張朝陽，李星宏

（北京億歐網盟科技有限公司，北京 100020）

1 引 言

移動通信技術到現(xiàn)在為止已經發(fā)展到了第五代（5G）。第一代（1G）利用了模擬技術，只是滿足了基本的語音通話功能。從第二代（2G）開始，移動通信開始使用數(shù)字技術，并增加了短信以及簡單的上網功能。而隨著第三代（3G）、第四代（4G）網絡的發(fā)展，又促進了智能手機、移動視頻以及直播平臺的興起，且移動帶寬的增強大大地增加了移動設備的連接數(shù)量。前四代移動通信主要實現(xiàn)的是人與人的連接，完成了互聯(lián)網到移動互聯(lián)網的轉變。而伴隨著第五代通信技術的發(fā)展，連接人與人的移動互聯(lián)網時代將邁向“萬物互聯(lián)”的物聯(lián)網時代，包括家居、汽車、機器人以及高速公路、城市等一切都將被聯(lián)網。在汽車工業(yè)領域，汽車聯(lián)網的終極形態(tài)是實現(xiàn)汽車的無人駕駛，無人駕駛汽車需要具有低時延以及高穩(wěn)定性的傳輸，而這正是5G的兩大優(yōu)勢，5G的發(fā)展勢必會推動無人駕駛汽車的進一步發(fā)展。本文將著重探討5G在無人駕駛汽車領域的應用。

2 5G的概述及其發(fā)展

2015年6月24日，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式公布了5G技術的名稱為IMT-2020［1］，到目前為止，5G仍處于標準制定階段，據估計，2019年底有望實現(xiàn)5G的商用。5G不僅能夠實現(xiàn)人與人的連接，還能實現(xiàn)人與物、物與物的連接，因此，為了能夠滿足將來各種各樣的應用場景，ITU提出了5G技術應具有的8大關鍵技術指標［2］，如表1所示。

可以看出，相對比于4G，5G要求的各項指標性能均提高了幾倍到上百倍不等。5G不僅是4G的延伸，同時也是第一個全球統(tǒng)一標準的網絡，伴隨著5G標準的落地完成，5G也將應用在各種各樣的實際場景中。ITU還確定了未來5G應具有的三大應用情景，如圖1所示。

圖1 5G的三大應用情景Fig.1 Three application scenarios of 5G

第一個是增強型移動寬帶（Enhance Mobile Broadband，EMBB），其主要帶來的是移動連接速率的大幅提升，現(xiàn)階段的智能手機能享受到的峰值網絡速度大約為幾百兆每秒，而到5G 時代，可實現(xiàn)千兆級別的連接速度，為智能手機上的AR/VR 游戲提供了便捷操作。第二個是超高可靠與低時延通信（Ultra Reliable ＆ Low Latency Communication，URLLC），這種類型的應用情景需要非常低的時延，尤其是在無人駕駛領域。5G技術能讓系統(tǒng)的延遲降低至1ms，4G的延遲大約為50ms，而人類最快的反應也僅為100ms，5G的要求基本能達到安全的無人駕駛。第三個是大規(guī)模（海量）機器類通信（Massive Machine Type of Communication，MMTC）?，F(xiàn)有的4G通信技術架構，每平方公里只能支持幾千個用戶同時在線，而到了5G時代，每平方公里能夠支持幾萬甚至是幾十萬的物聯(lián)終端同時在線，連接密度的大幅度增加，為今后大規(guī)模的物聯(lián)網發(fā)展，即萬物互聯(lián)提供了可能。

表1 5G技術的8大關鍵技術指標Table1 Eight key technical indicators of 5G

這三大應用情景分別代表了大帶寬、低時延和廣連接，在ITU確定的三大應用情景中，包括了多種類型的實際應用，如智能家居、3D超高清視頻、自動駕駛等，而在超高可靠低時延類通信的應用中，自動駕駛又是最重要的應用方向之一（自動駕駛也可被稱為無人駕駛，無人駕駛是自動駕駛的高級階段）。在現(xiàn)階段，行業(yè)內企業(yè)布局無人駕駛存在三種不同的形態(tài)，第一種形態(tài)是汽車廠商自己進行創(chuàng)新和提升，如寶馬、大眾等；第二種形態(tài)是互聯(lián)網公司進入這個領域，如百度、谷歌等；第三種形態(tài)是汽車廠商與互聯(lián)網公司進行合作。當然，不論是哪一種形態(tài)，5G都將是實現(xiàn)無人駕駛最基本的技術之一，通過5G，可以實現(xiàn)交通燈、路燈等城市基礎設施以及汽車、行人等的連接。除了5G，也有部分企業(yè)利用基于專用短程通信（Dedicated Short Range Communications，DRSC）進行連接，但該連接存在許多不足之處，通信的覆蓋距離較短且需要針對路邊設施進行大規(guī)模改造和資金投入［3］。只有使用5G技術，才更有可能真正的實現(xiàn)無人駕駛。

