没有5G，自动驾驶技术寸步难行

翻译自—eecatalog，作者：Mahbubul Alam

摘要：本文介绍了5G对于自动驾驶网络传输的影响，较之于4G，在V2V和V2X上的数据梳理和网络安全上，5G都有着明显的优势。此外，还介绍了5G与DSRC有哪些不同之处。

5G的一大亮点就是上行数据速率，即数据从车辆移动到云端。与4G相比，5G显著提高了上行和下行链路的可持续带宽。但这本身还不够好，如何更加接近实时决策?这将考虑到超低延时和可靠性交付。

其次，高清车载显示需要高速带宽来传输大量数据。此外，高清车载显示需要高精度的定位。第三是要支持每个单元站点的高车辆密度，使许多车辆能够彼此接近，同时还要获得可持续数据是非常重要的。

5G提供了亚毫秒级的延迟。相较于4G LTE，有10-30毫秒的时间来进行双向通信，但5G用时不到1毫秒，这几乎是实时的。下行链路的峰值带宽约为20 Gbps，而可持续带宽为1 Gbps，可持续的上行链路也在10mbps的数量级上，峰值带宽可以达到100mbps。拥有10mbps的可持续上行链路和1gbps的可持续下载速率将是重大的提高。与4G相比，5G让这些使能够使用实时数据流的设备/车辆的密度提高了100倍。

如今的4G，凭借单一的网络，从公用事业、遥测、计量、看电影和发电子邮件，所有的应用都使用一个4G/LTE网络。但对于5G，它具有网络分离能力。因此，一个逻辑网络可能包括连接驱动特性,可以完全致力于自主驾驶。

这意味着车辆根据这些特定的逻辑网络，对网络性能、业务建模、定价等都可以基于车辆的需求进行设定。而且只有一种特定的流量是情况下，延迟也可以管理。5G将支持云端中的HD映射，然后将这些信息实时发回，创造出更好的用户体验。

V2X的优化

V2X并不是一种技术，有用于车辆对车辆(V2V)、车辆对基础设施(V2I)、车辆对行人(V2P)、车辆对X (X可以是任何东西)等的用例，这取决于我们使用什么技术。当人们谈论V2X时，他们指的是专用短程通信(DSRC[1])，也称为IEEE802.11P。5G来自2G、3G、4G和WiFi等蜂窝技术的发展。值得注意的是DSRC和5G蜂窝技术在汽车用例中的区别：两者都适用于V2X，但哪一个更适合?从安全性和覆盖率的角度来看，V2X的两个主要组件是V2V和V2I。基于DSRC的V2V不需要基础设施，这意味着信标从车辆发出，可以检测到附近的其他车辆。5G Direct甚至4G LTE Direct也可以实现同样的效果。这种通信还支持设备到设备(D2D)通信。

5G将具有类似于DSRC V2V通信的D2D通信能力。从这个角度来看，DSRC重点在于围绕证书的通信和安全性。这也可以用于5G，但5G也具有无线链路级别的安全性，因为它具有与USIM (Universal Subscriber Identity Module)或eUICC (embedded Universal Integrated Circuit Card)技术一起提供的固有安全性。在通信层面，5G将提供更好的安全性，因为它是从3G/4G安全发展而来的，并且内置了固有的通信安全。DSRC本身没有相同级别的通信安全性，因此我们必须添加更高层次的安全性。我们可能会考虑证书、基础设施或X509[2]证书的同时存在的可能性，因为它们不在通信级别，而是在更高的身份验证和授权级别。

