5G全稱第五代移動通信技術(5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation)它是最新的一代蜂窩移動通信技術,在這種網(wǎng)絡中,供應商覆蓋的服務區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。5G的運行速度幾乎可達到100Mbit/s,幾乎是4G的一百倍,相比4G而言,5G從以通信技術為中心轉向用戶中心。5G技術有以下趨勢及技術特點:1.無線網(wǎng)絡向天線陣列化、非正交、組網(wǎng)密集化發(fā)展;2.網(wǎng)絡功能云;3.承載網(wǎng)絡彈性化 ;4.E2E網(wǎng)絡切片化;5.AI賦能5G網(wǎng)絡;6.運維自動化。其中,系統(tǒng)協(xié)同化,智能化水平提升,表現(xiàn)為多用戶,多點,多天線,多攝取的協(xié)同組網(wǎng),以及網(wǎng)絡間靈活地自動調整。具有高速率(eMBB)、低時延(uRLLC)、大連接(Mmtc)的特點。
峰值速率需要達到Gbit/s的標準,以滿足高清視頻,虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量傳輸??罩薪涌跁r延水平需要在1ms左右,可以滿足自動駕駛,遠程醫(yī)療等實時應用。超大網(wǎng)絡容量,提供千億設備的連接能力,滿足物聯(lián)網(wǎng)通信,助力車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等的發(fā)展。如圖1,根據(jù)不同領域的主要難點和需求點,應用特點趨向也不同。在娛樂體驗方面有5G+超高清視頻、5G+AR/VR+云,在制造業(yè)有智能電網(wǎng)、智能制造,在高級應用場景有車聯(lián)網(wǎng)、智慧安防、遠程醫(yī)療、遠程教育。
在整個發(fā)展進程中,因5G頻段更高、單基站覆蓋范圍更小的特點,需要建設更多的基站,基于成本和周期的考慮,基站建設將先為與4G結合的NSA然后再逐漸變?yōu)镾A。也因此,雖然車聯(lián)網(wǎng)和智慧醫(yī)療在5G應用前景更為令人矚目,但是基于5G建設的進程所限,實際上5G的應用發(fā)展仍然將從個人應用開始,從社交網(wǎng)絡、家庭娛樂到云AR/VR,到個人AI輔助為大規(guī)模應用起點,到后期5G的規(guī)模覆蓋后為車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智能制造提供足夠的場景測試積累,這些應用才會逐步規(guī)?;匮该桶l(fā)展起來。
對于5G的應用,工信部長苗圩認為是二八分布,20%用于人和人之間的通訊,80%可能用于物和物之間的通訊。大規(guī)模的商用還是要隨著網(wǎng)絡的不斷完善,需要運營商在全國范圍內把5G的基站先建立起來,為大規(guī)模的商用提供基礎和條件。5G 最大的應用是移動狀態(tài)的物聯(lián)網(wǎng),而移動物聯(lián)網(wǎng)最大的市場可能是車聯(lián)網(wǎng)。在推動無人駕駛汽車的開發(fā)方面,必須要涉及人和車、車和車、車和路之間的通訊。
車始終處在移動的狀態(tài),所以一定要用到移動的網(wǎng)絡通信。從公路上加快推動數(shù)字化、智能化的改造開始,把道路的一些標識、管理規(guī)則、紅綠燈等,都通過智能化的改造固化下來。未來在汽車上會有一個通訊接受裝置來識別紅綠黃交通信號燈,進而可以在紅綠燈上裝上攝像頭,可以看到所有車輛路過的速度、甚至是該車的駕駛習慣,這樣可以有效地減少道路的堵塞,也可以很精準地釋放紅綠燈間隔的時間,從而使通行效率大大提高。
