联网汽车将驱动5G的推出

作者：贸泽电子 Mark Patrick

虽然 5 级（L5）完全自动驾驶汽车成为商业现实可能还需要几年时间，但您购买的下一辆汽车很可能会支持互联网连接。根据市场研究和商业咨询服务公司 P&S Intelligence 的数据，到 2025 年，全球联网汽车市场将从 2019 年的 724.992 亿美元增长到 1984.597 亿美元，复合年增长率为 24.1%。这一增长反映了消费者对改善驾驶体验的需求也在不断增加，也反应出电子产品的尺寸和成本不断降低。

联网汽车被定义为能够通过网络连接到其他服务和设备的汽车，这些设备包括笔记本电脑和手机、其他联网汽车技术、家庭、办公室或交通信号灯或应急中心等基础设施。当今的汽车拥有大量的电子设备，并具备强大计算能力，而且充满了传感器（图 1），以至于它们非常类似于移动物联网 (IoT) 设备，这种能力可用于管理三大领域：远程信息处理（车辆位置、驾驶员行为、发动机诊断和车辆活动）、用以处理周围环境的基于蜂窝网络车辆到万物 (C-V2X) 通信，以及信息娱乐系统（车辆乘员用户体验，UX）。

图 1：当今的汽车包含多个电子子系统。（资料来源：恩智浦半导体）

联网汽车的重要用例

凭借所有这种车载计算能力，联网汽车每天可以生成多达 4TB 的数据，而 C-V2X 通信技术的发展则可以利用这些数据来实现多个用例（参见图 2）。例如，从发动机管理系统收集的数据可以发送到远程服务中心，以促进预防性维护。汽车收集到的有关当地交通状况和天气信息可以输入公共安全（Public Safety）数据库，驾驶员行为和车辆里程可以支持基于使用情况的保险计划。

我们目前道路上越来越多的混合动力电动汽车已经在利用日益复杂的能源管理系统来确定最佳动力来源：电动机或内燃机，当然这也依赖于诸如行程概况和驾驶员风格等信息。蜂窝网络功率和覆盖范围的改进使这些车载系统能够利用基于云的边缘处理技术和人工智能 (AI) 来做出更明智的决策，提高车辆续航里程，减少排放，并最大限度地延长电池寿命和性能。

图 2：C-V2X 通信技术支持多个用例。（资料来源：恩智浦半导体）

C-V2X 标准管理联网汽车的安全性

全球标准组织 3GPP 认识到不断提高的联网汽车通信重要性和安全关键性，因而有责任开发支持联网汽车的C-V2X 技术。随着蜂窝网络技术的发展，3GPP 一直在增加 C-V2X 的功能（参见图 3）。 3GPP 第 16 版中定义的功能已经为自动驾驶汽车的高级驾驶应用铺平了道路，并且能够利用已有的高吞吐量、超可靠、低延迟5G 网络。

图 3：3GPP V2X 标准的演进。（来源：5GAA，c-V2X部署时间表 – 更新）

距离自动驾驶汽车的广泛应用可能还有一段路要走，但谷歌的 Waymo、宝马的 Vision iNext 和特斯拉等车型的高调试验正在成为当下的头条新闻，并且也已经建立了行业预期和强劲势头。目前已经有许多高端车辆配备了自动驾驶技术的一些子集功能，而这些车辆的驾驶员则依赖于 C-V2X 技术。

尽管 4G/LTE 网络的速度足以支持上述许多用例，但联网汽车共享的数据量不断增长，对可用带宽提出了越来越大的挑战。此外，随着能源管理等车载系统变得更加复杂，对网络延迟性能的期望也会逐步提高。

结论

联网汽车的时代仍在不断发展，因此 5G 连接的潜在优势尚未达到群聚效应(Critical mass)状态。但随着全自动驾驶汽车成为现实越来越近，网络速度和云端边缘处理能力将需要达到类似人类反射水平的延迟，可靠和安全运行要求联网汽车能够实时响应周围事件。尽管 5G 最初的重点是放在主要城市和大都市部署上，但 C-V2X 基础设施、车辆远程信息处理和信息娱乐都将依赖于可靠的通信基础设施。目前的无线网络正在快速成为自动驾驶汽车未来发展的障碍，因此业界一直在大声疾呼，没有 5G 就没有自动驾驶汽车！

考虑到光纤级别的吞吐量和延迟要求，联网汽车是5G设计用例类型的经典展示，汽车行业无疑将成为 5G 推出的关键驱动力。