shí)別，對(duì)信號(hào)燈等交通信息的告知等,，協(xié)助群內(nèi)的車輛對(duì)道路的感知,，支撐車輛自動(dòng)化。

　　傳統(tǒng)V2X技術(shù)產(chǎn)生已久,，它作為早期802.11a技術(shù)的衍生技術(shù),，孕育于21世紀(jì)的頭幾年。但是,，傳統(tǒng)V2X技術(shù)具有明顯的局限性,。主要有以下幾點(diǎn)：

　　- 首先，它缺乏長(zhǎng)期的無(wú)線技術(shù)演進(jìn)路線圖,。隨著車輛間互聯(lián)性越來(lái)越高,，汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)擁抱4GLTE技術(shù)并向著5G未來(lái)不斷邁進(jìn)，該傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)脫離汽車產(chǎn)業(yè)的未來(lái)愿景及發(fā)展方向,。

　　- 其次,，對(duì)于傳統(tǒng)V2X技術(shù)的投資缺乏動(dòng)力。對(duì)于汽車廠商而言,，進(jìn)行一次性的投資并不合算,，隨著時(shí)間推移傳統(tǒng)技術(shù)將難以為繼；就道路基礎(chǔ)設(shè)施而言,，傳統(tǒng)V2X技術(shù)不能和其他廣泛部署并不斷創(chuàng)新進(jìn)步的無(wú)線技術(shù)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),，資金緊張的各級(jí)交通部門很難對(duì)其進(jìn)行投資并推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)。

　　- 最后,，傳統(tǒng)的V2X技術(shù)并沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到2019-2020年全球5G轉(zhuǎn)型的加速,，而正是由于全球5G技術(shù)發(fā)展的加速,，改變了汽車廠商和道路基礎(chǔ)設(shè)施管理者的投資方向,。

　　鑒于傳統(tǒng)V2X技術(shù)的不足，并充分利用蜂窩移動(dòng)通信的產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢(shì),，全球移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP在R14標(biāo)準(zhǔn)版本中定義了C-V2X（蜂窩車聯(lián)網(wǎng)）技術(shù),。自從2016年C-V2X技術(shù)誕生以來(lái)，汽車產(chǎn)業(yè)的大多數(shù)參與方都采取了C-V2X這一能夠全面解決安全和效率問(wèn)題的技術(shù),，它是既適用于未來(lái)發(fā)展又符合全球變革路徑的最佳技術(shù),。

　　基于3GPP無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的C-V2X全球無(wú)線部署符合5G演進(jìn)路線，將從終端和基礎(chǔ)設(shè)施層面充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),。C-V2X能集成于車內(nèi)信息處理無(wú)線模組中,，所以汽車廠商的增量成本問(wèn)題也得到了解決。道路基礎(chǔ)設(shè)施部署能與5G規(guī)模部署產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，這為各級(jí)政府節(jié)省了大量支出,。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù),，C-V2X還具有技術(shù)優(yōu)越性，能夠提供2倍以上的通信范圍及可靠性,。

　　5G帶給自動(dòng)駕駛的突破：低時(shí)延,、高可靠、高速率

　　目前,，自動(dòng)駕駛技術(shù)在中國(guó)和美國(guó)得到高速發(fā)展,。截止到2018年底，美國(guó)加州政府已經(jīng)向60家企業(yè)發(fā)放了自動(dòng)駕駛測(cè)試牌照,，中國(guó)各地政府也先后向24家企業(yè)發(fā)放了測(cè)試牌照,。

　　在由著名研究機(jī)構(gòu)Navigant research 發(fā)布的最新一年自動(dòng)駕駛競(jìng)爭(zhēng)力排行榜中，處于領(lǐng)先位置的公司多是采用單車智能的方式,，即車輛對(duì)環(huán)境的感知和對(duì)行駛的決策都是通過(guò)車載的傳感器和計(jì)算處理單元來(lái)完成,，這在交通設(shè)施相對(duì)完善的城市內(nèi)道路或者工作條件相對(duì)簡(jiǎn)單的高速公路場(chǎng)景上短時(shí)間內(nèi)可以取得較快的進(jìn)展。

