ADAS/自動駕駛可提高交通安全，保護人身安全

每年約有 120 萬人死于車禍，在這些重大事故中，90% 以上是人為過錯造成的（例如醉駕、超速、忽略交通信號和開車時看手機等）。每年因車禍死亡 120 萬人，相當(dāng)于每天有 7 架載有 500 名乘客的客機墜毀。

為了盡量減少車禍數(shù)量，汽車制造商、供應(yīng)商、政府機構(gòu)、學(xué)術(shù)界、甚至非汽車技術(shù)提供商正在聯(lián)合開發(fā)先進的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛汽車。 ?

這個全新的汽車生態(tài)系統(tǒng)融合了來自各個領(lǐng)域的大量先進技術(shù)，例如：傳感器融合了無線探測和測距（RADAR）、激光探測和測距（LIDAR）以及光學(xué)傳感器（攝像頭）。 ?

高速信息系統(tǒng)融合了汽車以太網(wǎng)、強大的信號處理功能、具有高精度導(dǎo)航功能的高清（HD）地圖，以及人工智能（AI）。 ?

汽車通信則包括車輛到車輛（V2V）、車輛到網(wǎng)絡(luò)（V2N）、車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛到行人（V2P）、車輛到公用事業(yè)（V2U）以及車聯(lián)網(wǎng)（V2X）之間的通信。 ?

傳感技術(shù)和人工智能為安全、可靠的自動駕駛系統(tǒng)提供了最先進的 360 度全景影像。同樣，無線通信將在保持車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和行人構(gòu)成的整個生態(tài)系統(tǒng)同步方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過共享和接收關(guān)鍵安全信息、其他車輛和行人的移動信息、交通信息和道路狀況，這些技術(shù)降低了行車風(fēng)險。這些數(shù)據(jù)還有助于自動駕駛汽車和 ADAS 系統(tǒng)保持最佳運行狀態(tài)。 ?

無線通信如何作用于自動駕駛

無線通信技術(shù)具有三大優(yōu)勢：更安全的道路、更高效的交通路線規(guī)劃，以及更多的車內(nèi)便利性。具有無線功能的車輛可以與其他車輛和/或路邊基礎(chǔ)設(shè)施共享道路信息和交通狀況，并更好地預(yù)測潛在風(fēng)險或路線延誤。

為了體現(xiàn)這些優(yōu)勢，無線通信技術(shù)使用多種通信方法，例如車輛到車輛（V2V）、車輛到網(wǎng)絡(luò)（V2N）、車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛到行人（V2P）、車輛到電網(wǎng)（V2G）、以及最終的車聯(lián)網(wǎng)（V2X）。 ?

車輛到車輛（V2V）

車輛直接相互通信，可以共享碰撞前和碰撞后警告、接近實時的道路狀況、盲點警告，以及提高能見度。V2V 還可以連接車隊中的兩輛或多輛車，也稱為隊列。

以下是應(yīng)用 V2V 的示例：領(lǐng)頭的汽車通過道路上的結(jié)冰部分，其防抱死制動系統(tǒng)（ABS） 和/或電子穩(wěn)定控制（ESC）系統(tǒng)進行了介入。無線通信系統(tǒng)立即向跟隨車輛發(fā)出警告信號，它們可以減速，或繞行避開這條結(jié)冰道路。另一個例子是領(lǐng)頭車輛遭遇事故， 其安全氣囊系統(tǒng)彈出。

跟隨車輛立刻收到了無線信號，它們可以減速或做好準(zhǔn)備，防止連環(huán)追尾。要執(zhí)行好這一重要的 V2V 任務(wù)，無線通信的時延必須非常低。 ?

車輛到網(wǎng)絡(luò)（V2N）

車輛與由基站和遠(yuǎn)程無線前端（RRH）組成的 無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進行通信，以共享實時交通信息（例如工作區(qū)警告）。V2N 還用于呼叫 SOS 服務(wù)（例如 eCall 和 ERA-GLONASS）、進行遠(yuǎn)程診斷和維修。與 V2V 不同，對 V2N 而言，時延特別低并不那么重要，至關(guān)重要的是可靠性。如果使用 V2N 的 eCall 或 ERA-GLONASS 呼叫無法連接到緊急服務(wù)（例如美國的 911、歐洲的 112 和韓國的 119），那么對需要幫助的人造成的后果可能是災(zāi)難性的。 ?

