5G and the Future of Connected Cars
來源：IOT周刊
2019 被稱為 5G 元年，它實打實的來了，5G 網路相比較 4G 網路來說，具有更快的速度、更低的延時、更穩定的網路品質，以及可以解決很多的車聯網應用場景的技術痛點，那 5G 網路普及後，對促進車聯網會產生哪些變化呢？
車聯網是產業發展趨勢
說到車聯網就必須說到 LTE-V2X 在車聯網中的作用，以及車聯網基本的通訊方式有哪些。V2X 是未來交通運輸系統下的關鍵技術，主要包含 V2V（車-車）、V2I（車-基礎設施），V2N（車-網路）、V2P（車-行人）。
作為一種無線資訊交互技術，可以實現車和其他一切實體之間的資訊交互，從而獲取即時路況、道路資訊、行人資訊等一系列交通資訊，提高駕駛安全性和交通效率。
為了滿足車輛 V2X 的通信需求，業內通常有兩套方案：DSRC（Dedicated Short Range Communications專用短程通信技術）和 LTE-V2X（融合 4G LTE 網路的車輛通信解決方案）。而後者 LTE-V2X 是基於 4G 技術實現車與車的通訊，以 LTE 蜂窩網路為 V2X 基礎的車聯網專有協議。
車聯網可以實現，車與人/車/路/服務平台的全方位網路連接，彌補了汽車單一無法對外通訊的缺陷，二者融合可以提升自動駕駛的可靠性，並降低成本，是產業發展趨勢。車聯網對人類生活方式的改變，一點都不亞於網路對人類生活方式的改變。
車聯網應用場景主要分為安全類、資訊類和交通效率類。
資訊類的應用場景，主要包括緊急呼叫業務等，提高車主駕車體驗的應用；比如呼叫車隊、即時直播、資訊集群推送，車輛這個空間將會成為一個資訊源和資訊轉發中心。
交通效率類的應用場景，包含紅綠燈車速引導、交通事故提醒、潮汐車道提醒、交通擁堵提醒、限速提醒、緊急車輛通行提醒等應用；
安全類的應用主要有人車避撞提醒、電單車出沒提醒、緊急制動提醒、交叉路口避撞提醒、前向碰撞預警等。
可以說，有了車聯網，出行會更加智慧。而且用過了就回不來，是一個不可逆的革命。
5G 帶給車聯網的突破
在很多人的印象中，5G 可能只是下載速率上的提升，連接時延的下降，但實際上，5G 是一個更為豐富的連接系統，它涉及了三個方面，首先是增強型行動寬頻，其次是為關鍵業務型服務提供支持，最後是海量物聯網（含車聯網）的支持。
與 4G 主要側重人與人之間的通信不同，5G 形成了端到端的生態系統。它增強了行動寬頻，峰值速率可達 20Gb/s，支持更低的延時（≦10ms），更高的可靠性（＞99.99%）以及更大的頻寬（每平方公里可連接100萬個終端）。
而這些數據都意味著更高的安全性，畢竟毫秒級的延時對於一場事故的發現和處理，是有截然不同的意義的。過去多年自動駕駛和車聯網即使有政府政策的支持，也因為許多客觀原因而難以快速發展。主要是在於基礎技術仍存在瓶頸，而 5G 網路的商用，勢必為自動駕駛和車聯網的融合提供更合適的契機。
而這些數據都意味著更高的安全性，畢竟毫秒級的延時對於一場事故的發現和處理，是有截然不同的意義的。過去多年自動駕駛和車聯網即使有政府政策的支持，也因為許多客觀原因而難以快速發展。主要是在於基礎技術仍存在瓶頸，而 5G 網路的商用，勢必為自動駕駛和車聯網的融合提供更合適的契機。
自動駕駛除了車身具備的各種感知設備（雷達、攝影機、IMU、GPS等）以外，也需要依賴真實行車環境中的各種 V2X 設施。道路的環境異常複雜，雷達、攝影機和雷射雷達等本地感測系統，受限於視距、環境等因素影響，為了更高的行車安全性，自動駕駛需要彌補本地感測器所欠缺的感知能力，完善了車身感知設備所不能探測的各種即時道路情況，將來的交通燈、基站、甚至行人都是車聯網V2X的一員，整個城市的街道和車輛都會被編織成一張數位地圖，讓自動駕駛算法的決策更加科學和智慧。
從人工智慧的角度來看，機器無法完全替代人類的決策，在一些偶發的複雜場景需要人類參與決策，即「man in the loop」。但是對於自動駕駛車輛來講，車內的乘員可能並不會駕駛汽車，也無法參加決策。
