自動駕駛是未來5G最引入矚目的應(yīng)用場景之一，可以說承載了無數(shù)人的期待和向往。但是，現(xiàn)實情況要復(fù)雜得多。

5G新版本-16版本將于明年發(fā)布，該版本將可能使得自動駕駛汽車以瞬間駕駛決策的速度獲得基于云的智能。與此同時，增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）將允許自動駕駛汽車在行進(jìn)中下載軟件更新；通過不斷共享實時位置和車輛與外界信息連接（V2X,vehicle to everything），自動駕駛汽車可以彼此相安無事地在道路上來往穿梭。

但是，即使這些應(yīng)用成為現(xiàn)實，沒有大量的后端工作也不會實現(xiàn)。首先，在自動駕駛汽車之間建立有用的5G連接將取決于網(wǎng)聯(lián)汽車（connected cars）的大規(guī)模采用，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。

更令人望而生畏的是，在構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)時，自動駕駛汽車需要的低延遲、高吞吐量和高度的可靠性將需要多個層面的改變。

為此，5G和自動駕駛之間的關(guān)系將不再像是一場婚禮，而更像是一次家庭長途旅行。在新興的技術(shù)和部署的困難之間，5G在汽車自動化領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用可能在未來5年或更長時間內(nèi)不會實現(xiàn)。

1.可能的沖突

對于全自動駕駛的基本要求，或者它將如何使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)，目前業(yè)界還沒有達(dá)成共識。例如，特斯拉和Waymo主要依靠強(qiáng)大的車載硬件和軟件；福特和大眾等老牌汽車制造商則正在探索車內(nèi)計算和聯(lián)網(wǎng)功能的混合，包括基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)和V2X——一套直接無線連接到附近車輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用程序。

福特汽車公司聯(lián)網(wǎng)汽車平臺與產(chǎn)品經(jīng)理Jovan Zagajac表示，即使是最好的網(wǎng)絡(luò)，也不足以滿足自身需求：自動駕駛汽車需要在5G覆蓋率不穩(wěn)定的地方同樣能夠正常駕駛，因此它們也將具備足夠的車載能力，能夠使用傳感器和V2X，以實現(xiàn)安全運行。他還表示，在可行的情況下，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以在軟件更新和遠(yuǎn)程操作等應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

諾基亞移動網(wǎng)絡(luò)汽車業(yè)務(wù)主管Martin Beltrop表示，“通過將實時數(shù)據(jù)等基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)用于決策，汽車制造商將能夠減少為做出駕駛決策而在汽車中內(nèi)置的計算能力和軟件智能�！�…我們將從云端收集的信息中獲益，以簡化決策。”。但他補(bǔ)充說，“最終的駕駛決策還是在車?yán)��！?/p>

隨著時間的推移，5G網(wǎng)絡(luò)可以承載一系列支持大規(guī)模自動駕駛的服務(wù)，推動這些服務(wù)實現(xiàn)的關(guān)鍵特性可能包括網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算甚至新的業(yè)務(wù)關(guān)系。

2.從4G起步

瑞典移動運營商Telia正在試驗一項支持無人駕駛卡車在倉庫之間運輸貨物的服務(wù)，愛立信公司為其提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

這些無人駕駛卡車由瑞典初創(chuàng)企業(yè)Einride開發(fā)，作為自動化物流系統(tǒng)的一部分，在預(yù)先定義的路線上運行。愛立信副總裁兼全球汽車服務(wù)主管Claes Herlitz表示，這些卡車可以通過車載傳感器的輸入自行完成大部分行程，但在一些情況下也無法導(dǎo)航。當(dāng)這種情況發(fā)生時，遠(yuǎn)程操作中心的人類司機(jī)將進(jìn)行接管，而在許多地區(qū)，遠(yuǎn)程人工駕駛或遠(yuǎn)程操作將是自動駕駛的一項強(qiáng)制性功能。

在上述案例中，遠(yuǎn)程操作既需要較高的上行帶寬來傳輸來自卡車的實時視頻，也需要較低的延遲，以確保駕駛命令及時到達(dá)。目前，該項服務(wù)是在一個先進(jìn)的4G無線網(wǎng)絡(luò)上運行的，而該網(wǎng)絡(luò)具有5G核心。據(jù)Herlitz介紹，該網(wǎng)絡(luò)的端到端延遲約為15毫秒，并且能很好地支持該服務(wù)。

愛立信公司表示，由于新的頻譜頻段、波束形成、MIMO技術(shù)和改進(jìn)的用戶設(shè)備能力，5G無線網(wǎng)絡(luò)將允許這類服務(wù)擴(kuò)展到更多的車輛，從而提供更高的容量。