車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）

車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施元件（例如交通信號燈、道路標(biāo)志、交叉路口和路燈）通信以共享交通信號變化通知、道路狀況警告、交叉路口碰撞警告和行人橫穿馬路等信息。

為了使這種 V2I 通信無縫銜接，必須在路邊基礎(chǔ)設(shè)施中部署非常多的接入點，這一成本十分高昂。一家歐洲汽車制造商于 2016 年在美國拉斯維加斯推出了首個 V2I 通信試點項目，但更主流的 V2I 部署可能還需要時間。 ?

車輛到行人（V2P）

車輛與行人通信，即使在漆黑的夜晚、大霧或雨天等能見度較低的條件下，也能獲取有人行橫道或行人靠近的警告，從而保護行人。行人攜帶的移動設(shè)備或可穿戴設(shè)備可用于 V2P 通信。 ?

車輛到電網(wǎng)（V2G）

車輛與電網(wǎng)通信，使電動車輛或混合動力車輛在最具成本效益的非高峰時段進行充電， 或者向電網(wǎng)中輸出電能轉(zhuǎn)售給電力公司。 ?

當(dāng)前 V2X 技術(shù)的優(yōu)勢和局限

DSRC 與 4G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)

在討論汽車連通性中 5G 無線通信的優(yōu)勢之前，有必要回顧一下目前汽車行業(yè)中使用的無線通信技術(shù)：802.11p DSRC 和基于 LTE 的蜂窩網(wǎng)絡(luò) V2X。兩種技術(shù)都支持 V2X 通信，但各有利弊，而且目前它們都無法實現(xiàn)完整的 V2X 體驗。下表對比了每種技術(shù)的優(yōu)勢和局限。 ?

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DSRC 以 IEEE 802.11p 物理層標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在美國還要遵守 1609 車載無線接入 環(huán)境（WAVE）協(xié)議，在歐洲則要符合歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）的 TC-ITS 歐洲標(biāo)準(zhǔn)。802.11p DSRC 的 兩大主要優(yōu)點：可立即用于汽車行業(yè)；時延極低，僅約 5 毫秒（ms）。

基于成熟的 Wi-Fi 802.11a 技術(shù)，IEEE 于 2010 年批準(zhǔn)了 802.11p 規(guī)范。許多想要部署 V2X（特別是 V2V 和 V2I）通信的汽車制造商現(xiàn)在更青睞 802.11p 的可用性。DSRC 是基于自組網(wǎng)的通信技術(shù)，不依賴于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。 但是，802.11p 需要安裝許多新的接入點（AP）和網(wǎng)關(guān)，這增加了完全部署的時間和成本。由于它基于免費的 Wi-Fi 技術(shù)，因此很難找到愿意支付 AP 部署成本的運營商，因為當(dāng)前還沒有明確的商業(yè)模式。技術(shù)發(fā)展也沒有明確的方向。 ?

蜂窩網(wǎng)絡(luò) V2X（C-V2X）是汽車行業(yè)的新技術(shù)。最新的 3GPP 第 14 版定義了一些基于 LTE 技術(shù)的 C-V2X 規(guī)范（也稱為用于車輛的 LTE-V）。LTE-V 支持汽車與網(wǎng)絡(luò)的無線通信（V2N），以及 V2V 和 V2P 的器件到器件（D2D）通信。C-V2X 的一大優(yōu)勢在于它使用現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，可以提供更好的安全性、更大的通信范圍以及從 4G 到 5G 及更高代的技術(shù)演進路徑。

然而，當(dāng)前 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)上的 LTE-V 不能提供關(guān)鍵 V2V 通信所需的低時延，現(xiàn)在的時延在 30ms 到 100ms 之間。如果領(lǐng)頭的汽車發(fā)出了緊急信號，V2V 通信卻未能及時通知后續(xù)車輛，那么危急情況可能會迅速惡化。? ?

