智能网联汽车之密钥 一 5G通讯

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（5G）NR-V2X基础解析
1.1  5G的技术特征
要说5G的技术特征，那就不得不提4G了，两个比较一下就容易理解了。
相比于4G技术，5G技术具有：

  • 更高的速率

  • 更低的时延

  • 更多的连接数

  • 更快的移动速率

  • 更高的安全性

  • 更灵活的业务部署能力

下面直接上一张两者性能指标参数表，给大家一个直观的印象：
图1.  4G与5G性能指标参数对比
1.2  车联网技术路线
目前国际上主流的V2X（车联网）无线通信技术路线有以下两种：
1）802.11P通信技术 -  基于WiFi标准改进，由IEEE完成标准化工作；该技术标准发布较早，试验测试比较充分，OEM也形成了较为完整的解决方案。
2）C-V2X 通信技术 - 基于4G/5G蜂窝网通信技术演进形成的V2X技术，其标准工作由3GPP开展，包括（4G）LTE-V2X和未来的（5G）NR-V2X；该通信技术可实现长距离和更大范围的通信，在技术先进性、性能和后续演进等方面，相对802.11p具有优势。
图2.  两种车联网技术路线特点对比
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自动驾驶及车联网对5G技术的需求
2.1  技术需求：
1）高峰值速率

  • 自动驾驶需要实时更新和下载高清地图，高精地图大小在1GB/公里的量级，需要下载速率在50-100Mbps；

2）超低时延及高可靠性

  • 自动驾驶L4/L5级要求信息更新及传输时延要小于10ms，带宽1-10Mbps

  • V2X应用于碰撞告警，车辆编队等，要求时延小于10ms，可靠性99.999%

2.2  5G技术目前所能达到的能力水平

  • 速度高达500km/h（310mph）时仅有1ms的超低时延

  • 速度高达500km/h（310mph）时具有20Gbps的高峰值速率

  • 最高可连接1000，000 辆汽车的极高密度

图3. 自动驾驶/车联网对5G技术的需求

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NR-V2X的典型应用场景
3.1  典型业务场景
3GPP R16 NR-V2X标准制定，目前主要围绕四种典型业务场景：

  • 车辆编队（Platoonning)

  • 远程驾驶（Remote driving)

  • 高级驾驶（Advanced Driving）

  • 扩展传感器（Extended Sensor )

3.2  车辆编队业务

  • 车辆编队 即 一组车辆按照一定的排列方式行驶；

  • 利用5G大带宽、低时延，实现车与车、车与云端网络以及车与基础实施之间海量数据的实时交互及状态信息分享，大大提高车辆行驶效率、最大化公路吞吐量、降低车辆能耗、提高车辆行驶安全和舒适性。

  • NR-V2X通信技术将使车队管理更加科技化、智能化、人性化。

表1. 车辆编队业务需求
3.3 远程驾驶业务
在复杂环境条件下，驾驶员远程代替无人驾驶车做出决策，实现复杂路况下的行驶，减少交通事故和人员伤亡。例如：在灾区（提高营救效率）、高危路段（提高通行效率）、在矿山、油田等生产区域（远程驾驶代替工人完成作业，减少人员伤亡）。
远程驾驶系统充分应用了5G低时延、大带宽和高可靠性的网络特性，集成5G通信、车-路-云协同、云计算、自动控制等相关技术，可为用户实现通过远程智能驾驶平台对远端车辆的全向监控和智能远程控制，其系统包括数据交互与控制、网络传输以及控制和平台三部分。

图4.  远程驾驶解决方案

对5G的通信技术需求如下：

  • 车辆控制和反馈端到端时延少于20ms，部分控制要求达到5ms

  • 车辆上传视频：H.265/HEV高清摄像头的传输速率10M/路，2路摄像头的传输带宽要求上行20~25Mbps，下载速度为1Mbps
表2. 远程驾驶业务需求
3.4  高级驾驶业务
5G车联网将成为自动驾驶的强势辅助，促使OEM和互联网公司从单车智能模式逐步延伸到“单车智能+ 车联网”协同工作的模式。

协同驾驶是车联网的最高级阶段，车辆无需方向盘完全依靠车内和云端中央控制器进行协同决策和控制，实现V2V/V2P/V2I/V2N的实时通信，更好感知人、车、路的状态。

表3. 高级驾驶业务需求
3.5 扩展传感器业务
扩展传感器是指车辆与车辆、车辆与道路基础实施以及车辆与云端网络实现实时信息（包括图片、视频等大容量信息）交互和共享，这些数据的实时交互等效于扩展了车辆传感器的探测范围和性能边界，增强了其对周边环境的感知能力，实现了超视距感知。
表4. 扩展传感器业务需求
参考资料：
1. 5G远程智能驾驶白皮书
2. 5G车载定制化模组白皮书
3. 华为5G+C-V2X车联网解决方案
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