隨著互聯網和一些可移動網絡設備的不斷發展，基于智能交通的車聯網技術還沒有一個成熟的體系，主要原因是作為支持車聯網最重要的一環的網絡支持方面還不夠完善。4G雖然有著幾倍于3G的速度和低延遲，但是還沒有達到車聯網的要求，而正在研發并成為各大公司和國家重視的5G網絡將克服4G網絡的缺點。本文重點介紹5G技術和車聯網的結合發展在未來智能交通領域的應用以及可行性探究。

1 5G

1.1 5G概述

5G（fifth-generation）即第五代移動電話行動標準，也可以成為第五代移動通訊技術。當前階段沒有統一規定的規格，各國和各公司都處于研發階段。預計2020年將投入商用，5G有比4G更高的速度和更低的延遲。隨著人們以及互聯網對通訊技術的不斷提高，我們將看到一系列新的移動設備，例如更成熟的可穿戴計算設備和基于智能交通的車聯網設備。

1.2 5G的優勢

1.2.1 傳輸速度

據三星和諾基亞的測試，5G的傳輸速度最快可以達到每秒7.5Gb和10Gb。在去年二月，英國的薩里大學的測試中，5G的速度最快達到了1Tb每秒，那就意味著下載一部超清的視頻只要4秒鐘。如果說4G是通訊娛樂的時代，那么5G就是互聯網+物聯網的時代。在全世界各地的國家以及公司的科學家不斷的突破移動設備連接的限制。在未來，5G接入的速度將會和光纖一樣。屆時，憑借5G對物聯網的強大支撐能力，讓萬物互聯可以實現，不僅實現物與物聯網，也將形成人與人、人與物聯網，將使交通和車輛擁堵的問題得以更好地解決。

1.2.2 帶寬容量

對我們熟悉的4G來說，它最快能以100Mbps來進行下載。通過這樣的速度，移動設備可以更快捷的接收數據和處理工作。而研發5G的各個國家和機構則稱，5G的帶寬容量將是4G的100倍到1000倍之間。在移動設備和物聯網設備接入時，不需要等待時間，在任何時候都能快速的連接。這種機制將會非常有利于物聯網設備的運行，特別是在智能交通方面，無人駕駛、車輛檢測、交通路況等都會滿足人們生活的要求，并減少事故發生。無人交通工具才會真正的用于我們的生活中。

1.2.3 網絡延遲

在5G時代，網絡將會更加穩定，并且不會斷開。據愛立信公司在2014年的一項報告中稱：4G網絡的接入延遲大約是50毫秒，也就是千分之一秒。而5G的預估狀態是1毫秒，這份報告說明了5G網絡的信號比較好，并且不會像一樣存在偶爾延遲以及受限的狀況。這對移動設備的應用起了很大的輔助作用。

1.3 各個國家5G研究和計劃

現階段，由于商用和民用對網絡要求越來越高，世界各國和各大公司都在尋求網絡變革，并制訂了5G的發展和研究計劃以應對未來發展趨勢。近幾年來各個機構對5G關鍵技術、應用需求和候選頻段進行了研究而且獲得了一些成果。

1.3.1 美國

美國是部署LTE網絡的國家之一，美國網絡技術一直處于世界領先行列。在2012年7月，紐約理工大學成立了聯盟，為了向5G網絡發展。美國國家科學基金會NSF贈予了這個聯盟80萬美金的激勵創新研究資助金，還為一些企業合作者提供了120萬美金的投入。

還有寬帶無線接入技術與應用中心BWAC也在進行5G的技術研發，并且收到NSF 160萬美金和其他投資400萬美金，為它的研究提供了有力的資源支撐。

1.3.2 歐洲

由于歐洲的移動網絡技術相對落后，所以在5G通訊領域中，歐盟希望能發展技術并且能獲得5G技術的核心地位。

歐盟為了研發5G技術已經投資了大量的歐元。在2014年1月開始了“5G PPP”（5G Public - Private Partnership）計劃，總投入預計一億歐元。計劃在2020年進行大面積商用。從2013年算起，歐盟已經為5G研發投資總計7億歐元。

1）英國

英國在2012年10月已經開始了5G技術的研究，而且建立了一個關于5G的研究中心。在2013年的11月5G創新中心成立。在5年內，該中心獲得了發起人員的3000萬英鎊的支持和還有英國研究伙伴基金1160萬英鎊的投資。并且在2014年3月，英國官方承諾投資4500萬英鎊用以支持5G技術的研究。

2）德國

為了加強對5G技術的研發，德累斯頓工業大學20余位教授成立了5G實驗室。并且在5G實驗室中，20多位教授和500多位科學家成立了一個團隊，專門對5G的關鍵技術進行研究。