　　但僅僅依靠單車智能會(huì)有比較大的局限性,，例如對(duì)于交通設(shè)施缺損比較嚴(yán)重,、部署不很規(guī)范的道路，或者是交通流量比較大且車速較快的高速公路等復(fù)雜場(chǎng)景,，單車智能還很難完成復(fù)雜道路環(huán)境的感知和實(shí)時(shí)決策,。但是隨著5G的發(fā)展和應(yīng)用，為自動(dòng)駕駛汽車打破了這些局限性,。

　　得益于中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)鏈在5G技術(shù)和應(yīng)用上的不斷深化推進(jìn),，業(yè)界自動(dòng)駕駛研究領(lǐng)域普遍認(rèn)為，自動(dòng)駕駛不僅需要智能的車,，還需要智慧的路相配合,。利用5G技術(shù)低時(shí)延、高可靠,、高速率和大容量的能力,，車聯(lián)網(wǎng)不僅可以幫助車輛間進(jìn)行位置、速度,、行駛方向和行駛意圖的溝通,，更可以利用路邊設(shè)施輔助車輛對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知。比如車輛利用自身的攝像頭可能無(wú)法保證對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷,，進(jìn)而可能會(huì)發(fā)生闖紅燈的違章行為,，但是利用車聯(lián)網(wǎng)的V2I技術(shù)，交通信號(hào)燈把燈光信號(hào)以無(wú)線信號(hào)的方式發(fā)給周邊的車輛,，確保自動(dòng)駕駛汽車準(zhǔn)確了解交通信號(hào)燈的狀態(tài),。

　　不僅如此,，交通信號(hào)燈還可以廣播下次信號(hào)改變的時(shí)間，甚至其他相鄰路口未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)狀態(tài),，自動(dòng)駕駛車輛可以據(jù)此精確的優(yōu)化行進(jìn)速度和路線,，選擇一條紅燈最少、行駛最快的路線,，即優(yōu)化了交通,，又可以減少碳排放。

　　另一個(gè)例子是交叉路口的通行優(yōu)化和橫穿行人告警,。今天道路上經(jīng)常發(fā)生橫穿路口的行人/自行車與車輛間的碰撞事故,，尤其是左轉(zhuǎn)車輛，由于視線受阻,，司機(jī)和車載傳感器經(jīng)常無(wú)法觀察到路口內(nèi)橫穿的行人,，一個(gè)解決辦法就是通過(guò)在路口上安裝雷達(dá)和攝像機(jī)對(duì)路口內(nèi)行人進(jìn)行監(jiān)視，如果檢測(cè)到斑馬線上和路口內(nèi)有行人,，并且行人在車輛的行進(jìn)路線上,，路邊設(shè)施（RSU）可以將檢測(cè)到的情況即時(shí)通知即將轉(zhuǎn)彎或直行的車輛注意避讓，規(guī)避事故的發(fā)生,。

　　5G和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是自動(dòng)駕駛所必須的技術(shù)保障,。通過(guò)選擇“智能的車 智慧的路”這一正確的技術(shù)路線，充分發(fā)揮5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì),，我們有理由相信5G技術(shù)將在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)揮其巨大作用,。

　　5G加強(qiáng)自動(dòng)駕駛的感知、決策和執(zhí)行

　　汽車的自動(dòng)駕駛包括感知/認(rèn)知,、決策和執(zhí)行共三個(gè)層面,，而這三個(gè)層面都能夠利用5G移動(dòng)通信技術(shù)得到增強(qiáng)。

　　首先來(lái)看感知/認(rèn)知層面,。感知/認(rèn)識(shí)就是讓汽車和駕駛者知道“我在哪里,，我周圍有什么，我是否有危險(xiǎn)”,。因而首先需要高精度的定位,，對(duì)于自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，甚至需要亞米級(jí)的定位,。傳統(tǒng)的衛(wèi)星定位（GNSS）無(wú)法滿足車輛自動(dòng)化所需的定位精度,，因而需要使用基于網(wǎng)絡(luò)輔助的差分定位技術(shù),，并且結(jié)合航跡推演技術(shù)來(lái)提升定位精度,。