在网络安全上，5G定义更明确，支持V2V通信，其中人们有不同的变化，没有标准。着眼于更适合不同战略和服务的覆盖范围，5G的一个关键特征是可以实现无基础设施通信。这不仅仅是页面速度和低延迟的问题。这意味着5G现在具备了融合技术的能力——它可以从一辆车跳到另一辆车，创建一个由车辆组成的自组织网络，实现车辆之间的通信。DSRC也在一定程度上做到了这一点;它不需要V2V基础设施，所以它创建了自己的网络，5G可以提供DSRC提供的相同服务。从Wi-Fi的角度来看，那么我们就依赖于DSRC。如果从蜂窝移动的角度来看它，那么我们想要扩展蜂窝通信能力，使网状网络和Ad-Hoc（点对点）模式成为可能。基于蜂窝V2V是一种全新技术，而DSRC已经存在多年。

Ad-Hoc（点对点）模式

V2V和DSRC

蜂窝V2V和DSRC可以相互补充，但它们也可以相互竞争。如果我们对V2X使用DSRC，我们必须花费数十亿美元来为V2I构建基础设施。因此，政府有可能承担一个新的基础设施的建造、运营支出和规划，以平衡投资回报率。

为了利用V2I，我们需要大规模的基础设施投资，而5G的优势在于蜂窝技术和运营商有着强烈的意愿推出不同的案例。在这种情况下，运营商承担基础设施的费用。而且，运营商可以分离出移动互联网、智能电网、联网设备、自动驾驶汽车等基础设施。通过这种方式，他们能够以不同的方式将技术商业化，而基础设施仍然是共享的。

从这个角度来看，5G比DSRC更有优势，因为基站和房地产等资产一样都可以利用。运营商不仅可以从一个垂直方向，而且可以从许多不同的垂直用例(工业、零售、最终用户、联网汽车、自动驾驶、公用事业等)将其投资。更精细化的垂直领域增加了获得良好投资回报率的机会，考虑到这一点，5G更适合。我们从DSRC V2V和V2I用例中学到的东西可以用于5G，因为它只是底层技术。无论使用5G还是DSRC，真正重要的是我们如何使用构建在顶层上的应用程序。

推向全国

5G基础设施已经准备好向全国范围推广。运营商的商业理由已得到充分证明，他们希望推出5G，不仅是因为容量的增加，还因为这是他们第一次有能力将垂直行业的专用网络进行商业化，并以不同的方式收费，这是他们以前无法通过宽带互联网服务做到的。显然，他们已经准备好了。但对于DSRC打大有难度，因为没有一个国家能单单拿出数十亿美元来推出这种专门用于车辆安全的基础设施。

硅(Si)功率半导体器件进入汽车应用领域的影响不可忽视。基于5G的优势，使得智能手机在大规模生产中。因此，建造这种硅材料的成本，以及他们从3G/4G网络(数十亿人使用)中获得的稳健性，在DSRC中仍有待证实。DSRC似乎缺少一个十万人口规模的用例，由于3G/4G蜂窝技术的固有安全性，DSRC将面临许多新挑战。由于每辆车都需要连接，因此V2I的蜂窝方式也将扩展到V2V。它也将适用于V2P。汽车将检测到从人身上发出的信标，以避免事故。蜂窝技术最好的部分是它在智能手机、汽车和手持设备上的广泛应用。其适用性非常广泛，你可以真正拥有一个V2X，而不仅仅是V2V或V2I。将来自行车和摩托车将能够避免致命的事故，而智能手机的大规模生产将比任何其他技术都要更快地降低成本。

结论

随着5G的出现，DSRC似乎已经没有了之前的优势，它的实现已经越来越小。当然，它不是强制性的。一旦5G技术得到盛行，那么要想引进一项新技术并仅为汽车获得投资将会困难得多。

[1]专用短程通信是ITS智能运输系统领域中专门用于机动车辆在高速公路等收费点实现不停车自动收费EFC(Electronic Fee Collection)的技术，也就是长距离RFID射频识别(又称电子标签E-tag)。

[2] X.509是一种非常通用的证书格式。所有的证书都符合ITU-T X.509国际标准，因此(理论上)为一种应用创建的证书可以用于任何其他符合X.509标准的应用。