聯(lián)網(wǎng)汽車將驅(qū)動5G的推出

作者：貿(mào)澤電子 Mark Patrick

雖然 5 級（L5）完全自動駕駛汽車成為商業(yè)現(xiàn)實可能還需要幾年時間，但您購買的下一輛汽車很可能會支持互聯(lián)網(wǎng)連接。根據(jù)市場研究和商業(yè)咨詢服務(wù)公司 P&S Intelligence 的數(shù)據(jù)，到 2025 年，全球聯(lián)網(wǎng)汽車市場將從 2019 年的 724.992 億美元增長到 1984.597 億美元，復合年增長率為 24.1%。這一增長反映了消費者對改善駕駛體驗的需求也在不斷增加，也反應(yīng)出電子產(chǎn)品的尺寸和成本不斷降低。

聯(lián)網(wǎng)汽車被定義為能夠通過網(wǎng)絡(luò)連接到其他服務(wù)和設(shè)備的汽車，這些設(shè)備包括筆記本電腦和手機、其他聯(lián)網(wǎng)汽車技術(shù)、家庭、辦公室或交通信號燈或應(yīng)急中心等基礎(chǔ)設(shè)施。當今的汽車擁有大量的電子設(shè)備，并具備強大計算能力，而且充滿了傳感器（圖 1），以至于它們非常類似于移動物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備，這種能力可用于管理三大領(lǐng)域：遠程信息處理（車輛位置、駕駛員行為、發(fā)動機診斷和車輛活動）、用以處理周圍環(huán)境的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)車輛到萬物 (C-V2X) 通信，以及信息娛樂系統(tǒng)（車輛乘員用戶體驗，UX）。

圖 1：當今的汽車包含多個電子子系統(tǒng)。（資料來源：恩智浦半導體）

聯(lián)網(wǎng)汽車的重要用例

憑借所有這種車載計算能力，聯(lián)網(wǎng)汽車每天可以生成多達 4TB 的數(shù)據(jù)，而 C-V2X 通信技術(shù)的發(fā)展則可以利用這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)多個用例（參見圖 2）。例如，從發(fā)動機管理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)可以發(fā)送到遠程服務(wù)中心，以促進預防性維護。汽車收集到的有關(guān)當?shù)亟煌顩r和天氣信息可以輸入公共安全（Public Safety）數(shù)據(jù)庫，駕駛員行為和車輛里程可以支持基于使用情況的保險計劃。

我們目前道路上越來越多的混合動力電動汽車已經(jīng)在利用日益復雜的能源管理系統(tǒng)來確定最佳動力來源：電動機或內(nèi)燃機，當然這也依賴于諸如行程概況和駕駛員風格等信息。蜂窩網(wǎng)絡(luò)功率和覆蓋范圍的改進使這些車載系統(tǒng)能夠利用基于云的邊緣處理技術(shù)和人工智能 (AI) 來做出更明智的決策，提高車輛續(xù)航里程，減少排放，并最大限度地延長電池壽命和性能。

圖 2：C-V2X 通信技術(shù)支持多個用例。（資料來源：恩智浦半導體）

C-V2X 標準管理聯(lián)網(wǎng)汽車的安全性

全球標準組織 3GPP 認識到不斷提高的聯(lián)網(wǎng)汽車通信重要性和安全關(guān)鍵性，因而有責任開發(fā)支持聯(lián)網(wǎng)汽車的C-V2X 技術(shù)。隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，3GPP 一直在增加 C-V2X 的功能（參見圖 3）。 3GPP 第 16 版中定義的功能已經(jīng)為自動駕駛汽車的高級駕駛應(yīng)用鋪平了道路，并且能夠利用已有的高吞吐量、超可靠、低延遲5G 網(wǎng)絡(luò)。

圖 3：3GPP V2X 標準的演進。（來源：5GAA，c-V2X部署時間表 – 更新）

距離自動駕駛汽車的廣泛應(yīng)用可能還有一段路要走，但谷歌的 Waymo、寶馬的 Vision iNext 和特斯拉等車型的高調(diào)試驗正在成為當下的頭條新聞，并且也已經(jīng)建立了行業(yè)預期和強勁勢頭。目前已經(jīng)有許多高端車輛配備了自動駕駛技術(shù)的一些子集功能，而這些車輛的駕駛員則依賴于 C-V2X 技術(shù)。

盡管 4G/LTE 網(wǎng)絡(luò)的速度足以支持上述許多用例，但聯(lián)網(wǎng)汽車共享的數(shù)據(jù)量不斷增長，對可用帶寬提出了越來越大的挑戰(zhàn)。此外，隨著能源管理等車載系統(tǒng)變得更加復雜，對網(wǎng)絡(luò)延遲性能的期望也會逐步提高。

結(jié)論

聯(lián)網(wǎng)汽車的時代仍在不斷發(fā)展，因此 5G 連接的潛在優(yōu)勢尚未達到群聚效應(yīng)(Critical mass)狀態(tài)。但隨著全自動駕駛汽車成為現(xiàn)實越來越近，網(wǎng)絡(luò)速度和云端邊緣處理能力將需要達到類似人類反射水平的延遲，可靠和安全運行要求聯(lián)網(wǎng)汽車能夠?qū)崟r響應(yīng)周圍事件。盡管 5G 最初的重點是放在主要城市和大都市部署上，但 C-V2X 基礎(chǔ)設(shè)施、車輛遠程信息處理和信息娛樂都將依賴于可靠的通信基礎(chǔ)設(shè)施。目前的無線網(wǎng)絡(luò)正在快速成為自動駕駛汽車未來發(fā)展的障礙，因此業(yè)界一直在大聲疾呼，沒有 5G 就沒有自動駕駛汽車！

考慮到光纖級別的吞吐量和延遲要求，聯(lián)網(wǎng)汽車是5G設(shè)計用例類型的經(jīng)典展示，汽車行業(yè)無疑將成為 5G 推出的關(guān)鍵驅(qū)動力。

如需了解更多關(guān)于5G的信息，請訪問貿(mào)澤電子的“Empowering Innovation Together（一起推動創(chuàng)新）”網(wǎng)站： https://www.mouser.com/empowering-innovation/5G

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