5G 將如何改進 V2X 和自動駕駛系統(tǒng)

5G 將蜂窩網(wǎng)絡(luò)從一種消費類技術(shù)轉(zhuǎn)向高風(fēng)險的汽車應(yīng)用

聯(lián)合國負(fù)責(zé)信息和通信技術(shù)的專門機構(gòu) — 國際電信聯(lián)盟（ITU-R）的無線通信部門確定了 5G 的三種主要應(yīng)用場景：增強移動多千兆比特寬帶、大規(guī)模高密度機器類連接以及超高可靠性低時延（99.999％）通信。 這些場景中的技術(shù)指標(biāo)提供了自動駕駛系統(tǒng)所需的峰值數(shù)據(jù)速率、時延、頻譜效率和連接密度，為改造駕駛體驗帶來了巨大優(yōu)勢。

速度高達(dá) 500 km/h（310 mph）時僅有 1 ms 的超低時延

速度高達(dá) 500 km/h（310 mph）時具有 20 Gbps 的高峰值速率

最高可連接 1,000,000 輛汽車和器件的極高密度 ? ?

結(jié)論

5G 將為自動駕駛系統(tǒng)提供超低時延，保護人身安全

G 的超低時延將在汽車連通性中發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，在突然剎車場景中，自動駕駛系統(tǒng)和 ADAS 的安全功能應(yīng)立即向后續(xù)車輛發(fā)出警告，以防止連環(huán)追尾。只有當(dāng)領(lǐng)頭車的消息能夠及時傳達(dá)到跟隨車輛以便其采取規(guī)避行動時，才能實現(xiàn)這一目標(biāo)。

此外，低時延的 5G 技術(shù)能夠更好地預(yù)防事故；特別是在非視距（NLOS）情況下， 因為基于攝像機、激光雷達(dá)或常規(guī)雷達(dá)的大多數(shù)當(dāng)前傳感器融合技術(shù)只能探測到視線（LOS）內(nèi)的目標(biāo)。研究表明，大多數(shù)駕駛員至少需要經(jīng)過 700 ms 的時間，才能對危險情況做出反應(yīng)，做出規(guī)避或預(yù)防行動。憑借 1 ms 的低時延，基于 5G 的自動駕駛汽車和 ADAS 將使事故的數(shù)量大大減少，從而降低交通風(fēng)險并保護人身安全。 ? ?

5G 還將以非常快的速度向自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)

憑借高達(dá) 20 Gbps 的峰值數(shù)據(jù)速率，5G 將幫助自動駕駛汽車實現(xiàn)實時的視頻和音頻娛樂。但更重要的是，5G 快速可靠的數(shù)據(jù)連接可以近乎實時地下載復(fù)雜的 3D 地圖。除了傳感器融合技術(shù)之外，自動駕駛汽車還非常依賴于精確且極為詳細(xì)的 3D 地圖導(dǎo)航。但是，將全州或全國的大型地圖數(shù)據(jù)集合存儲在車輛中將是一項挑戰(zhàn)。

人們自然想到的解決方案是使用 5G 數(shù)據(jù)連接下載附近地區(qū)的最新 3D 地圖。人們也希望 5G 能在擁擠不堪的市區(qū)或人煙稀少的農(nóng)村可靠運行，無論用戶身在何處，都能始終在線。無論您的自動駕駛汽車是停在停車場中還是在德國的高速公路上飛馳，即使速度高達(dá) 500 km/h（310 mph），5G 都能確保所有關(guān)鍵任務(wù)無線服務(wù)無縫運行。 ?

5G 將為自動駕駛系統(tǒng)帶來強大助力

DSRC 和 4G C-V2X（LTE-V）都不能單獨滿足關(guān)鍵任務(wù)自動駕駛和 ADAS 系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。唯有 5G 可以提供實打?qū)嵉?20 Gbps 連接和超高可靠性，達(dá)到自動駕駛汽車和 ADAS 的要求。? ?







審核編輯：劉清