基于5G 的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢及局限性分析

王傳奇 高新興科技集團(tuán)股份有限公司

引言

5G 技術(shù)作為當(dāng)前的研究熱點，其與大數(shù)據(jù)、人工智能等新型高端技術(shù)相互結(jié)合，具有十分巨大的現(xiàn)代化科技意義。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的擴(kuò)展，5G 技術(shù)在車輛交通領(lǐng)域的應(yīng)用引起了人們的重點關(guān)注，智慧型城市的改造不僅依賴于車輛與車輛之間的多維化信息傳輸系統(tǒng)，同樣需要進(jìn)行車輛與公路之間、車輛與人之間的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)。車輛智能化離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持，如車輛綜合信息服務(wù)、無人駕駛技術(shù)等，其中，車輛網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用將成為未來交通發(fā)展的主要趨勢。

1 5G 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

目前5G 無線通信技術(shù)已逐步應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的是C-V2X 技術(shù)，該技術(shù)主要為LTE-V2X發(fā)展到5G V2X 的階梯平臺，不僅適用于當(dāng)前的LTE-V2X 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用，同樣能夠支持未來的5G 網(wǎng)絡(luò)下的新型應(yīng)用服務(wù)。C-V2X 技術(shù)即蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其主要基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，對車輛與外界環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸交換，該信息技術(shù)的設(shè)計主要針對于車輛高速移動應(yīng)用，以此實現(xiàn)對車輛相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)化。C-V2X 技術(shù)借助于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而達(dá)成全新的車輛應(yīng)用，繼而能大大優(yōu)化車輛行駛的安全性，提升車輛的自動駕駛性能。其中，C-V2X 技術(shù)具備3GPP 強(qiáng)大的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，也可以實現(xiàn)對車聯(lián)網(wǎng)部署、自動駕駛成本的縮減。該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模式主要分為如下兩種，且呈現(xiàn)互補(bǔ)特點，即V2N 車對通信模式、直接模式，這兩種互補(bǔ)通信模式涵蓋了車對交通設(shè)施、車對人、車對車之間的全部通信，對于智能車輛而言，具備良好的場景應(yīng)用優(yōu)勢。同樣，C-V2X 技術(shù)依賴5.9GHzITS 頻段開展通信，設(shè)備之間直接相連，在不借助于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了較短延時的通訊。隨著該技術(shù)的不斷深入，目前應(yīng)用于單車輛網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)系統(tǒng)將集中往多種新型業(yè)務(wù)方向擴(kuò)展（ITS、V2X 等），以此實現(xiàn)車輛、交通設(shè)施、公路橋梁、周圍環(huán)境等緊密聯(lián)系，充分利用既有資源量，為人們的出行提供更為安全穩(wěn)定可靠的網(wǎng)路服務(wù)。

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用需要對三個主要方面進(jìn)行控制，即延時性、帶寬、穩(wěn)定性，車聯(lián)網(wǎng)的延時要低，要求一般在4-9 毫秒范圍內(nèi)，并且能夠穩(wěn)定可靠的提供10 兆-100 兆范圍的帶寬，可靠性要滿足99%以上。當(dāng)前相對落后的4G 通信網(wǎng)絡(luò)狀況下，車聯(lián)網(wǎng)的延時范圍較大，為30-120 毫秒之間，且網(wǎng)絡(luò)連接狀況不并穩(wěn)定。5G 通信網(wǎng)絡(luò)下，車聯(lián)網(wǎng)理論值一般為5Gbps，至少表現(xiàn)為4G 網(wǎng)絡(luò)的50 倍以上，延時表現(xiàn)一般在10 毫秒之內(nèi)，并且切片網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用有助于5G 實現(xiàn)對不同級別的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活優(yōu)先管理。為此，5G 通信網(wǎng)絡(luò)完全可以實現(xiàn)將來車聯(lián)網(wǎng)大帶寬、延時低等技術(shù)要求，無人駕駛技術(shù)的發(fā)展也將得以收益。對于單車輛而言，車聯(lián)網(wǎng)5G 高效穩(wěn)定性為V2X 數(shù)據(jù)傳輸提供了有效支持，如可以對單車輛進(jìn)行高精度的地圖導(dǎo)航、車對車、車對環(huán)境之間的數(shù)據(jù)反饋，并且也可以促進(jìn)車輛自主AI 研發(fā)工作，實現(xiàn)大數(shù)量規(guī)模的設(shè)備通信。同樣，車輛網(wǎng)借助于對既有蜂窩技術(shù)相關(guān)基站的改造，進(jìn)行集成化，有助于降低網(wǎng)絡(luò)部署的造價。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)下車聯(lián)網(wǎng)威脅

上述主要介紹了5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，這里對5G 下車聯(lián)網(wǎng)威脅進(jìn)行探討，為技術(shù)人員提供研發(fā)意見。作為高端新型技術(shù)，5G 技術(shù)的大力發(fā)展在絕大程度上保證車聯(lián)網(wǎng)通信質(zhì)量性能，優(yōu)化車輛網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)體系，但是我國的5G 車聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用也存在著不可忽視的局限性問題，主要表現(xiàn)為車聯(lián)網(wǎng)切換頻率過快、缺乏通信安全、用戶隱私難以得到有效保護(hù)、數(shù)據(jù)通信極容易受到干擾等。

首先是網(wǎng)絡(luò)頻繁切換，5G 無線頻率更高、覆蓋范圍小，未來城市的每個燈柱或?qū)⒕褪且粋€小基站，必然會帶來基站間頻繁切換的問題而影響自動駕駛能力。同樣，未來的汽車將會安裝多種無線系統(tǒng)，在安裝時必須考慮汽車的擋風(fēng)玻璃、金屬殼對無線信號的衰減影響。

安全通信和隱私保護(hù)同樣不可忽視，在通信鏈路環(huán)節(jié)，攻擊者可能未經(jīng)允許竊聽通信雙方的通信內(nèi)容，惡意用戶可能將原本需要轉(zhuǎn)發(fā)的消息進(jìn)行丟棄，如惡意用戶將道路擁塞信息丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)，導(dǎo)致道路更加擁擠；還有可能攻擊者偽造信息并發(fā)送給其他車輛或者車載設(shè)備，例如惡意用戶發(fā)送緊急用車信息發(fā)給周邊車輛，以便占用車道更快的行駛。車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用依賴數(shù)據(jù)傳遞，惡意用戶發(fā)送的錯誤數(shù)據(jù)會影響車聯(lián)網(wǎng)使用，甚至造成事故。

3 小結(jié)

5G 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展逐步影響著人們生產(chǎn)生活中的方方面面，通過5G 技術(shù)與車輛交通行業(yè)的相互結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)-智慧交通模式的不斷優(yōu)化。但是，5G 車聯(lián)網(wǎng)同樣存在不可忽視的網(wǎng)絡(luò)威脅，這需要技術(shù)人員加強(qiáng)通信系統(tǒng)研發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)5G 技術(shù)將極大地改善人們的出行方式，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。