在去年6月，某個企業旗下機構成為5G實驗室的合作伙伴，共同進行5G技術的研究。該公司與5G實驗室主要的研究主要包括：

（1）關于提業務的可靠性用多個設備射頻

這方面研究主要是研究類似智能手機的接入射頻特性，用一臺設備來提高網絡穩定性。研究主要目的是要建立多個5G射頻連接，為了減少網絡終端的可能性。

（2）關于5G空中接口

目前各大機構正在分心5G空中接口的概念，并且在5G標準化中要進行提案。該研究機構主要是研究正交頻分復用波形，并有希望加入5G標準化。該項研究能大幅提升5G性能，并且能提高5G設備接入量并且會簡化5G網絡。

1.3.3 日本

日本無線工業及商貿聯合會早在2013年就成立了5G研究組，這個研究組主要是對5G技術的構成以及5G能提供的服務和無線接入等進行研究。該組織在2015年公布了5G白皮書，主要是對5G技術的應對措施。NTT DoCoMo企業對于5G技術的積極研究，并希望在近幾年內就能對5G技術進行商用。

日本對于5G研究的投入，主要希望通過振興網絡技術的完備性，提高日本在國際上的網絡地位。日本曾表示到2020年要獲得1500Mhz的頻寬，這個計劃也受到各個機構的關注。

1.3.4 韓國

韓國一直是網絡大國，網速領先世界。韓國政府預計在2018年小面積使用5G技術，而在2020年大面積推廣5G并領先于世界。

韓國研究機構已經對5G各類服務進行了定義，例如類型的多樣化，數據量的大幅度增長以及終端的接入。對于這些研究還結合了當下的云計算和大數據，主要目的是使技術更加智能化、簡單化和公共化。韓國5G論壇執行委員會主席Youngnam Han還表示在將舉行冬奧會的平昌6GHz已基本確定，在冬奧會期間將會有一些5G業務試用。

1.3.5中國

我國為了緊跟國際步伐，研究5G技術。在2013年2月由工信部、發改委和科技部聯合成立推進組，現在已有56家單位，是推動5G技術研究的主要平臺。

在2015年2月11日，推進組發表了白皮書。白皮書中標志性的指標是關于Gbps速率，還有超密集組網、大規模天線陣列、新型網絡架構和全頻譜接入。超密集組網可以實現容量大幅提升，滿足5G對容量需求。大規模天線陣列對5G的速率還有容量提供了支撐。新興網絡架構主要是基于SDN和云計算等技術的先進的5G網絡。全頻譜接入可以大幅減少5G網絡對頻譜資源的需求。

除此之外，華為、中興等企業也進行了5G的研究。華為的主要目標技術是超寬帶、傳輸延遲和海量設備。2016年6月華為宣布5G測試速度已經達到70Gbps。

2 車聯網

車聯網是移動互聯網的一個領域，而移動互聯網是互聯網的一個領域。所以車聯網也屬于互聯網，車聯網和其他互聯網方式不同，它的交互節點是車載電腦，車載系統通過無線網絡進行連接，處理數據。

2.1 結構組成

車聯網是智能交通領域最重要的組成部分。車聯網屬于物聯網領域，有著物聯網類似的屬性。其結構組成和物聯網沒有太大的差別，和物聯網一樣，擁有感知層、網絡層和應用層三個層次。

2.1.1 感知層

主要是對交通信息和機動車本身信息的感知和獲取，通過無線網絡，RFID，GPS來獲取車輛、交通和道路狀況、實時位置信息等，實現車與車、車與人和道路的互聯，為系統提供可靠的、全面的信息采集功能，所以感知層可以稱為車聯網的神經末梢。

2.1.2 網絡層

網絡層的責任是處理感知層收集的數據，然后把信息傳送到應用層，實現三個層次的數據互通的功能。網絡層包含兩部分，他們是接入網絡和承載網絡。接入網絡一般指無線通訊網絡，4G還有正在研發的5G，還包括WLAN和RFID等網絡。承載網絡包括運營商的電信網，還有廣播網和交通信息網等。

2.1.3 應用層

應用層是三個層次中的最上層，這個層次和用戶比較接近。應用層的主要作用是實現人與機器交互的任務，它會通過車輛承載的系統來獲取交通、道路和位置等信息，實現車輛管理，道路狀況分析和交通信息獲取等功能，為智能交通的實現起著關鍵的節點作用。

2.2 發展階段

2.2.1 導航階段

這個階段就是當下處于的階段，汽車利用GPS等導航系統進行定位。由于比較孤立的使用定位系統，還有無線網絡速度以及穩定性不能達到要求，所以該階段局限性很大，總會出現定位問題，嚴重影響用戶體驗。這是車聯網的初級階段。

2.2.2 無線通訊和GPS的結合

這是車聯網現階段主要努力的方向。雖然現在的4G網絡不能滿足車聯網對移動網絡的要求，但是各個國家和機構都在研究的5G可以作為車聯網的網絡基礎。利用機動車和5G的連接，可以實現自動駕駛、導航、救援和路況分析等服務。

2.2.3 車、人、網全面互動

這是一個未來的發展方向，利用大數據、云計算和人工智能等技術，智能化車輛系統。這個階段車將變得非常智能化，很多問題可以智能解決，這也是人類發展的一個目標階段。

2.3 技術要求

2.3.1 射頻識別技術

車聯網不同于普通物聯網，它主要結合了RFID技術、數據庫技術和中間件技術等。締造了一個由RFID大量聯網組成的龐大聯網系統，比物聯網更為復雜。而這些技術的基礎和核心就是RFID射頻識別技術，超高頻RFID更是車聯網方面急需掌握的重要技術。

