自動(dòng)駕駛是未來(lái)5G最引入矚目的應(yīng)用場(chǎng)景之一，可以說(shuō)承載了無(wú)數(shù)人的期待和向往。但是，現(xiàn)實(shí)情況要復(fù)雜得多。

5G新版本-16版本將于明年發(fā)布，該版本將可能使得自動(dòng)駕駛汽車以瞬間駕駛決策的速度獲得基于云的智能。與此同時(shí)，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）將允許自動(dòng)駕駛汽車在行進(jìn)中下載軟件更新；通過(guò)不斷共享實(shí)時(shí)位置和車輛與外界信息連接（V2X，vehicle to everything），自動(dòng)駕駛汽車可以彼此相安無(wú)事地在道路上來(lái)往穿梭。

但是，即使這些應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，沒(méi)有大量的后端工作也不會(huì)實(shí)現(xiàn)。首先，在自動(dòng)駕駛汽車之間建立有用的5G連接將取決于網(wǎng)聯(lián)汽車（connected cars）的大規(guī)模采用，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。

更令人望而生畏的是，在構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車需要的低延遲、高吞吐量和高度的可靠性將需要多個(gè)層面的改變。

為此，5G和自動(dòng)駕駛之間的關(guān)系將不再像是一場(chǎng)婚禮，而更像是一次家庭長(zhǎng)途旅行。在新興的技術(shù)和部署的困難之間，5G在汽車自動(dòng)化領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用可能在未來(lái)5年或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)實(shí)現(xiàn)。

1.可能的沖突

對(duì)于全自動(dòng)駕駛的基本要求，或者它將如何使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，目前業(yè)界還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。例如，特斯拉和Waymo主要依靠強(qiáng)大的車載硬件和軟件；福特和大眾等老牌汽車制造商則正在探索車內(nèi)計(jì)算和聯(lián)網(wǎng)功能的混合，包括基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)和V2X——一套直接無(wú)線連接到附近車輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用程序。

福特汽車公司聯(lián)網(wǎng)汽車平臺(tái)與產(chǎn)品經(jīng)理Jovan Zagajac表示，即使是最好的網(wǎng)絡(luò)，也不足以滿足自身需求：自動(dòng)駕駛汽車需要在5G覆蓋率不穩(wěn)定的地方同樣能夠正常駕駛，因此它們也將具備足夠的車載能力，能夠使用傳感器和V2X，以實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。他還表示，在可行的情況下，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以在軟件更新和遠(yuǎn)程操作等應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

諾基亞移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)汽車業(yè)務(wù)主管Martin Beltrop表示，“通過(guò)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)用于決策，汽車制造商將能夠減少為做出駕駛決策而在汽車中內(nèi)置的計(jì)算能力和軟件智能。……我們將從云端收集的信息中獲益，以簡(jiǎn)化決策?！?。但他補(bǔ)充說(shuō)，“最終的駕駛決策還是在車?yán)?。?/p>

隨著時(shí)間的推移，5G網(wǎng)絡(luò)可以承載一系列支持大規(guī)模自動(dòng)駕駛的服務(wù)，推動(dòng)這些服務(wù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵特性可能包括網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算甚至新的業(yè)務(wù)關(guān)系。

2.從4G起步

瑞典移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商Telia正在試驗(yàn)一項(xiàng)支持無(wú)人駕駛卡車在倉(cāng)庫(kù)之間運(yùn)輸貨物的服務(wù)，愛(ài)立信公司為其提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

這些無(wú)人駕駛卡車由瑞典初創(chuàng)企業(yè)Einride開(kāi)發(fā)，作為自動(dòng)化物流系統(tǒng)的一部分，在預(yù)先定義的路線上運(yùn)行。愛(ài)立信副總裁兼全球汽車服務(wù)主管Claes Herlitz表示，這些卡車可以通過(guò)車載傳感器的輸入自行完成大部分行程，但在一些情況下也無(wú)法導(dǎo)航。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，遠(yuǎn)程操作中心的人類司機(jī)將進(jìn)行接管，而在許多地區(qū)，遠(yuǎn)程人工駕駛或遠(yuǎn)程操作將是自動(dòng)駕駛的一項(xiàng)強(qiáng)制性功能。

在上述案例中，遠(yuǎn)程操作既需要較高的上行帶寬來(lái)傳輸來(lái)自卡車的實(shí)時(shí)視頻，也需要較低的延遲，以確保駕駛命令及時(shí)到達(dá)。目前，該項(xiàng)服務(wù)是在一個(gè)先進(jìn)的4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的，而該網(wǎng)絡(luò)具有5G核心。據(jù)Herlitz介紹，該網(wǎng)絡(luò)的端到端延遲約為15毫秒，并且能很好地支持該服務(wù)。

