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(duì)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(gè)汽車時(shí)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(gè)縮影。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2023年，網(wǎng)聯(lián)車輛將會(huì)是全球5G物聯(lián)網(wǎng)終端市場(chǎng)中最大組成部分。本篇討論了一些前沿科技可能會(huì)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(diǎn)和局限性。
01
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變革
更先進(jìn)的技術(shù)，更安全的道路
多種先進(jìn)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(duì)車輛（V2V）
2.車輛對(duì)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(wàn)物（V2X）
人們對(duì)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(dòng)這些先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。網(wǎng)聯(lián)汽車，最終目標(biāo)是自動(dòng)駕駛汽車。而傳感技術(shù)和人工智能正在為自動(dòng)駕駛提供最先進(jìn)的360度范圍的視野行駛系統(tǒng)。
根據(jù)美國(guó)國(guó)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(wàn)起機(jī)動(dòng)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(gè)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(dòng)、交通信息和路況等來降低風(fēng)險(xiǎn)。這些數(shù)據(jù)也會(huì)幫助自動(dòng)駕駛車輛和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）發(fā)揮最佳性能。
實(shí)現(xiàn)V2X的兩個(gè)主要專用無線通信標(biāo)準(zhǔn)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(hào)差異無法實(shí)現(xiàn)兼容。DSRC通常在300米范圍內(nèi)工作，但研究證明擴(kuò)大到1000米是可能的。相比之下，C-V2X技術(shù)估計(jì)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(zhēng)奪市場(chǎng)占有率上的斗爭(zhēng)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(jì)優(yōu)良、功能實(shí)用的DSRC目前正在幾個(gè)主要城市進(jìn)行測(cè)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(zhǔn)備。一些汽車制造商認(rèn)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(jìn)V2X和自主應(yīng)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(duì)于一些信號(hào)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(hào)，它也可以通過4G LTE繼續(xù)工作。C-V2X技術(shù)將與移動(dòng)路線圖集成，并與5G技術(shù)向前兼容；它將滿足3GPP標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)的安全功能，這將會(huì)大大加快互聯(lián)和自動(dòng)駕駛以及URLLC的發(fā)展，以緩解高密度排隊(duì)和由攝像頭和傳感器數(shù)據(jù)支持的動(dòng)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(fēng)險(xiǎn)。
這些進(jìn)展加強(qiáng)了C-V2X技術(shù)在完全自動(dòng)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(diǎn)和局限性
五種方式提高駕駛體驗(yàn)
預(yù)測(cè)性維護(hù)
預(yù)測(cè)性維護(hù)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(dòng)電機(jī)，收集性能數(shù)據(jù)并傳輸?shù)皆品?wù)器。使用人工智能（AI）將這些數(shù)據(jù)與云中存儲(chǔ)的其他車輛數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以預(yù)測(cè)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(jī)械師發(fā)送維護(hù)警報(bào)。機(jī)械師將使用預(yù)測(cè)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(yuǎn)程診斷。駕駛員可以采取主動(dòng)措施來提前維護(hù)車輛以避免駕駛時(shí)可能出現(xiàn)的故障。
高級(jí)信息娛樂系統(tǒng)
信息娛樂系統(tǒng)可以為司機(jī)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(duì)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(shí)現(xiàn)AI、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）應(yīng)用的方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)更加身臨其境的車內(nèi)信息娛樂體驗(yàn)。車載信息娛樂系統(tǒng)的一些關(guān)鍵功能包括智能手機(jī)配對(duì)、高分辨率觸摸屏、高級(jí)車載功能和多媒體支持。
遠(yuǎn)程信息處理和車隊(duì)管理
遠(yuǎn)程信息處理是指計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。通過遠(yuǎn)程信息技術(shù)，駕駛員甚至可以從遠(yuǎn)程位置全面查看車輛。汽車遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)跟蹤車輛的細(xì)節(jié)，如速度和空轉(zhuǎn)、燃料使用、胎壓、車輛狀態(tài)等。溫控運(yùn)輸行業(yè)利用數(shù)據(jù)幫助車隊(duì)經(jīng)理優(yōu)化旅行路線，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，提高車隊(duì)安全和司機(jī)安全，并管理遠(yuǎn)程維護(hù)。貨物傳感器的溫度監(jiān)測(cè)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(wù)
5G和物聯(lián)網(wǎng)使道路使用者和行人之間能夠?qū)崟r(shí)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(yù)測(cè)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(chǔ)到云上。分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序和系統(tǒng)將實(shí)時(shí)警告司機(jī)危險(xiǎn)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(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)和陽(yáng)光來確定光照需求，而不是讓它在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間打開——有時(shí)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(shí)時(shí)信息重新安排車輛路線也將幫助緩解交通擁堵，同時(shí)減少碳排放。
根據(jù)汽車供應(yīng)商Bosch的說法，到2025年網(wǎng)聯(lián)汽車每年可減少40萬(wàn)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(dòng)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(dòng)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(shí)是，自動(dòng)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(yù)測(cè)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(jī)會(huì)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(jī)，就為黑客提供了一個(gè)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(dǎo)致人員傷亡。
為確保駕駛員的安全并改善駕駛體驗(yàn)，汽車制造商應(yīng)需要進(jìn)行大量安全測(cè)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(diǎn)放在安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理基礎(chǔ)設(shè)施上來保護(hù)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(jìn)的通信系統(tǒng)、機(jī)載計(jì)算能力和基于云的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yán)格的設(shè)計(jì)和測(cè)試對(duì)于確保傳感器的健壯性和彈性至關(guān)重要。它要求設(shè)計(jì)工程師和設(shè)備制造商解決整個(gè)設(shè)備生命周期的五個(gè)挑戰(zhàn)：連通性、連續(xù)性、合規(guī)性、共存性和安全性。