但有了 5G 技術，我們就可以讓遠端服務中心的人員參與到決策中來。比如在一些特殊的場景，機器無法完成駕駛而造成脫離（disgagement），就像今天車輛發生故障時我們呼叫救援中心一樣，車輛可以利用 5G 網路呼叫遠端的服務中心，利用 5G 的低時延大頻寬，將現場的即時圖像和感測器資訊傳送給服務中心的專業人員，由專業人員在虛擬現實的場景下，遠端控制車輛駛離複雜路況，直到駕駛系統能夠再次接管車輛。
從人工智慧的角度來看，機器無法完全替代人類的決策，在一些偶發的複雜場景需要人類參與決策，即「man in the loop」。但是對於自動駕駛車輛來講，車內的乘員可能並不會駕駛汽車，也無法參加決策。
但有了 5G 技術，我們就可以讓遠端服務中心的人員參與到決策中來。比如在一些特殊的場景，機器無法完成駕駛而造成脫離（disgagement），就像今天車輛發生故障時我們呼叫救援中心一樣，車輛可以利用 5G 網路呼叫遠端的服務中心，利用 5G 的低時延大頻寬，將現場的即時圖像和感測器資訊傳送給服務中心的專業人員，由專業人員在虛擬現實的場景下，遠端控制車輛駛離複雜路況，直到駕駛系統能夠再次接管車輛。
利用 5G 技術低時延、高可靠、高速率和大容量的能力，車聯網不僅可以幫助車輛間進行位置、速度、行駛方向，和行駛意圖的溝通，更可以利用路邊設施輔助車輛，對環境進行感知。比如車輛利用自身的攝影機，可能無法保證對交通信號燈進行準確的判斷，進而可能會發生闖紅燈的違規行為，但是利用車聯網的 V2I 技術，交通信號燈把燈光信號，以無線信號的方式發給周邊的車輛，確保自動駕駛汽車準確瞭解交通信號燈的狀態。
不僅如此，交通信號燈還可以廣播下次信號改變的時間，甚至其他相鄰路口未來一段時間內的信號狀態，自動駕駛車輛可以據此精確的優化行進速度和路線，選擇一條紅燈最少、行駛最快的路線，即優化了交通，又可以減少碳排放。
另一個例子是交叉路口的通行優化和橫穿行人告警。今天道路上經常發生橫穿路口的行人/自行車與車輛間的碰撞事故，尤其是左轉車輛，由於視線受阻，司機和車載感測器，經常無法觀察到路口內橫穿的行人，一個解決辦法就是透過在路口上安裝雷達和攝影機，對路口內行人進行監視，如果檢測到斑馬線上和路口內有行人，並且行人在車輛的行進路線上，路邊設施（RSU）可以將檢測到的情況，即時通知即將轉彎或直行的車輛注意避讓，規避事故的發生。
現階段的自動駕駛技術，所依賴自身的感知設備，往往是非常昂貴的，而且技術變革很快，但汽車本身的硬體升級不太容易，這很容易導致當前的汽車感知設備很快落伍。
而 5G 物聯網普及之後，街上的路燈、廣告牌、行人身上的手機、手錶等等，都可以助力自動駕駛。從汽車的第一人稱視角，轉化成第三人稱視角，達到旁觀者清的效果。而且這些設備成本更低，技術更新更快，可以為自動駕駛的落地，提供有效的基礎設施能力支持。
資訊安全和隱私問題亟待解決
對於大眾消費者來講，除了關注車聯網帶給我們的諸多便利和道路安全，也更加關心車聯網所設計的資訊安全和隱私問題。
為保護車主的隱私，提高網路的安全系數，C-V2X 設計了匿名密鑰體制，週期性變更標識和資訊簽名，為此需要在車輛中安裝幾百甚至幾千個證書。由於涉及到資訊安全問題，迫切需要國家多個相關部門的相互協作，制訂出題套適合我國國情的證書管理和分發體制。
基於 3GPP R14 版本的 C-V2X 可以增強自動駕駛車輛對環境的感知，為低級別自動駕駛提供更加準確的駕駛輔助資訊。L4/L5 高級自動駕駛所需的協作式決策，將對 V2X 通信提出更高的要求，需要 V2X 提高更高的頻寬，更短的時延，最重要的是需要提供更高的可靠性（99%）。
小結
車聯網市場是一個比較成熟的物聯網應用領域，曾有業界預測，2020 年全球車聯網有望突破 1000 億歐元規模。而 5G 將成為實現車聯網的重要條件，5G 技術將是加速或完全實現自動駕駛汽車效益的核心。
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