基于5G的自动驾驶发展趋势
随着5G技术和车联网的发展，传统的自动驾驶技术在5G 车联网的助推下，未来的发展前景非常值得期待。

基于DSRC 的车联网技术经过十几年的发展，具备较好的覆盖范围,但是受到传输距离短的限制，发展优势不明显;另一方面，基于LTE的车联网技术具备重复利用蜂巢式基础设施与频谱的优势，网络度盖范围更大，也可以平滑演进到5G;5G网络具备高可靠低时延的优势,5G的商用将为LT&V2X提供更强大的性能和更多的可能性。

基于5G车联网的自动驾駛场景，可以克服传统自动驾驶技术无法互联的缺陷,进一步提升自动驾驶的性能，减少对高精度传感器的依赖。

5G车联网的最终目标是完全自动驾驶和全部联网，这对整个汽车与交通行业都具有很好的推动作用。

5G技术、车联网和自动驾驶(或无人驾驶)是最近几年的科技发展热点。

基于专用短程通信（Dedicated Short Range Communications，DSRC)的车联网技术存在一些不足之处,基于5G网络的车联网技术可以提供更抉的传输速率，对自动驾驶的发展具有很好的助推作用。

一、车联网技术
在中国信息通信研究院《车联网白皮书(2017年)》中，给车联网的定义是：借助新一代信息和通信技术，实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的V2X(Vehicleto Everything)全方位网络连接，提升汽车智能化水平和自动驾驶能力，构建汽车和交通服务新业态，从而提高交通效率，改善汽车驾乘感受，为用户提供智能、舒适、安全、节能、高效的综合服务。

网络连接、汽车智能化、服务新业态是车联网的三个核心。

车联网是物联网在汽车领域的典型应用，其核心关键是V2X无线通信技术，包括DSRC、5G-V2X、LTE-V2X(Long Term Evolution,长期演进)等。

借助于V2X无线通信技术，可以突破单一汽车在智能化发展方面的非视距感知、车辆信息共享等技术瓶颈，助力实现汽车自动驾驶功能的推广应用。

当前，国际成熟的V2X无线通信技术有两种技术路线选择，一是基于IEEE802.11p的DSRC技术，二是我国参与推动的基于LTE的V2X无线通信技术(LTE-V2X)。

（一）基于DSRC的车联网技术
DSRC由物理层标准IEEE802.11P和网络层标准IEEE 1609构成。

在此基础上，美国汽车工程师协会(Societyof
Auto-motive Engineers，SAE)发布的SAE J2735和SAE JF2945两个标准规范了信息内容和结构。

DSRC系统包含了车载装置
(Onboard Unit，OBU)和路侧装置(RoadSide Unit,RSU)，两者提供信息的双向传输，RSU再将交通信息传送至后端平台。

DSRC技术得到美国政府的大力支持，2016年12月美国交通部计划通过强制立法让美国所有轻型车在2023年装配车
用DSRC技术，欧洲和日本也陆续跟进。

DSRC技术的优势在于可靠性髙、传输实时性强,主要由福特、丰田等车企进行推动。

但由于DSRC的物理层技术与人们生活中常用的WiFi相同，通信距离优势不明显，覆盖距离短，实际应用中需要针对路边设施进行大规模改造和投入。

（二）基于LTE的车联网技术
LTE-V2X是由3GPP(3rd Generation Partnership Project)基于LTE技术研究而成，它分为LTE~V-Cell和
LmV-Direct，前者利用现有的频谱和基站进行蜂窝通信，后者则作为自组织网络在小范围内进行V2X通信。

LTE-V2X能重复使用现有的蜂巢式基础设施与频谱，营运商不需要布建专用的路侧设备RSU以及提供专用频谱。

LTE-V2X主要解决交通实体之间的“共享传感”问题，可将车载探测系统(如雷达、摄像头)从数十米、视距范围扩展到数百米以上、非视距范围，成倍提高车载AI的效能，实现在相对简单的交通场景下的辅助驾驶。

相比较之下，DSRC技术具有先发优势，验证时间长，也
更为成熟，在网络安全方面也先行一步。

LTE-V2X的优点在于无需投入新的路边设施成本更低,网络覆盖的距离更长，可平滑演进到5G。

二、5G车联网
5G网络作为第五代移动通信网络,能够实现网络高度融
合，是一个由多种接入技术、多层网络、多种设备和多种用户类型交互的异构网络环境,能够提供跨越时间和空间的、无缝的、连续的用户体验。

