5G和物聯(lián)網(wǎng)將如何重塑汽車行業(yè)
“ 物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的誕生給無數(shù)行業(yè)帶來了變革，其中就包括汽車行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)對于汽車發(fā)展的重要性是毋庸置疑的。從網(wǎng)聯(lián)汽車到智能交通系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)正在為汽車行業(yè)開辟下一個汽車時代。汽聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles)正在成型。”
我們今天看到的smart cars只是未來的一個縮影。根據(jù)預測，到2023年，網(wǎng)聯(lián)車輛將會是全球5G物聯(lián)網(wǎng)終端市場中最大組成部分。本篇討論了一些前沿科技可能會給未來的交通和駕駛帶來怎樣的變革，以及它們自身的優(yōu)點和局限性。
01
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變革
更先進的技術(shù)，更安全的道路
多種先進技術(shù)的結(jié)合為互聯(lián)汽車生態(tài)系統(tǒng)鋪平了道路，包括：
1.車輛對車輛（V2V）
2.車輛對網(wǎng)絡(luò)（V2N）
3.車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）
4.車輛到行人（V2P）、車輛到公用設(shè)施（V2U）
5.車輛到萬物（V2X）
人們對于改善道路安全、減少交通擁擠、改善交通狀況以及可持續(xù)發(fā)展的不斷需求，是推動這些先進技術(shù)發(fā)展的動力。網(wǎng)聯(lián)汽車，最終目標是自動駕駛汽車。而傳感技術(shù)和人工智能正在為自動駕駛提供最先進的360度范圍的視野行駛系統(tǒng)。
根據(jù)美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）的數(shù)據(jù)，利用V2V技術(shù)，每年可以防止61.5萬起機動車碰撞事故。
無線通信將在保持車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和行人的整個生態(tài)系統(tǒng)同步方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。這些技術(shù)通過共享和接收重要的安全信息包括周圍車輛的位置、行人移動、交通信息和路況等來降低風險。這些數(shù)據(jù)也會幫助自動駕駛車輛和高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）發(fā)揮最佳性能。
實現(xiàn)V2X的兩個主要專用無線通信標準是短程通信（DSRC）和蜂窩式車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）。
DSRC和C-V2X均在5.9 GHz頻段上工作。遺憾的是，DSRC與C-V2X由于信號差異無法實現(xiàn)兼容。DSRC通常在300米范圍內(nèi)工作，但研究證明擴大到1000米是可能的。相比之下，C-V2X技術(shù)估計比DSRC大30%，并且具有更優(yōu)越的阻擋性能。
DSRC和C-V2X之間在爭奪市場占有率上的斗爭從未停止。2004年，5.9 GHz頻帶內(nèi)專門分配75MHz頻譜，用于DSRC汽車用途。設(shè)計優(yōu)良、功能實用的DSRC目前正在幾個主要城市進行測試。而隨著汽車行業(yè)不斷發(fā)展以及互聯(lián)車輛普及，C-V2X也需為未來幾年的需求激增做好準備。一些汽車制造商認為C-V2X具有更大的潛力，特別是隨著5G無線技術(shù)的發(fā)展。
采用5G改進V2X和自主應用
5G網(wǎng)絡(luò)將與現(xiàn)有的3G、4G和4G LTE技術(shù)共存并協(xié)同工作，這對于一些信號接收效果差或容易發(fā)生停電的區(qū)域至關(guān)重要。即使您的設(shè)備丟失了5G信號，它也可以通過4G LTE繼續(xù)工作。C-V2X技術(shù)將與移動路線圖集成，并與5G技術(shù)向前兼容；它將滿足3GPP標準并與現(xiàn)有5G基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同工作。
有了5G，C-V2X技術(shù)將擁有大量先進的安全功能，這將會大大加快互聯(lián)和自動駕駛以及URLLC的發(fā)展，以緩解高密度排隊和由攝像頭和傳感器數(shù)據(jù)支持的動態(tài)地圖的傳輸壓力。5G網(wǎng)絡(luò)在緊湊區(qū)域內(nèi)支持更多連接的能力，將使車輛能夠獲得更多關(guān)于其周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，以減少事故風險。
這些進展加強了C-V2X技術(shù)在完全自動駕駛車輛方面的潛力，以改變未來的交通和道路。
02
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優(yōu)點和局限性
五種方式提高駕駛體驗
預測性維護