愛(ài)立信公司表示，由于新的頻譜頻段、波束形成、MIMO技術(shù)和改進(jìn)的用戶設(shè)備能力，5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將允許這類服務(wù)擴(kuò)展到更多的車輛，從而提供更高的容量。

3.集中控制

想象在一個(gè)主要城市的交叉路口，在給定的時(shí)間里有多達(dá)1000輛汽車、自行車、摩托車、行人和其他物體在此交匯，在十字路口執(zhí)行監(jiān)控的是20個(gè)攝像頭。

自動(dòng)交通管理系統(tǒng)將收集這些物體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將所有相關(guān)信息發(fā)送給自動(dòng)駕駛汽車，每輛汽車將這些輸入與其自身的傳感器相結(jié)合，以決定是停車、繼續(xù)行駛還是轉(zhuǎn)彎。由于交通狀況不斷變化，需要近實(shí)時(shí)地接收、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)。

諾基亞的Beltrop與其他汽車和移動(dòng)行業(yè)高管表示，如果沒(méi)有5G網(wǎng)絡(luò)，這樣的系統(tǒng)就無(wú)法工作。

一些人認(rèn)為，5G使自動(dòng)駕駛汽車更接近網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人控制。道路運(yùn)營(yíng)商與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商合作，則可以建立起有效自動(dòng)化的交通管理系統(tǒng)。

在這一系統(tǒng)下，聯(lián)網(wǎng)車輛將把它們的位置、速度和方向傳達(dá)給管理軟件，并創(chuàng)建出一個(gè)整體交通狀況的模型（道路和附近汽車上的傳感器將監(jiān)測(cè)未聯(lián)網(wǎng)的人類駕駛車輛）。該系統(tǒng)將與每個(gè)連接的自動(dòng)駕駛汽車創(chuàng)建一個(gè)虛擬合約，在合約中，車輛將承諾采取停車、加速或轉(zhuǎn)彎等行動(dòng)。根據(jù)這些承諾，另一輛進(jìn)入道路的自動(dòng)駕駛汽車可以安全地融入交通流。

4.延遲突破

低延遲是5G賦能自動(dòng)駕駛最大的吸引力。雖然在相關(guān)方面還沒(méi)有普遍的共識(shí)，但經(jīng)常被引用的目標(biāo)是端到端的延遲不超過(guò)10毫秒。諾基亞的Beltrop表示，這需要視自動(dòng)駕駛車輛的車載電腦在多大程度上依賴于基于網(wǎng)絡(luò)的決策服務(wù)，這一要求可能低至2毫秒。

這比4G的主要低延遲應(yīng)用之一VoLTE的要求要嚴(yán)格得多。AT&T物聯(lián)網(wǎng)副總裁兼首席技術(shù)官Cameron Coursey表示，VoLTE可以處理約100毫秒的往返延遲。這就是5G將發(fā)揮新的重要作用的原因，因?yàn)樾乱?guī)范旨在提供更低的延遲，從運(yùn)行延遲低至1毫秒開(kāi)始，而4G的平均延遲為數(shù)十毫秒。

低延遲5G的另一個(gè)重要部分是其靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這將允許運(yùn)營(yíng)商將計(jì)算資源部署到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，以避免長(zhǎng)途訪問(wèn)遙遠(yuǎn)的云數(shù)據(jù)中心。

5.大數(shù)據(jù)傳輸

所有自動(dòng)駕駛車輛都運(yùn)行著復(fù)雜的軟件，特別是需要大量更新的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（deep neural networks，DNNs）。這些汽車還不斷收集大量的車載傳感器數(shù)據(jù)，以及有關(guān)駕駛決策結(jié)果的信息，汽車制造商和供應(yīng)商可以收集這些信息來(lái)改進(jìn)自動(dòng)駕駛軟件。這些頻繁的下載和上傳將受益于5G網(wǎng)絡(luò)的千兆速度無(wú)線連接。

軟件更新可能很頻繁，集中化的系統(tǒng)可能會(huì)快速收集和分析駕駛數(shù)據(jù)，但這些不太可能實(shí)時(shí)發(fā)生。因此，運(yùn)營(yíng)商不一定需要為運(yùn)行中的自動(dòng)駕駛車輛提供這種寬帶。當(dāng)車輛靜止且處于高速連接范圍（例如充電站）時(shí)，尤其是在具有密集高頻5G覆蓋的區(qū)域，可以激活大數(shù)據(jù)傳輸。