　　以高通公司推出的視覺(jué)增強(qiáng)精確定位（VEPP）技術(shù)為例，其融合多個(gè)汽車傳感器,，包含全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS),、攝影機(jī),、慣性測(cè)量單元(IMU)和車輪傳感器，以提供更準(zhǔn)確的全球車輛定位,。

　　VEPP是車載通訊系統(tǒng)(telematics)控制單元和高階定位裝置之間的組合,，實(shí)現(xiàn)了車道等級(jí)準(zhǔn)確度，精確度小于1米,。在精確地掌握了自身位置之后,，我們還需要一張支持自動(dòng)駕駛的車道級(jí)別的高精地圖，從而知道車輛在道路中的位置,，而利用5G移動(dòng)通信大帶寬的優(yōu)勢(shì),，車輛可以實(shí)時(shí)獲取最新的高精地圖。

　　其次,，車輛需要了解周邊的道路參與者和障礙物,。自動(dòng)駕駛車輛往往安裝多個(gè)先進(jìn)傳感器，包括攝像機(jī),、雷達(dá),，甚至激光雷達(dá)來(lái)感知周邊的物體。但是這些價(jià)值不菲的傳感器只能檢測(cè)到視距范圍內(nèi)的物體,，并且對(duì)氣候條件也比較敏感,，比如霧霾天氣攝像機(jī)和激光雷達(dá)就會(huì)失效。而利用V2V車車通信技術(shù),，可以把車輛感知范圍擴(kuò)大到視距之外,，比如前后若干車輛的位置，甚至它們緊急剎車的狀態(tài)信息,，進(jìn)而可以提前對(duì)道路狀況進(jìn)行判斷,，及早采取規(guī)避措施避免追尾事故的發(fā)生。同時(shí),，利用V2I通信,，車輛還可以從道路基礎(chǔ)設(shè)施那里獲得諸如信號(hào)燈和路口內(nèi)行人等信息，形成完整的對(duì)道路環(huán)境的感知,。

　　5G技術(shù)不僅可以提高自動(dòng)駕駛車輛的環(huán)境感知能力,，還可以利用車輛間無(wú)線連接，讓多個(gè)車輛進(jìn)行協(xié)作式?jīng)Q策,，合理規(guī)劃行動(dòng)方案,。比如，在高速公路內(nèi)側(cè)車道上車輛,，在其需要駛離高速公路時(shí),，可以通過(guò)車車通信與周邊車輛協(xié)商，要求周邊車輛避讓以便其能夠向外側(cè)車道變線并駛離高速,。

　　如前所述,，僅依靠單車智能,，L4/L5只是存在理論上的可行性。讓機(jī)器學(xué)會(huì)準(zhǔn)確識(shí)別道路上的所有標(biāo)識(shí),、信號(hào)和道路參與者是一件幾乎無(wú)法完成的任務(wù),，讓機(jī)器學(xué)會(huì)處理所有可能的偶發(fā)事件也需要付出難以承受的代價(jià)。只有通過(guò)基于5G技術(shù)的車車/車路協(xié)同,，充分發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施的能力,，才能以較低的代價(jià)和成本讓自動(dòng)駕駛車輛實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛環(huán)境的感知和行駛的決策。

　　另外,，從人工智能的角度來(lái)看,，機(jī)器無(wú)法完全替代人類的決策，在一些偶發(fā)的復(fù)雜場(chǎng)景需要人類參與決策,，即“man in the loop”,。但是對(duì)于自動(dòng)駕駛車輛來(lái)講，車內(nèi)的乘員可能并不會(huì)駕駛汽車,，也無(wú)法參加決策,。

　　但有了5G技術(shù)，我們就可以讓遠(yuǎn)端服務(wù)中心的人員參與到?jīng)Q策中來(lái),。比如在一些特殊的場(chǎng)景,，機(jī)器無(wú)法完成駕駛而造成脫離（disgagement），就像今天車輛發(fā)生故障時(shí)我們呼叫救援中心一樣,，車輛可以利用5G網(wǎng)絡(luò)呼叫遠(yuǎn)端的服務(wù)中心,，利用5G的低時(shí)延大帶寬，將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像和傳感器信息傳送給服務(wù)中心的專業(yè)人員,，由專業(yè)人員在虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景下,，遠(yuǎn)端控制車輛駛離復(fù)雜路況，直到駕駛系統(tǒng)能夠再次接管車輛,。