過去基于4G的LTE-V仍無法完全滿足車聯(lián)網(wǎng)所需的低時延、高可靠性等要求,車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)盡管前景廣闊卻發(fā)展緩慢。5G技術具有超低時延、廣連接和高可靠性特征,可滿足車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和處理的及時性要求,將推動LTE-V2X標準的演進,車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)有望隨著5G商用進入快速發(fā)展階段。發(fā)揮車路協(xié)同的這種優(yōu)勢,要傳輸車輛的信息、信號,必須要使用5G的技術。車聯(lián)網(wǎng)是5G下游產值最高、確定性最強的應用場景之一。
對于5G車聯(lián)網(wǎng),狹義車聯(lián)網(wǎng)即V2X車路協(xié)同,包括V2V(車與車)、V2I(車與路)、V2P(車與人)。產品形態(tài)包括路側V2X基站(500米一個,視車流量大小)、車載V2X模塊、云端數(shù)據(jù)中心。全球車聯(lián)網(wǎng)市場存在兩大通信技術標準:DSRC(專用短程通信技術)和C-V2X(基于蜂窩技術的車聯(lián)網(wǎng)通信)。
DSRC由歐美國家主導,但目前仍存在較大分歧,C-V2X技術我國專利占比超過一半,有望成為車聯(lián)網(wǎng)未來主流標準。C-V2X能夠滿足向5G平滑演進需求,5G建設加速有望帶動車聯(lián)網(wǎng)加快落地。DSRC由歐美國家主導,但目前仍存在較大分歧,C-V2X技術我國專利占比超過一半,有望成為車聯(lián)網(wǎng)未來主流標準。C-V2X能夠滿足向5G平滑演進需求,5G建設加速有望帶動車聯(lián)網(wǎng)加快落地。
C-V2X是由3GPP定義的基于蜂窩通信的V2X技術,有望成為全球車聯(lián)網(wǎng)主流標準。C-V2X包含LTE-D2D的PC5接口和LTE蜂窩網(wǎng)的Uu接口,支持LTE-V2X向5G-V2X平滑演進。其中V2V、V2I、V2P均通過PC5模式,工作于專用頻段(5.9GHz);V2N/V2C通過Uu模式,工作于運營商蜂窩網(wǎng)絡頻段。如圖3大致可以定義為5G車聯(lián)網(wǎng) = 5G Uu(蜂窩通信接口) + C-V2X融合組網(wǎng)。
車聯(lián)網(wǎng)有兩部分,如圖3所示一部分是和運營商的連接,通過蜂窩基站的Uu接口實現(xiàn)。5G的大帶寬和低時延特性可為用戶提供一系列娛樂域應用,如OTA系統(tǒng)升級、地圖下載/導航、高清視頻等。另一部分的C-V2X網(wǎng)絡,俗稱PC5接口,主要是通過路側廣播來使能自動駕駛和智能交通的規(guī)控域應用,像基于高精地圖圖層、高精定位差分校正值、交通信號燈等信息實現(xiàn)車道級的交通控制和誘導。加上車內各傳感器產生的車內網(wǎng)表達數(shù)據(jù),整車的自動駕駛和下一代交通模式躍然紙上。
車聯(lián)網(wǎng)核心是人、車。
人:坐在車里享受移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。車:是真正意義上的“以車為本”的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。車駕駛需要的安全輔助信息,半自動到自動駕駛需要信息輸入和輸出;這塊業(yè)務會給移動通信帶來新的特性和新的需求。包括5G里的uRLLC(超高可靠超低時延通信),5G-V2X等新課題;通常講的V2X更多的是指這個業(yè)務場景。
從車載端來看,車聯(lián)網(wǎng) V2X 產業(yè)鏈有四大環(huán)節(jié),即網(wǎng)絡層、終端層、平臺層、 應用層。路側端主要是路側 V2X 基站(路側天線 RSU、邊緣計算服務器、其 他傳感器如風向傳感器,高清攝像頭)。C-V2X 產業(yè)鏈涵蓋通信芯片模組、終 端設備、整車制造、運營服務四個主要領域,產業(yè)鏈上游主要是通信芯片和模 組模組提供商,產業(yè)中游則以終端設備商和整車制造廠商為代表,電信運營商、 測試驗證機構、高精地圖服務提供商等則共同構成產業(yè)下游。其中芯片模組、 RSU、OBU 是車聯(lián)通信網(wǎng)絡建立的重要組成部分。如圖 5 所示為中國 V2X 產 業(yè)鏈的部分企業(yè)。