3 5G在無人駕駛汽車領域的應用

根據美國汽車工程師協(xié)會（SAE）的劃分標準，將自動駕駛汽車分為了六個等級，分別為無自動化（L0）、駕駛支援（L1）、部分自動化（L2）、有條件自動化（L3）、高度自動化（L4）和完全自動化（L5）［4］，詳細標準見表2。而實際上，從L3開始，無人駕駛系統(tǒng)才開始完成相應的駕駛操作。L1、L2屬于輔助駕駛，L3、L4屬于自動駕駛，只有達到L5 才算真正的無人駕駛。無人駕駛也是聯(lián)網汽車、自動駕駛的終極形態(tài)。

真正的無人駕駛需要實現(xiàn)V2X（Vehicle To Everything）連接，X代表的是車、路、行人以及周圍環(huán)境。英特爾原CEO科再奇表示，未來的無人駕駛汽車，每輛車每小時需要處理的數(shù)據量將達到100GB以上，且需要延遲低至幾毫秒，而目前4G網絡的延遲還不足以滿足未來無人駕駛的需要。同時在遇到突發(fā)狀況需要緊急停車時，低延遲也能夠保證足夠短的制動距離以及行車安全。假如汽車的行駛速度為60km/h，以4G 的時延來說，50ms時延的制動距離為0.83m，而以5G的時延1ms來計算，制動距離僅為0.0167m，極大地提升了駕駛的安全性［5］。同時，4G網絡還面臨著功耗大、傳輸帶寬不足、穩(wěn)定性差等問題，而5G特有的優(yōu)勢為無人駕駛的發(fā)展提供了技術支持。

無人駕駛需要感知、決策、執(zhí)行三個層面，和多達幾十種零部件高效、穩(wěn)定地配合才能完成［6］。感知層主要采用攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、高精度地圖等進行采集數(shù)據。決策層和執(zhí)行層，通過運用采集回來的數(shù)據，建立相應的模型，分析制定出最適合的執(zhí)行策略，以實現(xiàn)無人駕駛［7］。

表2 自動駕駛技術分級標準Table2 Automated driving technology grading standards

運用5G技術的無人駕駛汽車一定是最終的發(fā)展方向，不過目前來看條件還不成熟，尚處于試驗階段。2018年3月，中興通訊攜手中國電信、百度在河北雄安新區(qū)完成了基于5G網絡實況環(huán)境下的無人駕駛車測試。2018年9月，景馳科技與廣東聯(lián)通合作，測試了基于5G 網絡下的L4 級別的無人駕駛應用場景：遠程控制無人車。在展示環(huán)節(jié)，景馳無人駕駛車平穩(wěn)地開進了現(xiàn)場，完成了直行、轉彎、倒車等相應動作。2018年11月，天津聯(lián)通聯(lián)合中國汽車技術研究中心、華為共同打造了5G+V2X融合網絡無人駕駛業(yè)務試點。2019年1月，由重慶移動、華為、東南大學、法國Easy Mile公司等聯(lián)合研發(fā)測試的5G無人駕駛巴士開始試運行，這輛巴士能基于5G網絡，準確的繞過障礙物，并完成自動調整前進速度等操作。

國外也在同一時期進行了5G 無人駕駛的測試。在2018年世界移動通信大會上，韓國電信運營商SK Telecom展示了虛擬城市K-City中基于5G+V2X技術的無人駕駛試驗成果，測試的兩輛車均實現(xiàn)了實時的大量數(shù)據傳輸以及精準控制。2019年3月，日本索尼公司與日本移動通信運營商NTT DoCoMo 宣布，雙方將合作測試索尼的新概念車：New Concept Cart SC-1，利用5G技術，實現(xiàn)了多種遙控的功能?，F(xiàn)階段基于5G技術的無人駕駛汽車企業(yè)大部分處于測試階段，且僅能實現(xiàn)人與汽車的單項通信，若要實現(xiàn)V2X，還需要汽車制造商、通信設備商以及運營商的共同努力［8］。

4 結束語

5G 的一個重要應用方向就是無人駕駛汽車，但現(xiàn)階段，由于5G網絡存在行業(yè)發(fā)展以及相應標準制定等問題，離實際商用還有較大距離。尤其是在安全性問題上，當車輛的各個零部件與5G進行連接傳輸時，極大地增加了可被攻擊的范圍。而且現(xiàn)在的無人駕駛汽車均處于單車智能狀態(tài)，短時間內很難達到完全L5級別的全自動無人駕駛。若要進行實際商用，成本也是一個需要考量的重要因素，以激光雷達為例，谷歌使用的單個激光雷達成本就達到了50～70 萬元，成本之高，顯然超出了普通家庭的能力范圍。另一方面，根據華為的整體規(guī)劃，2020年開始部署5G商用網絡，而真正的應用也要在幾年之后。2到3年內，無人駕駛汽車還不會大范圍的出現(xiàn)，但根據當前企業(yè)發(fā)展狀況來看，大概率會出現(xiàn)一些特定場景的實際商用，如園區(qū)、學校等。可以想象的是，在不遠的將來，5G應用于無人駕駛汽車領域，使得駕駛員也可以變成“自由自在”的乘客。