　　當(dāng)然我們并不是說(shuō)只有L4/L5這樣的高度自動(dòng)化才需要5G技術(shù),，實(shí)際上車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)以人類駕駛為中心的低級(jí)別自動(dòng)化也有極大的幫助。例如前面提及的多項(xiàng)感知技術(shù)都可以應(yīng)用到當(dāng)前的車輛中,，為駕駛員提供駕駛輔助（ADAS）,，例如基于車載雷達(dá)和V2V技術(shù)融合的前撞預(yù)警和緊急自動(dòng)剎車等。

　　5G應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng),，有兩大問(wèn)題亟待解決

　　目前,，在工信部和交通部的大力推動(dòng)下，基于3GPP R14版本的車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)基本完成量產(chǎn)前的技術(shù)準(zhǔn)備,，當(dāng)然在大規(guī)模商用前還有一些政策和技術(shù)上的問(wèn)題急需解決,。

　　首先，是信息安全和隱私方面,。對(duì)于大眾消費(fèi)者來(lái)講,，除了關(guān)注車聯(lián)網(wǎng)帶給我們的諸多便利和道路安全,，也更加關(guān)心車聯(lián)網(wǎng)所設(shè)計(jì)的信息安全和隱私問(wèn)題,。為保護(hù)車主的隱私,，提高網(wǎng)絡(luò)的安全系數(shù)，C-V2X設(shè)計(jì)了匿名密鑰體制,，周期性變更標(biāo)識(shí)和信息簽名,，為此需要在車輛中安裝幾百甚至幾千個(gè)證書(shū)。由于涉及到信息安全問(wèn)題,，迫切需要國(guó)家多個(gè)相關(guān)部門的相互協(xié)作,，制定出題套適合我國(guó)國(guó)情的證書(shū)管理和分發(fā)體制。

　　此外,，在C-V2X信息安全方面要求使用我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的SM2/3加密算法,，該算法已廣泛應(yīng)用于銀行等系統(tǒng)，具有一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),。但是,，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有支持SM2/3算法的芯片在處理能力上尚且無(wú)法滿足C-V2X所需的每秒上千次的簽名和驗(yàn)簽的要求，并且多數(shù)從事安全芯片開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)企業(yè)還缺乏開(kāi)發(fā)車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn),。而國(guó)外芯片廠商盡管已經(jīng)從國(guó)標(biāo)體系獲取了SM2/3算法,，但由于不完全了解國(guó)密算法所涉及的認(rèn)證環(huán)節(jié)以及相關(guān)的認(rèn)證風(fēng)險(xiǎn)，故而遲遲未能給出支持C-V2X安全規(guī)范的產(chǎn)品規(guī)劃,。因此,，需要進(jìn)一步從政策和資金上進(jìn)行推動(dòng)，期望國(guó)內(nèi)外從事安全芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司盡快拿出支持國(guó)密SM2/3算法的高處理能力的車規(guī)級(jí)芯片,。

　　基于3GPP R14版本的C-V2X可以增強(qiáng)自動(dòng)駕駛車輛對(duì)環(huán)境的感知,，為低級(jí)別自動(dòng)駕駛提供更加準(zhǔn)確的駕駛輔助信息。L4/L5高級(jí)自動(dòng)駕駛所需的協(xié)作式?jīng)Q策,，將對(duì)V2X通信提出更高的要求,，需要V2X提高更高的帶寬，更短的時(shí)延,，最重要的是需要提供更高的可靠性（>99%）,。

　　2019年3月，3GPP通過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng),，計(jì)劃在R16版本中開(kāi)發(fā)基于5G新空口的5G V2X技術(shù),，利用5G新空口所具有的高帶寬，低時(shí)延和高可靠能力,，進(jìn)一步提升C-V2X技術(shù)的能力,，支撐高級(jí)別自動(dòng)駕駛技術(shù)。R16版本C-V2X標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃于2019年底完成,，相信在標(biāo)準(zhǔn)完成后芯片廠商也會(huì)盡快推出符合R16版本的芯片,，配合車企進(jìn)行L4/L5高級(jí)別自動(dòng)駕駛車輛的開(kāi)發(fā)和測(cè)試,。

