5G 对车联网的影响研究

◎黄家佳 孙艺嘉 居思为 牟丹妮 李淑杰

（作者单位：南京审计大学）

一、5G 和车联网的发展现状

1.5G 的发展现状与面临困境。

在21 世纪，网络无处不在，我们生活的所有方面都与它息息相关。互联网已然成为了推动世界经济快速发展的核心引擎。随着科技的不断发展，"快"、"准"、"稳"始终是互联网通信的终极追求目标。5G 作为新一代移动通信技术，与4G 相比，是一次技术上的巨大变革，它拥有着更快的速度，更安全的可靠性以及更小的延迟性。5G 的运用将为大数据分析带提供更好的技术支持，也将会使得用户的网络体验更加舒适，实现真正的信息交互，资源共享。在未来不断的更新发展下，许多曾经难以想象的事情将会变为现实，到时候5G 必将成为开启互联网历史新时代的大门。

从2009 年中国华为相关研究小组对5G 展开的研究以来，一直到2020 年，在各国专业人员的研究下，5G 技术一直在不断地发展并向着大规模商用以及与各行业的联合应用方向发展。当前，在全球的共同努力之下，5G 的技术性指标已基本达标并逐渐走向成熟，这昭示着5G 的时代显然已经提前来临。从2019 年开始，5G 就已经开始了商业运用，在2020 年这新的一年5G 无疑将迎来大规模的商用。目前，中国三大通信公司已加大投入建设5G 基站，中国移动将投入100 亿建设3 万个至5 万个，中国电信投入90 亿预算增加到2 万个，中国联通也将投入60 亿左右在5G 组网方面。5G不仅仅是一种新的通信技术的发展，它的辐射范围极广，将会垂直性地对金融，医疗，人工智能，物联网等产业带来新的可能性，新的玩法以及新的平台。

虽然经过数年的研究与发展，5G 商用的曙光来临，但不可否认的是目前5G 还尚且处于初步规划阶段，由于新事物的产生效应，5G 仍缺乏一系列相关的标准与准则，这使得5G 的大规模推出得不到制度保障。除此之外，新技术应用所需的成本太大，全球通信标准一直得不到统一，5G商用后可能产生的高额流量费用问题以及不同行业之间存在着不可抵触的行业壁垒……这些种种现存在的问题与瓶颈都将使5G 的进一步发展与普及面临着前所未有的全新挑战。

2.车联网的发展现状与面临困境。

所谓车联网，即是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络，具有节点特性、移动特性以及数据流特性。它之所以能在物联网的浪潮中争当开路先锋，不仅仅是因为其普遍性，更是其对于交互科技的可包容性。事实上，在世界范围内，早在2003 年车联网产业就已经开始初露头角。目前，日本研究团队己完成Level2 的市场部署，并还在陆续研发V2X，计划将于2020 年前实现V2X 的市场化；2015 年底美国交通运输部发布的《2015-2019 ITS 战略计划》也意在实施相关政策鼓励交通领域与"互联网+"有效结合，并且也将运用通信技术来推动车联网的发展。中国近十年来也在不断地尝试车联网研究，推出了一系列的扶持政策以期望推动车联网的发展，并于2009 年着重开始对车联网的重点布局。车联网是物联网在交通系统领域的具有创新的互联网产业，它意味着汽车产业在未来发展的必然趋势。

车联网最大的价值在于处理信息，而且能够以最有效的方式解决交通拥堵问题。据预测，车联网的应用可以使交通拥堵减少约60%，使短途运输效率提高将近70%，使现有道路网的能力提高2～3 倍。

在技术发展的历程中，C-V2X（cellular vehicle to everything）作为车联网的基础通信平台，它持续在技术与信息上的结合上进行了更新，先后演化出现了LTE-V2X和5G-V2X。5G-V2X 正是基于5G 基础下的车联网通信技术。同时，这也强调了5G技术与车联网产业的互补性，证实5G 技术在车联网产业中的不可或缺。车联网的发展与新一代的信息与通信技术密切相关，二者的结合会使得车与车，车与人，以及车与互联网之间连接更加充分，更加全方位，从而解决交通系统信息要素进行合理匹配与适应的问题。但是，现在车联网的产业研究还是处于它发展的初级阶段。车联网所需要的技术要求太高，且受制于5G 通信技术与传统汽车结合的一定难度，5G-V2X 中的很多技术并未突破现有老技术，且表现得尚且不成熟。由此观之，即使在2020 年，车联网的商业运用比例会更提高，但是离大规模商用还是需要更多的时间，因此也较难真正实现5G 与车联网的实质结合。