另一個(gè)自動(dòng)化概念要求自動(dòng)駕駛車輛共享實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)，以便汽車可以“看穿”前面的車輛，特別是擋住前方交通視線的大卡車。由于它涉及實(shí)時(shí)流媒體視頻，因此在邊緣計(jì)算的幫助下，這可能需要高速寬帶和低延遲。因此，該應(yīng)用可能會(huì)通過(guò)廣域網(wǎng)而不是直接的V2X連接，因此路邊網(wǎng)絡(luò)（roadside networks）需要變得更快、更強(qiáng)大。

6.確保網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通

可靠性是自動(dòng)駕駛應(yīng)用的一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)，因?yàn)?a target="_blank">信號(hào)丟失或駕駛輔助應(yīng)用失控都可能會(huì)影響駕駛安全。幫助確保性能和可用性的一個(gè)重要5G改進(jìn)是網(wǎng)絡(luò)切片，它將允許移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)向應(yīng)用程序分配虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)為其設(shè)置特定的服務(wù)質(zhì)量（QOS）。由于該安全要求，自動(dòng)駕駛應(yīng)用程序可以被分配比其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序更高的優(yōu)先級(jí)。

5GAA的Flament說(shuō)，在未來(lái)5年內(nèi)，自主駕駛服務(wù)如果需要5G網(wǎng)絡(luò)上有保障的QOS，它們可能會(huì)使用通用網(wǎng)絡(luò)切片，就像運(yùn)行在共享邊緣服務(wù)器上的其他應(yīng)用程序所使用的網(wǎng)絡(luò)切片一樣。這種邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，連同網(wǎng)絡(luò)切片，將首先部署在密集的城市地區(qū)。稍后，當(dāng)5G進(jìn)入這些地區(qū)以外的高速公路時(shí)，如果道路運(yùn)營(yíng)商要求，運(yùn)營(yíng)商可以為自動(dòng)駕駛車輛創(chuàng)建專門(mén)的網(wǎng)絡(luò)切片。

7.可靠性挑戰(zhàn)

Tolaga Research的分析師Philip Marshall認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)切片是一個(gè)開(kāi)始，但要使5G網(wǎng)絡(luò)足夠可靠，以支持自動(dòng)駕駛將是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。實(shí)現(xiàn)較低的平均延遲不足以支持像駕駛這樣的任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序。我們需要的是持續(xù)的低延遲。他說(shuō)，這將需要比一些人預(yù)期的更高的網(wǎng)絡(luò)密度。

他還說(shuō)，大規(guī)模實(shí)施網(wǎng)絡(luò)切片可能需要幾年時(shí)間。為了在不為優(yōu)先應(yīng)用程序構(gòu)建單獨(dú)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下取得成果，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)核心和RAN進(jìn)行虛擬化。他說(shuō)，要在開(kāi)放的道路上使用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商首先必須在廣闊的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)換為云計(jì)算RAN架構(gòu)，而現(xiàn)在這樣做還為時(shí)過(guò)早。Marshall還認(rèn)為：“網(wǎng)絡(luò)切片將與沒(méi)有廣域要求的應(yīng)用程序一起孵化?！瓏L試在廣域5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片是瘋狂的?！?/p>

8.誰(shuí)該為網(wǎng)絡(luò)失敗負(fù)責(zé)

愛(ài)立信的Herlitz說(shuō)，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始支持自動(dòng)駕駛時(shí)，網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)間將成為一個(gè)更大的問(wèn)題，特別是對(duì)物流和廢物管理公司等企業(yè)客戶來(lái)說(shuō)。

這些客戶將需要服務(wù)水平協(xié)議（SLA）比現(xiàn)在提供的任何東西更好，特別是關(guān)于停機(jī)問(wèn)題。在這種情況下，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商將需要融入客戶的業(yè)務(wù)中，由技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)立即解決影響網(wǎng)絡(luò)可用性的問(wèn)題。他說(shuō)，當(dāng)客戶的核心業(yè)務(wù)依賴于機(jī)器人卡車時(shí)，48小時(shí)不提供服務(wù)的成本將高得驚人。

目前，汽車供應(yīng)商大陸集團(tuán)展示了一種幫助車輛預(yù)防上述問(wèn)題的系統(tǒng)。該公司稱，預(yù)測(cè)性連接“利用網(wǎng)絡(luò)性能的歷史信息和車輛路線的預(yù)測(cè)來(lái)判斷車輛可能在哪些地方超出覆蓋范圍。然后，汽車可以切換到不同的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)先使用正在使用的應(yīng)用程序，甚至可以切換到故障轉(zhuǎn)移模式，在這種模式下，它依賴于內(nèi)置的傳感器和計(jì)算能力?！?/p>