車聯(lián)網(wǎng)模組目前主要來自于移遠通信、華為、大唐和高新興等。在通信芯片,高通、華為均已有量產芯片產品。高通發(fā)布支持PC5 單模的9150 LTE-V2X 芯片組。華為推出了支持LTE 和LTE-V2X 的雙模通信芯片Balong765。大唐發(fā)布了PC5Mode 4 LTE-V2X 自研芯片。移遠通信已推出多款C-V2X模組。其中,移遠通信和高新興的V2X模組均基于高通平臺。終端層兩個關鍵趨勢,即車輛聯(lián)網(wǎng)設備(T-BOX、OBU)和路側設備(RSU)滲透率提升,其中V2X有望帶來新基建需求,即路側設備,實現(xiàn)車與路的信息交互。這也是目前國家發(fā)布的《車聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)產業(yè)發(fā)展行動計劃》所要求的和延伸的,實現(xiàn)LTE-v2x在部分高速公路和城市主要道路的覆蓋。
路側設備是車聯(lián)網(wǎng)建設的必要環(huán)節(jié)。路側及車側終端設備已在示范區(qū)、先導區(qū)實現(xiàn)出貨。包括支持LTE-V2X的OBU和RSU通信終端產品,以及相關的云控管理服務平臺、軟件開發(fā)套件、邊緣計算等智能網(wǎng)聯(lián)產品和解決方案。
路邊單元RSU(Roadsideunit)是車聯(lián)網(wǎng)“通信網(wǎng)”最重要的基礎設施之一,是感知路網(wǎng)特征、道路參與者的信息交換樞紐。RSU(RoadSideUnit)實現(xiàn)了“信號接收”和“發(fā)送”功能。其內部核心模塊是V2X模組。RSU主要是由通信模組+ARM控制器形成的電路板設計。目前已知的比如東風汽車搭建了端(移動)+管(5G/V2X)+云(調度監(jiān)控系統(tǒng))+平臺(眾創(chuàng)開發(fā))四層架構的5G云控平臺。以其園區(qū)內的5G/V2X模擬環(huán)境為例,智能紅綠燈能夠與車輛進行通信,智能限速標識能夠根據(jù)道路情況進行控制,5G平行駕駛調度指控中心可實現(xiàn)車輛實時監(jiān)控等。華為端到端C-V2X解決方案則由車、路、云三層架構組成。通過RSU(路邊通信單元)將毫米波雷達、攝像機和激光雷達等采集到的路況信息反饋給車輛,路側智能與車上的模組T-Box(車載通信模塊)以及云上的自動駕駛&智慧交通應用協(xié)同,更好地指導出行。
V2X延伸的交通模式以人工智能、網(wǎng)聯(lián)等技術為觸發(fā)點,由智慧服務、自動駕駛、5G網(wǎng)聯(lián)和可換裝艙體組成的未來交通工具將是汽車產業(yè)轉型的重要方向。車聯(lián)網(wǎng)與綜合交通大數(shù)據(jù)的融合,使得未來真正的自動駕駛成為可能。如圖6所示為未來的綜合交通大數(shù)據(jù)模型。
5G 應用市場廣泛而龐大,但是車聯(lián)網(wǎng)是重中之重,是發(fā)展之必然。以車聯(lián)網(wǎng) 為基礎的衍生綜合交通大數(shù)據(jù)分析,又會延伸到經(jīng)濟社會數(shù)字化轉型,涉及線 上化、智能化、云化的社會統(tǒng)計和分析,也與 5G 的發(fā)展密不可分。5G 的發(fā)展 對生產生活帶來的改變是潤物細無聲的進一步滲透,也是更為精彩和驚喜的轉 變。其中,對于半導體行業(yè)和電子產業(yè)而言,機會只多不少。
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