二、5G 与车联网的联系

说起车联网（V2X），大部人即使不能说的头头是道，但是都或许对它有一定的了解。车与车、行人、路、基础设施、网络、云等等，这些大家熟知的车联网概念早已融入了我们的现实生活。可为什么车联网一直得不到突破性的进展，其中很大一部分原因便是其缺少相关的技术支撑，目前我们的4G 网络难以承载如此庞大的数据量，使得车辆对外联系的能力不高，有提升空间。车内网实现车内数据的传输，但车辆在高速移动的过程中，要实现车与外界各物的通讯，这对通信技术有很高的要求。在4G 通信技术下，我国车联网的通讯主要依赖以LTE 蜂窝网络为基础的LTE-V技术。LTE-V 技术包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）两个工作模式。LTE-V-Cell 需要基站作为控制中心，实现大带宽、大覆盖通信，而LTE-V-Direct 可以无需基站作为支撑，可直接实现车辆与车辆，车辆与周边环境节点的可靠通信。这样一来，车联网的对外通讯有望得到很好的解决，所以LTE-V 技术也为车联网提供了更多的可能性，使得车联网在未来可以应用到更多的场景。

LTE-V 技术源于蜂窝移动通信，而在移动通信技术并不成熟的时代，车联网的通信技术标准采用的是专用短程通信（DSRC）技术。DSRC 技术是1992 年由美国材料试验学会针对ETC 业务而提出的，这种通讯技术的最大特点就是适合短程范围的通信，对于较长距离的通信就容易出现问题。进入4G 时代后，LTE-V 的技术发展趋于成熟，并成为车联网通信技术标准，但现在还是存在一些国家以DSRC 技术为主要标准。这两种技术都各有优缺点，DSRC 技术除了距离的缺陷以外，还需要大量配置通信设备，成本较高。而LTE-V技术存在的着时延的缺陷。虽然LTE-V 技术的平均时延小于100 毫秒，但车辆在高速移动的过程中，时延往往能造成非常严重的后果。车联网要实现自动驾驶（远程驾驶），要求时延必须在个位数的毫秒级之内。5G 时代的到来就为LTE-V 技术解决了这一缺陷。5G 可以达到1 毫秒的时延，可以达到车联网的要求，也使得车联网能够有更大的发展空间。随着5G 技术的成熟，LTE-V 技术也会被新的技术代替。除了时延，5G 还具有高宽带、高速度、高可靠性等很多LTE-V 技术不具备的优点。

互联网技术是物联网的发展基石，车联网实施过程中的信息交换和通讯也要借助高速率的互联网通信技术得以完成。物联网中的大量终端连接和实时控制等技术是需要高速率通信技术的支持。可预见的是，5G 与车联网产业的发展是密切的，5G 通信技术的成熟与大规模商用也将带来车联网产业新的发展机遇。

由此可见，5G 技术与车联网可以说是相辅相成。5G 技术和车联网的结合，使得车联网的发展取得突破，特别是在车联网系统的安全性上。基于5G 技术的高可靠性，车联网的安全性能得到了基础的保障。除了安全方面，车联网也想着智能化方面发展。这些更加高级、智能的服务在5G 技术的不断发展和完善下指日可待。车联网需求推动着5G 技术的应用市场不断扩大、衍生，5G 技术车最重要的应用场景之一就是车联网。简而言之，车联网的发展离不开5G，5G 的商用不能缺少车联网。

除了车联网，其他物联网对5G 也有很多的需求。物联网是一个不断增长的物理设备网络，它可以轻松连接到互联网，也可以互相连接，具有收集和共享大量信息、数据的能力。在不同的连接场景下，对速率、时延的要求也会较为严苛的要求，需要有高效网络的支持才能充分发挥其潜力。相比较4G，5G 有着速率高、延迟低的优点，还具有大容量和广覆盖的优点，可以达到车联网的发展需求。很多处于理论或者试点阶段的物联网应用在5G 的帮助下可以实现，还能得到更好的推广和普及。

三、5G 与车联网的发展前景

在这个被大数据包围的时代，随着网络的发展，似乎一切都在更加紧密地结合着向前奔跑。沟通联系不再是人类的特有技能，世界万物都应该构建互联的网络。当5G 覆盖着人们的生活，当车联网逐渐被人们所接受甚至控制，我们相信技术会发展的越来越好。试想，很久之前，没有手机，没有网络，直到现在的4G 网络，从2G到4G，新的和好的事物总是更加容易吸引人们的注意，可想而知，5G 的发展前途是不可限量的。车联网技术的发展会使得人们在出行等方面更加便利，对于人们而言，能够让自己的生活变得更方便更简单的东西何尝不去尝试一番，人们的智慧才会让许多东西被发明，由此可见，车联网技术也可以在现代社会发展的很好。当5G通信技术的逐渐发展，车联网将会迎来的它的关键期，此时车联网的竞争十分激烈。5G 技术的未来发展，会使得车联网拥有更多选择和更好的通信支持。我们有理由相信5G 与车联网结合的前景将会是一片光明。