預測性維護可以讓您在車輛發(fā)生問題之前就能發(fā)現(xiàn)。車載傳感器將監(jiān)控車輛的電池、燃油泵和啟動電機，收集性能數(shù)據(jù)并傳輸?shù)皆品掌鳌Ｊ褂萌斯ぶ悄埽ˋI）將這些數(shù)據(jù)與云中存儲的其他車輛數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以預測潛在的維修問題。而這些問題通常很難通過使用以前維修的信息來發(fā)現(xiàn)。
在完全連接的環(huán)境中，駕駛員甚至車輛本身都可以向機械師發(fā)送維護警報。機械師將使用預測數(shù)據(jù)分析，通過連接的設(shè)備或車輛顯示器向駕駛員提供建議。V2C通信將支持空中軟件的更新和遠程診斷。駕駛員可以采取主動措施來提前維護車輛以避免駕駛時可能出現(xiàn)的故障。
高級信息娛樂系統(tǒng)
信息娛樂系統(tǒng)可以為司機和乘客提供娛樂和車輛數(shù)據(jù)，以確保安全舒適的駕駛。它與其他車內(nèi)和外部系統(tǒng)集成，例如集成頭顯、連接模塊和集成的汽車傳感器。
隨著對更安全、更豪華的智能車輛需求的不斷增加，汽車制造商正朝著實現(xiàn)AI、增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）應用的方向發(fā)展，以實現(xiàn)更加身臨其境的車內(nèi)信息娛樂體驗。車載信息娛樂系統(tǒng)的一些關(guān)鍵功能包括智能手機配對、高分辨率觸摸屏、高級車載功能和多媒體支持。
遠程信息處理和車隊管理
遠程信息處理是指計算機數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。通過遠程信息技術(shù)，駕駛員甚至可以從遠程位置全面查看車輛。汽車遠程信息系統(tǒng)可以實時跟蹤車輛的細節(jié)，如速度和空轉(zhuǎn)、燃料使用、胎壓、車輛狀態(tài)等。溫控運輸行業(yè)利用數(shù)據(jù)幫助車隊經(jīng)理優(yōu)化旅行路線，降低運營費用，提高車隊安全和司機安全，并管理遠程維護。貨物傳感器的溫度監(jiān)測將保持易腐食品的正確溫度，如水果、蔬菜、乳制品、肉類和魚類。
交通安全服務
5G和物聯(lián)網(wǎng)使道路使用者和行人之間能夠?qū)崟r共享交通和道路狀況信息。高速公路和橋梁沿線的閉路電視（CCTV）攝像頭中的物聯(lián)網(wǎng)傳感器不斷收集數(shù)據(jù)，以幫助預測和緩解交通擁堵。基于5G的基礎(chǔ)設(shè)施由路邊傳感器（嵌入汽車的5G通信設(shè)備以及行人和騎自行車者的智能設(shè)備）組成，通過這些收集的數(shù)據(jù)發(fā)送并存儲到云上。分析實時數(shù)據(jù)的應用程序和系統(tǒng)將實時警告司機危險的道路狀況和交通擁堵。
可持續(xù)的發(fā)展
來自車輛、道路傳感器、智能交通燈、街燈和智能停車計時器的數(shù)據(jù)可以揭示關(guān)于城市的大量信息。城市政府可以利用這些數(shù)據(jù)來創(chuàng)造更綠色的環(huán)境。例如，物聯(lián)網(wǎng)街燈可以跟蹤道路上的運動和陽光來確定光照需求，而不是讓它在預先設(shè)定的時間打開——有時可能路上并沒有人。這些數(shù)據(jù)將幫助城市節(jié)省用電量。利用實時信息重新安排車輛路線也將幫助緩解交通擁堵，同時減少碳排放。
根據(jù)汽車供應商Bosch的說法，到2025年網(wǎng)聯(lián)汽車每年可減少40萬噸二氧化碳排放。
網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)激增的挑戰(zhàn)
汽車創(chuàng)新的出現(xiàn)也為汽車本身以外的威脅打開了大門。隨著汽車自動駕駛水平的提高——從L0，即駕駛員完全控制汽車，到L4，完全自動駕駛汽車的——汽車傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將顯著增加。目前的共識是，自動駕駛汽車將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，從每天5TB到32TB不等。乘以預測的網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)量，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將是巨大的。
隨著車輛與網(wǎng)絡(luò)的連接越來越緊密，黑客將有更多的機會破壞車輛系統(tǒng)。例如，通過汽車上的USB端口連接你的智能手機，就為黑客提供了一個后門，以獲取控制你的汽車的關(guān)鍵信息。這可能危及汽車并導致人員傷亡。
為確保駕駛員的安全并改善駕駛體驗，汽車制造商應需要進行大量安全測試，涵蓋所有訪問接口的漏洞。基于云的通信公司也必須將投資重點放在安全可靠的數(shù)據(jù)存儲和處理基礎(chǔ)設(shè)施上來保護數(shù)據(jù)免受網(wǎng)絡(luò)威脅。
優(yōu)化汽車模型
現(xiàn)代汽車正在成為一種裝載傳感器的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。先進的通信系統(tǒng)、機載計算能力和基于云的數(shù)據(jù)存儲為更高效、更安全、可持續(xù)和自主的未來奠定了基礎(chǔ)。與任何其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備一樣，嚴格的設(shè)計和測試對于確保傳感器的健壯性和彈性至關(guān)重要。它要求設(shè)計工程師和設(shè)備制造商解決整個設(shè)備生命周期的五個挑戰(zhàn)：連通性、連續(xù)性、合規(guī)性、共存性和安全性。