3.集中控制

想象在一個主要城市的交叉路口，在給定的時間里有多達(dá)1000輛汽車、自行車、摩托車、行人和其他物體在此交匯，在十字路口執(zhí)行監(jiān)控的是20個攝像頭。

自動交通管理系統(tǒng)將收集這些物體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將所有相關(guān)信息發(fā)送給自動駕駛汽車，每輛汽車將這些輸入與其自身的傳感器相結(jié)合，以決定是停車、繼續(xù)行駛還是轉(zhuǎn)彎。由于交通狀況不斷變化，需要近實時地接收、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)。

諾基亞的Beltrop與其他汽車和移動行業(yè)高管表示，如果沒有5G網(wǎng)絡(luò)，這樣的系統(tǒng)就無法工作。

一些人認(rèn)為，5G使自動駕駛汽車更接近網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人控制。道路運營商與移動運營商合作，則可以建立起有效自動化的交通管理系統(tǒng)。

在這一系統(tǒng)下，聯(lián)網(wǎng)車輛將把它們的位置、速度和方向傳達(dá)給管理軟件，并創(chuàng)建出一個整體交通狀況的模型（道路和附近汽車上的傳感器將監(jiān)測未聯(lián)網(wǎng)的人類駕駛車輛）。該系統(tǒng)將與每個連接的自動駕駛汽車創(chuàng)建一個虛擬合約，在合約中，車輛將承諾采取停車、加速或轉(zhuǎn)彎等行動。根據(jù)這些承諾，另一輛進(jìn)入道路的自動駕駛汽車可以安全地融入交通流。

4.延遲突破

低延遲是5G賦能自動駕駛最大的吸引力。雖然在相關(guān)方面還沒有普遍的共識，但經(jīng)常被引用的目標(biāo)是端到端的延遲不超過10毫秒。諾基亞的Beltrop表示，這需要視自動駕駛車輛的車載電腦在多大程度上依賴于基于網(wǎng)絡(luò)的決策服務(wù)，這一要求可能低至2毫秒。

這比4G的主要低延遲應(yīng)用之一VoLTE的要求要嚴(yán)格得多。AT&T物聯(lián)網(wǎng)副總裁兼首席技術(shù)官Cameron Coursey表示，VoLTE可以處理約100毫秒的往返延遲。這就是5G將發(fā)揮新的重要作用的原因，因為新規(guī)范旨在提供更低的延遲，從運行延遲低至1毫秒開始，而4G的平均延遲為數(shù)十毫秒。

低延遲5G的另一個重要部分是其靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這將允許運營商將計算資源部署到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，以避免長途訪問遙遠(yuǎn)的云數(shù)據(jù)中心。

5.大數(shù)據(jù)傳輸

所有自動駕駛車輛都運行著復(fù)雜的軟件，特別是需要大量更新的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（deep neural networks,DNNs）。這些汽車還不斷收集大量的車載傳感器數(shù)據(jù)，以及有關(guān)駕駛決策結(jié)果的信息，汽車制造商和供應(yīng)商可以收集這些信息來改進(jìn)自動駕駛軟件。這些頻繁的下載和上傳將受益于5G網(wǎng)絡(luò)的千兆速度無線連接。

軟件更新可能很頻繁，集中化的系統(tǒng)可能會快速收集和分析駕駛數(shù)據(jù)，但這些不太可能實時發(fā)生。因此，運營商不一定需要為運行中的自動駕駛車輛提供這種寬帶。當(dāng)車輛靜止且處于高速連接范圍（例如充電站）時，尤其是在具有密集高頻5G覆蓋的區(qū)域，可以激活大數(shù)據(jù)傳輸。

另一個自動化概念要求自動駕駛車輛共享實時傳感器數(shù)據(jù)，以便汽車可以“看穿”前面的車輛，特別是擋住前方交通視線的大卡車。由于它涉及實時流媒體視頻，因此在邊緣計算的幫助下，這可能需要高速寬帶和低延遲。因此，該應(yīng)用可能會通過廣域網(wǎng)而不是直接的V2X連接，因此路邊網(wǎng)絡(luò)（roadside networks）需要變得更快、更強(qiáng)大。

6.確保網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通

可靠性是自動駕駛應(yīng)用的一個主要關(guān)注點，因為信號丟失或駕駛輔助應(yīng)用失控都可能會影響駕駛安全。幫助確保性能和可用性的一個重要5G改進(jìn)是網(wǎng)絡(luò)切片，它將允許移動運營商通過向應(yīng)用程序分配虛擬化網(wǎng)絡(luò)資源來為其設(shè)置特定的服務(wù)質(zhì)量（QOS）。由于該安全要求，自動駕駛應(yīng)用程序可以被分配比其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序更高的優(yōu)先級。