　　自動(dòng)駕駛技術(shù)可以將我們從繁重的駕駛?cè)蝿?wù)中解放出來(lái)，使我們的旅程更加安全,、更加環(huán)保,。5G車聯(lián)網(wǎng)將大大增強(qiáng)自動(dòng)駕駛車輛的感知能力，促進(jìn)自動(dòng)駕駛車輛的盡早量產(chǎn),。更高級(jí)的自主駕駛需要車車/車路的廣泛協(xié)同,，而5G技術(shù)更是自主駕駛不可替代的必要手段。

　　5G應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng),，落地可期

　　雖然5G應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)到目前還沒(méi)有真正的實(shí)現(xiàn),，但也已經(jīng)走在實(shí)現(xiàn)的路上。2017年6月3GPP發(fā)布R14版本的C-V2X標(biāo)準(zhǔn)之后,，產(chǎn)業(yè)界迅速展開(kāi)C-V2X產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和相關(guān)測(cè)試驗(yàn)證工作,。當(dāng)年9月，高通公司發(fā)布了基于3GPP R14版本的9150 C-V2X芯片組,，并基于該芯片組在全球范圍內(nèi)開(kāi)展廣泛測(cè)試,。

　　2018年11月，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車5905－5925MHz）直連通信使用5905－5925MHz頻段管理規(guī)定（暫行）》,，規(guī)劃了頻段共20MHz帶寬的專用頻率資源,，用于C-V2X（車與車、車與人,、車與路之間的直連通信）智能網(wǎng)聯(lián)汽車的直連通信技術(shù),，同時(shí)，對(duì)相關(guān)頻率,、臺(tái)站,、設(shè)備、干擾協(xié)調(diào)的管理作出了規(guī)定,，這使我國(guó)成為全球范圍內(nèi)首個(gè)明確為C-V2X技術(shù)分配專用頻率的國(guó)家,。該頻段的劃分，徹底掃清了車聯(lián)網(wǎng)推廣中政策上的不確定性,，將極大促進(jìn)車企投入到C-V2X技術(shù)的量產(chǎn)車輛開(kāi)發(fā),。

　　今年消費(fèi)電子展（CES）期間，福特汽車宣布自2022年起,，福特將在美國(guó)銷售的每一輛新車和卡車上都內(nèi)置C-V2X技術(shù),；而近期又宣布將于2021年在中國(guó)量產(chǎn)首款搭載C-V2X技術(shù)的車型。

　　在今年2月世界移動(dòng)通信大會(huì)期間,，吉利宣布計(jì)劃在2021年發(fā)布其首批支持5G和C-V2X的量產(chǎn)車型,。部分國(guó)內(nèi)車企也都積極跟進(jìn)，考慮在兩年內(nèi)量產(chǎn)的部分車型中率先支持C-V2X技術(shù)。

　　3月28日,，工信部苗圩部長(zhǎng)出席博鰲亞洲論壇2019年年會(huì)時(shí)表示,，以無(wú)人駕駛為代表的車聯(lián)網(wǎng)將是5G的一項(xiàng)重要應(yīng)用，工信部正在與交通運(yùn)輸部合作,，積極推動(dòng)中國(guó)公路系統(tǒng)的數(shù)字化,、智能化改造，利用5G技術(shù)發(fā)揮車路協(xié)同優(yōu)勢(shì),。

　　我們有理由相信,，在未來(lái)兩年內(nèi),，與5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)同步展開(kāi),，我國(guó)多數(shù)城市和高速公路會(huì)采用C-V2X技術(shù)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造。2020起量產(chǎn)的具備C-V2X功能的車輛,，將能夠率先感受到C-V2X技術(shù)帶來(lái)的便利的交通,、安全的駕駛提示和更加優(yōu)化的節(jié)能減排。5G和AI等新興技術(shù)的結(jié)合必將激發(fā)汽車行業(yè)的創(chuàng)新浪潮,，賦能整個(gè)汽車生態(tài)的進(jìn)化,。

作者：是美國(guó)高通公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高級(jí)總監(jiān)李儼，著有《5G和車聯(lián)網(wǎng)》