至于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、汽車制造商、應(yīng)用程序提供商或其他實(shí)體是否會(huì)對(duì)依賴網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)駕駛應(yīng)用程序失敗負(fù)責(zé)，Herlitz和其他人表示，現(xiàn)在還為時(shí)過(guò)早。即使沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)因素，涉及自動(dòng)駕駛的交通事故責(zé)任已經(jīng)是一個(gè)遠(yuǎn)未解決的熱門(mén)話題。

9.設(shè)置時(shí)間表

將5G和自動(dòng)駕駛汽車結(jié)合起來(lái)，將涉及網(wǎng)絡(luò)和汽車領(lǐng)域多方力量的多項(xiàng)艱巨的技術(shù)任務(wù)。Flament表示，5GAA正在與網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商和汽車制造商合作，以集中他們的時(shí)間計(jì)劃，這樣無(wú)論是汽車還是網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)被困在等待之中。

Flament認(rèn)為，雖然首批5G調(diào)制解調(diào)器應(yīng)該在2022年開(kāi)始出現(xiàn)在新車上，但支持URLLC和新的高頻無(wú)線電的調(diào)制解調(diào)器可能要到2025年才會(huì)出現(xiàn)。同時(shí)，在2025年左右，5G基礎(chǔ)設(shè)施才能與這些調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。他還說(shuō)，新一代的車間通訊（V2V）可以讓車輛共享更多的數(shù)據(jù)，更加可靠，更好地支持自動(dòng)駕駛，可能會(huì)在同一時(shí)間到來(lái)。

隨著5G將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的角色從主要的消費(fèi)者語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)擴(kuò)展到新興的關(guān)鍵任務(wù)（如自動(dòng)駕駛），網(wǎng)絡(luò)需求不斷增長(zhǎng)，基礎(chǔ)設(shè)施變得更加復(fù)雜。雖然5G和自動(dòng)駕駛的路線圖仍在制定中，但5G顯然有可能推動(dòng)汽車自動(dòng)化的發(fā)展。

10.面向未來(lái)的C-V2X

5G在車輛自動(dòng)化方面的一些應(yīng)用可能會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)提出新的要求，而其他功能則將使用車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施和行人設(shè)備之間的直接連接。

高通、寶馬、福特等公司正致力于將蜂窩汽車通信（C-V2X）擴(kuò)展到5G之上。這項(xiàng)技術(shù)目前正在4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上測(cè)試，是基于IEEE802.11p無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的V2X系統(tǒng)的蜂窩替代品，包括直接短程通信（DSRC）。

兩個(gè)系統(tǒng)都允許網(wǎng)聯(lián)汽車和其他道路使用者進(jìn)行通信，即使在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋薄弱或不存在的情況下。它們有多種操作模式，旨在使聯(lián)網(wǎng)的人類人駕駛汽車，以及后來(lái)的自動(dòng)駕駛汽車更安全地協(xié)同工作。

例如，自動(dòng)駕駛汽車可以互相警告前方的障礙物，如建筑區(qū)或停滯不前的汽車。交通信號(hào)燈可以將其狀態(tài)告知自動(dòng)駕駛汽車，并對(duì)其變化進(jìn)行計(jì)時(shí)，以改善交通模式。急救車可能會(huì)迫使自動(dòng)駕駛汽車在經(jīng)過(guò)時(shí)靠邊停車。行人口袋里的V2X智能手機(jī)可以在行人過(guò)街時(shí)通知汽車。路邊信標(biāo)可以向過(guò)往的汽車發(fā)送交通、天氣信息，以及實(shí)時(shí)高清地圖。

支持者說(shuō)C-V2X比802.11p具有更長(zhǎng)的范圍和更高的可靠性，加上5G的演進(jìn)，它還可以搭載用于娛樂(lè)、信息和診斷的車載調(diào)制解調(diào)器。

高通公司稱，針對(duì)3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)第16版的增強(qiáng)將允許C-V2X的延遲小于1毫秒。但美國(guó)和歐盟仍在權(quán)衡授權(quán)或認(rèn)可哪種技術(shù)。

據(jù)5GAA稱，C-V2X可以在不受擁塞的情況下實(shí)現(xiàn)持續(xù)的低延遲。高通公司表示，該系統(tǒng)可以根據(jù)具體實(shí)施提供4毫秒或更低的延遲。為了滿足延遲要求，該系統(tǒng)可以使用確定性的資源調(diào)度，在多輛車共享的頻譜范圍內(nèi)優(yōu)化分配資源。

雖然C-V2X有一種模式，可以通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)上的基站管理車輛之間的直接鏈路，但它也允許車載無(wú)線電自行管理。無(wú)需通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)向云端發(fā)送數(shù)據(jù)包，低延遲更容易實(shí)現(xiàn)。
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