2.3.2 傳感技術

傳感技術作為信息技術的三大支柱之一，在車聯網中也起著重要的作用。傳感技術的主要是對道路和交通、車輛的參數進行獲取。傳感技術也是信息獲取的重要技術，車與網絡交互的信息主要是由傳感技術實現的。

2.3.3 移動網絡技術

移動網絡通訊技術是實現車聯網重要的網絡支撐。對于現在各個機構正在研發的5G技術，它的傳輸速度和低延遲都滿足車聯網的發展。無線技術是信息的傳輸中介，它會把傳感器收集的信息傳到服務器或者其他終端，實現信息和需求的交互。只要依靠合適的無線網絡技術，車聯網才能充分地實現交互。

2.3.4 GPS技術

定位技術現在有GPS還有我國的北斗系統，現在定位系統已經運用到我們的生活中了。車輛位置定位，對于擴展服務有著重要的作用，例如車輛行駛路線、交通路況的通知和附近車輛的行駛狀況。實現更精準的車輛定位系統能減少交通事故的發生，方便車輛行駛，也是實現車輛精準服務重要的一環。

2.3.5 人工智能技術

人工智能是互聯網的發展方向，也是車聯網未來的主要技術之一。人工智能擊敗圍棋高手已經證明了人工智能的前景遠大，而車聯網如果沒有人工智能進行判定將會對信息處理不準確，降低效率。車聯網中最主要的無人駕駛技術就需要人工智能的支撐，它會根據我們的需求還有信息判定最合適和安全的路線。道路上的智能攝像頭，收費站等都會用到人工智能技術，這將使車聯網節省很多時間，也會對違法行為進行很好的監視。

3 基于5G技術車聯網的應用

隨著交通對網絡的要求越來越高，5G以靈活的網絡架構可以滿足各種各樣的需求。5G有高速度、低延遲等優點，5G為基礎的車聯網將是未來的發展方向。下面是以5G技術車聯網的應用發展。

3.1 無人駕駛

無人駕駛汽車已經有很多公司在研發，比如美國的谷歌公司和我國的百度公司。但是，無人駕駛現在是處于一種實驗階段，不能進行商用，一方面是因為沒有成熟的網絡技術進行支撐。5G的到來可以給無人駕駛技術提供可靠的支持，無人駕駛可以大幅度減少交通事故的產生，駕駛員不用過高的集中在駕駛上。在交通路況方面，車輛可以通過網絡進行了解，選擇最可靠的路段進行行駛，很大程度優化了交通路況，促使車輛及時做出合理、迅速的行為。

3.2 救援系統

車輛上裝有操作系統和定位系統，如果發生了緊急的事故可以通過車載系統進行傳遞消息。消息通過云終端發送到救援中心，救援中心可以快速定位以及對周圍路況進行分析。然后通知附近的車輛，防止其他車輛進入事故區。使救援人員更精準、更快速的進行救援，降低事故造成的損失。

3.3 交通管理

通過收集車輛、路況和天氣等信息，對車輛進行傳遞。可以使車輛能了解這段時間的路況以及各個路段的狀況。通過5G網絡快速的傳輸速度，可以實時報告路況，各個道路上的收費站、監控等系統可以智能運行，有效地加快行駛效率并對犯罪追蹤和預防暴力有很好的預防作用。

3.4 車載系統

車載系統是車聯網方向重要的終端，它能對用戶能起到更直接快捷的獲取信息以及進行交互。在車載系統上可以安裝實用的移動應用，這樣可以更快捷的處理問題。移動應用不僅能快速的收集信息還能把當前的狀態通過網絡進行傳遞。在5G網絡的支持下，車輛可以通過移動應用進行更快捷的操作，用戶能在車上享受各種的應用，使旅途不那么枯燥。開發商可以根據用戶需求開發更多的應用，豐富車上生活。在安全方面，更有針對性的應用可以更有效地控制車輛，使車輛更安全和穩定的行駛，保證車輛和交通的安全性。

4 結語

在這個被稱為世界第三次工業革命的時代，物聯網和移動互聯網發展迅速。交通和車輛對網絡要求越來越高，車聯網的發展也越來越快。車輛網的未來發展前景巨大，很多的機構也正在研究車聯網相關的硬件以及軟件應用。像谷歌的無人汽車就是車輛網的一大突破。雖然，車聯網有著各種各樣的便利，但是受限于現階段的網絡技術限制不能很好地解決問題，比如交通信息交互，環境問題等。為了解決這個問題，正在研發并已經有進展的5G網絡比較適合作為車聯網的基礎網絡。5G有著高速度，低延遲，高穩定性的優點，作為車聯網的支撐網絡，車聯網就會朝向更方便、更快捷和更安全的方向發展，最終融入我們的生活并成為我們生活中的重要一部分。