5G网络的峰值理论传输速度可达每秒数十Gbit/s,这比4G网络的传输速度快数百倍。

与4G主要侧重人与人之间的通信不同，在5G时代，人和人、人和物、物和物包括车与车、车与物都将连成一体，构成全新的信息化基础设施。

在5G技术研发过程中，车联网成为5G重要应用场景。

5G通信技术充分考虑汽车、交通产业需求,“高可靠低时延”成为国际电信联盟定义的5G三大应用场景之一,也是我国确定的四大应用场景之一。

面对5G车联网的业务需求，当前4G网络已经不能满足业务的要求。

主要体现在如下方面：
(1)传输带宽不足:5G车辆网的实时娱乐互动单用户要
求M级的速率要求，当前4G空口的带宽有限，尤其边缘用户上行受限，需要采用5G的NR实现空口速率的100倍提升。

同
时单用户的速率提升，而所有用户数据均要通过集中的核心网关转发，对于核心网的集中传输压力大。

(2)网络时延过大:5G车辆网自动驾驶控制需要10ms的
时延。

当前4G所有的业务需要经过多层网络传输，传输时延大，无法满足低时延控制指令的要求。

如果说基于4G/4.5G
的LTE-V2X还无法挑起重担的话，那么5G的商用给LTE-V2X提供了更强大的性能和更多的可能性。

5G增强了移动带宽，峰值速率可达20Gb/s，支持更低的延时(<10ms),更高的可靠性(>99.99%)以及更大的带宽(每平方公里可连接100万个终端)。

从华为等厂商的测试结果来看，基于5G的LTE-V2X在覆
盖距离、网络延时方面都要优于DSRC-但是，距离5G-V2X的
商用，还需经过更长时间的测试验证。

三、5G车联网与自动驾驶
在5G商用之后，车联网、自动驾驶的商业模式将会出现更多的创新和发展。

5G车联网需重点考虑以下3个典型场景:
(1)自动驾驶场景，围绕汽车驾驶及安全相关的“网”：需要更高的可靠性(接近100%),非常低的端到端时延(ms级)，非常高的数据速率(每秒几十Mbit/s);
(2)高速移动宽带网络场景，围绕道路交通信息管理的“网”:需要优先保证V2X业务实现安全功能，无缝提供移动
宽带通信功能；
(3)信息娱乐场景，围绕汽车这个载体里的人需要的宽
带“网”:需要支持高速数据传输速率，支持高清视频应用
和高清云游戏应用。

（一）传统的自动驾驶
在已有的自动驾驶研究领域，美国的谷歌、特斯拉、Mobileye自动驾驶系统，是基于传感器、雷达和摄像头等信息输入，通过人工智能技术进行决策，单车本身在一定程度上就可以自动驾驶。

但是单车本身也有很大的局限性，在晚上、雨雪天、雾天等恶劣天气下，在交叉路口、拐弯处等场景，雷达、摄像头看不见、看不清、看不准。

针对这些场景开发性能更强的传感器，成本会高到消费者无法承受的地步。

目前正在研发的自动驾驶车辆仍处于单车智能的状态，没有车联网的支持，很难达到L5级别的全场景自动驾驶。

（二）车联网下的自动驾驶
在车联网和无人驾驶领域,lms可能就决定了生与死的
瞬间。

3GPP定义了若干个lms到几ms的低时延场景，主要集
中在自动驾驶上。

自动驾驶中制动等反应时间,是个系统响
应时间，其中包括了给网络云端计算处理、车间协商处理的时间，也包括了车辆本身系统计算及制动处理时间。

如果要做到时速100km/h制动距离不超过0.3m,那么系统整体响应
时间不能超过10ms，而人类最好的F1车手的反应时间在
100ms左右。

从保障安全的角度，系统响应时间当然越低越好,其中
对通讯时延的要求会更高。

未来5G网络能够在提供99.999%
稳定性的同时做到小于lms的通讯时延，因此自动驾驶车辆
的低时延场景更需要系统其它环节的配合来实现。

在实现车辆自动驾驶场景中，V2X是一个必要且增值的
使能技术;即使车辆本身就可以实现部分自动驾驶，通过车
联网技术依然可以进一步提升性能，且可以降低单车部署传感器的成本，减少对高精度传感器的依赖。

在未来很长一段时间，尽管路上会是V2X与非V2X车辆共存的局面,单车由V2X技术所带来的增益会随V2X车型渗透率
提高而逐步提升，从而正向驱动非V2X车辆的升级和徹。

四、结论
过去十几年在自动驾驶和车联网领域虽然有比较多的
研发，但是所取得的研究进展相对较小，其根本原因在于基础技术仍存在瓶颈，而5G网络的商用势必为自动驾驶和车联网的融合提供更合适的契机。

在5G车联网技术的推动下，更聪明、更安全、更环保的智能出行将并不遥远:智能车辆如同深海中的鱼群快速游动，彼此却又永不相撞，实现零事故、零拥堵、低排放。

5G车联网的最终目标是完全自动驾驶和全部联网，实现解放驾驶员的双手和大脑;汽车空间真正开放给业务开发者，形成汽车和交通环境下的信息服务新生态。