首先，从大的发展趋势下观察可看出，车联网的发展前景总的来说还是比较广阔的，在5G 网络的支撑下，车联网即将成为一个价值空间很大的可构建一个庞大的产业生态，我们应该相信车联网在结合5G 通信技术后将开辟一个全新的创新创业的热点领域。从另外一个角度来看，车联网有着很大的发展空间。通俗来说，更加贴近人们生活的就是自动驾驶，而自动驾驶也是车联网商业应用的一个重要方面，5G 为其提供了稳定的信号来源以及数据输入，而来实现了车与周围事物的即时交互联系，相当于让汽车有了一双可以自己看路的"眼睛"，加强了物体之间的互联性。从历史信息可以看出，车联网以前的发展进程并不是特别的顺利，进行的相对缓慢，由于各方面技术条件的限制，可以说车联网当时的发展到达了一个瓶颈，始终没有达到一个突破点。而近两年，随着汽车行业重点的转型以及5G 技术的日渐成熟，车联网技术被各大汽车厂家认定为今后汽车行业的发展趋势。

5G 网络有效解决了车联网的各方面问题，而且5G 技术的众多特性也可以达到车联网的在未来发展的更高要求。车联网在5G 通信技术的基础上将会有以下发展趋势：1.标准体系持续完善。2.企业结盟渐成常态。3.商业部署不断加快。4.人车交互迎来突破。5.应用场景更为丰富。

5G 现在正是处于发展的关键时候，备受全球瞩目。许多国家相继开始了5G 技术的研究，我国也不例外。我国积极推动5G 的技术研究，并为其营造良好的研究氛围，促进它在各行业的商业化。充分了解行业需要是5G 技术在发展的需要考虑的重要因素。

需要我们注意的是车联网数据的保密性和可支配性，若是车辆信息被不法分子窃取，从而产生未被授权的跟踪或是恶意操控，正如《速度与激情》里的那段混乱车戏，这不仅仅会侵害他人的隐私，也将直接造成每个人都不愿意看到的严重后果。因此，在5G 技术帮我们解决了信息通讯的问题之后，信息安全必须得到极大的重视，车联网的防火墙必须尽快筑成。

随着社会发展，现在人们的生活逐渐从吃饱穿暖向着高品质的舒适生活进阶，人们对新事物、新产品会更加接受，人们对于智能设备的需要也会大大提高。因此，智能设备需要满足人们在在各个方面的形形色色的需求。车联网在人们出行这方面满足了人们的需要，比如紧急信息通告，实时路况检测等等。5G 为车主提供高级体验。这些举例只是说明在未来5G 与车联网的发展会让人们的生活变得更加方便。5G 的低延时性和高速性促进了车联网的发展瓶颈，使得车联网的发展向更高层面有一个突破，促进了智能技术的快速发展。我们举一个关于车联网使用的场景的例子：大家应该都有过这种经历，当开着汽车出去逛街时，必定会将车停在停车位上，若刚好是炎热的夏天，停车位又是露天，这样当你逛完街打算去开车回家的时候，你就会发现此时汽车里的温度格外的高，甚至连方向盘都是烫手的，你只能在高温的汽车里发动汽车，打开空调，焦急的等着车内温度慢慢降低，这真的是一个煎熬的等待过程。而如果实现了车联网，当你准备去开车的时候，你可以选择在乘车前就控制汽车的启动从而打开空调使车内的温度降低，这样当车主到达车辆的时候，车内的温度就达到了适宜的温度，不用再经历那个煎熬的等待过程，实现了即开即用。除此之外，当你在车上需要处理紧急事务时，这时对于网络的要求就提高了，而5G 可以解决这些问题，为车主提供高级体验。这些举例只是说明在未来5G 与车联网的发展会让人们的生活变得更加方便。

总而言之，在这个发展的社会，在这个科技发达的社会，一切都在随着技术的进步不断的发展以及不断的更新，从一个层面到达另一个更高的层面。在4G 的层面上升至5G 的层面，最后与车联网结合到达全新的层面。从改革开放直到现在，技术不断发展更新，以这样的趋势下去，5G 与车联网的结合将会成为最新的发展，成为最有潜力的商业技术。相信在未来的生活中，拥有了5G 的车联网，便会如同跨上了赤兔的将军，迅速而稳步地发展，在人类的发展史上成为巨大的飞跃。