车联网在5G网络环境下的发展趋势及应用探究

蔡文楠 谢文聪 孙国同

【摘  要】在汽車行业的融合技术发展研究过程中，车联网是其重要的研究领域。5G网络技术在车联网的应用中发挥着重要的作用。论文就车联网和5G进行了介绍，并就5G环境下车联网的发展和应用进行了探析。

【Abstract】In the process of development and research of fusion technology in the vehicle industry， the internet of vehicles is its important research field. 5G network technology plays an important role in the application of internet of vehicles. This paper introduces the internet of vehicles and 5G， and analyzes the development and application of the internet of vehicles in the 5G network environment.

【关键词】车联网;5G;发展;应用

【Keywords】internet of vehicles; 5G; development; application

【中图分类号】TP393;U495                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）11-0122-02

1 引言

随着社会经济和科技水平的不断提升，汽车工业技术也得到了长足的进步。由于人们生活水平不断提升，汽车的保有量也随之快速增长。据有关部门统计，截至2019年底，全国汽车保有量已经达到2.6亿辆。全国有66个城市的汽车保有量过百万，私家车数量首次突破2亿大关。汽车数量的快速增长，使得人们的出行效率下降，道路拥堵、通行安全以及环境污染等问题愈发严重，对人们生活质量的提高和社会经济的发展产生极大的影响。

2 车联网的概念

车联网这一概念源于物联网，也就是车辆物联网。即以处于行驶状态中的车辆作为信息接收对象，通过先进的信息通信技术，实现车与X（X指人、车、路以及服务平台等）相互之间的网络连接，智能动态信息服务、智能交通管理和车辆智能化控制实现了三网联合一体化，即将车内网、车际网和车载移动互联网进行融合。车辆的智能化驾驶水平得到有效提升，为使用者提供智能、舒适、安全、高效的交通服务和驾驶体验感。同时，还可以促使交通运行的效率提高，使社会交通服务的智能化水平得到进一步的提升。

根据车联网不同的通信交互对象，可以分为以下三类：车辆和车辆之间的通信（V2V）、车辆与服务平台的通信（V2I）和车辆与道路的通信（V2R）。按照传输距离分类，可以分成远距离传输和长距离传输。长距离传输主要是应用于V2I当中，短距离传输主要应用于V2R和V2V当中。移动通信技术主要是针对车辆和服务平台之间的通信连接，也就是远距离传输。

3 移动通信技术的发展

我国的移动网络具有很多优势，如安全可靠、成本低廉并且所覆盖范围广。随着移动通信技术的不断进步，为车联网的快速发展提供了坚实的网络基础。因此，移动通信技术在车联网应用中起着极其重要的作用。近年来，对车联网的研究实验还主要是建立在4G移动通信技术提供的资源基础之上。尽管与之前的2G、3G网络技术相比，4G网络已经有了较大程度的提高。但其具备的网络容量、带宽速率和延时要求都还无法满足车联网技术的复杂需求。据有关数据计算统计，人类想要实现汽车无人驾驶，必须保证车辆每小时的信息数据处理量达到100GB以上。目前普及的4G技术还不能满足车联网这一应用需求。此外，4G网络本身还存有一些问题有待解决，例如，硬件比较复杂、功耗较大、设备的成本相对较高、部署困难等。基于这些情况，5G网络技术逐渐产生并进入人们的视野。

4 基于5G的车联网通信体系架构

随着信息技术的不断进步，用户的需求也越来越大，为了更好地满足用户多功能、多元化的体验需求，基于5G网络技术的车联网通信体系结构正在不断地发生着变化，以此来满足各项需求。5G网络技术的应用，将使得传统的车联网通信模式发生改变，车联网通信体系结构更加智能、更加灵活，系统元素也变得更加多样化。在5G网络时代，车联网将存在多种不同的通信模式，如4G蜂窝通信、无线局域网、卫星通信，等等。因此，5G网络环境下的车联网将形成一个互联互通的大型综合异构网络，5G网络技术的车载单元可以利用多个网络接入并相互融合，通过多个渠道接入互联网，如图1所示，LTE-V为基于LTE技术的车联网。

D2D通信是其中重要的通信模式，图2为基于D2D通信的5G车联网体系结构。

根据基站对通信资源的分配方式，起始、目的以及中继终端节点的具体控制情况，我们可以将D2D通信方式分成基站辅助车队通信、基站辅助终端直连、终端间的直接通信和基站辅助中继通信四类。未来通过对5G网络技术的应用，车联网将会实现车际网、车内网以及车载移动互联网三网融合。在车际网中，行驶中的车辆出现通信网络阻塞情况，难以维持车辆终端之间的通信联系时，可以通过多跳或单跳的D2D通信模式，实现距离相邻的车辆之间的信息交换;在车内网中，5G车载单元可以和车辆实现自行控制通信连接，实现短距离的信息传输，使通信延时问题有效降低;在车载移动互联网中，行驶的车辆可以通过5G网络基站或者是中继快速地接入互联网，从而实现V2N信息交互。

5 5G网络环境下车联网的应用方向

随着5G网络技术的快速发展和日渐成熟，车联网产业也在不断发展壮大。5G网络技术具有高稳定性能、高传输速率、低延时以及网络架构灵活的特点，近年来，车联网借助5G网络技术开始快速发展起来。5G在车联网产业中的应用包括以下几个方面。

5.1 无人驾驶技术

由于5G网络具有低延时、安全可靠的特点，具有交互式的感知能力，可以自动与行驶车辆进行互动，这将为车联网应用中的无人驾驶技术提供有力的技术支持。例如，自动超车、行驶中进行车辆编队等。

5.2 优化交通路况管理

利用5G网络传输速率快地优势，在道路交通管理中，可以对路况进行实时报告，道路上的监控设备、收费站等都可以进行智能运作。并且可以实现车辆间的信息交互，帮助车辆智能选择最佳行驶路段，使交通拥堵问题得到极大的缓解。

5.3 车载系统更加丰富和智能化

凭借5G网络技术的支持，各种网络软件开发商可以开发出多种应用，从而满足用户的实际需要，使用户的车载生活更为丰富。5G网络延时小，宽度容量大，可以为用户提供高度精准的行驶地图，使导航精准度大大提升，并且可以满足用户AR、VR、移动办公等各种信息、娱乐的需求。

5.4 完善应急救援系统

通常，车辆上都安装了定位系统和操作系统，当遇到突发情况或紧急事件时，可以通过车联网设备及时进行消息互传。随着5G网络技术的应用，信息可以被发送到救援中心，救援中心可以快速对车辆定位，据此对周边路况进行分析，使救援工作更加及时、精准，有效降低事故损失。

【参考文献】

【1】徐灿辉.5G网络架构对车联网发展影响的研究[J].广东通信技术，2018，38（01）：76-79.

【2】罗晓哲.基于5G网络安全发展趋势研究[J].科学与信息化，2019（24）：43.

【3】章文卿.例析5G车联网业务的类型及应用[J].信息通信，2019（7）：235-236.