5GAA的Flament說，在未來5年內(nèi)，自主駕駛服務(wù)如果需要5G網(wǎng)絡(luò)上有保障的QOS，它們可能會使用通用網(wǎng)絡(luò)切片，就像運行在共享邊緣服務(wù)器上的其他應(yīng)用程序所使用的網(wǎng)絡(luò)切片一樣。這種邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施，連同網(wǎng)絡(luò)切片，將首先部署在密集的城市地區(qū)。稍后，當(dāng)5G進(jìn)入這些地區(qū)以外的高速公路時，如果道路運營商要求，運營商可以為自動駕駛車輛創(chuàng)建專門的網(wǎng)絡(luò)切片。

7.可靠性挑戰(zhàn)

Tolaga Research的分析師Philip Marshall認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)切片是一個開始，但要使5G網(wǎng)絡(luò)足夠可靠，以支持自動駕駛將是一項艱巨的任務(wù)。實現(xiàn)較低的平均延遲不足以支持像駕駛這樣的任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序。我們需要的是持續(xù)的低延遲。他說，這將需要比一些人預(yù)期的更高的網(wǎng)絡(luò)密度。

他還說，大規(guī)模實施網(wǎng)絡(luò)切片可能需要幾年時間。為了在不為優(yōu)先應(yīng)用程序構(gòu)建單獨基礎(chǔ)設(shè)施的情況下取得成果，需要對網(wǎng)絡(luò)核心和RAN進(jìn)行虛擬化。他說，要在開放的道路上使用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)實現(xiàn)自動駕駛應(yīng)用，運營商首先必須在廣闊的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)換為云計算RAN架構(gòu)，而現(xiàn)在這樣做還為時過早。Marshall還認(rèn)為：“網(wǎng)絡(luò)切片將與沒有廣域要求的應(yīng)用程序一起孵化�！�…嘗試在廣域5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片是瘋狂的�！�

8.誰該為網(wǎng)絡(luò)失敗負(fù)責(zé)

愛立信的Herlitz說，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)開始支持自動駕駛時，網(wǎng)絡(luò)正常運行時間將成為一個更大的問題，特別是對物流和廢物管理公司等企業(yè)客戶來說。

這些客戶將需要服務(wù)水平協(xié)議（SLA）比現(xiàn)在提供的任何東西更好，特別是關(guān)于停機(jī)問題。在這種情況下，移動運營商將需要融入客戶的業(yè)務(wù)中，由技術(shù)人員在現(xiàn)場立即解決影響網(wǎng)絡(luò)可用性的問題。他說，當(dāng)客戶的核心業(yè)務(wù)依賴于機(jī)器人卡車時，48小時不提供服務(wù)的成本將高得驚人。

目前，汽車供應(yīng)商大陸集團(tuán)展示了一種幫助車輛預(yù)防上述問題的系統(tǒng)。該公司稱，預(yù)測性連接“利用網(wǎng)絡(luò)性能的歷史信息和車輛路線的預(yù)測來判斷車輛可能在哪些地方超出覆蓋范圍。然后，汽車可以切換到不同的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)先使用正在使用的應(yīng)用程序，甚至可以切換到故障轉(zhuǎn)移模式，在這種模式下，它依賴于內(nèi)置的傳感器和計算能力。”

至于移動運營商、汽車制造商、應(yīng)用程序提供商或其他實體是否會對依賴網(wǎng)絡(luò)的自動駕駛應(yīng)用程序失敗負(fù)責(zé)，Herlitz和其他人表示，現(xiàn)在還為時過早。即使沒有網(wǎng)絡(luò)因素，涉及自動駕駛的交通事故責(zé)任已經(jīng)是一個遠(yuǎn)未解決的熱門話題。

9.設(shè)置時間表

將5G和自動駕駛汽車結(jié)合起來，將涉及網(wǎng)絡(luò)和汽車領(lǐng)域多方力量的多項艱巨的技術(shù)任務(wù)。Flament表示，5GAA正在與網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商和汽車制造商合作，以集中他們的時間計劃，這樣無論是汽車還是網(wǎng)絡(luò)都不會被困在等待之中。

Flament認(rèn)為，雖然首批5G調(diào)制解調(diào)器應(yīng)該在2022年開始出現(xiàn)在新車上，但支持URLLC和新的高頻無線電的調(diào)制解調(diào)器可能要到2025年才會出現(xiàn)。同時，在2025年左右，5G基礎(chǔ)設(shè)施才能與這些調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信，以實現(xiàn)自動駕駛。他還說，新一代的車間通訊（V2V）可以讓車輛共享更多的數(shù)據(jù)，更加可靠，更好地支持自動駕駛，可能會在同一時間到來。

隨著5G將移動網(wǎng)絡(luò)的角色從主要的消費者語音和數(shù)據(jù)服務(wù)擴(kuò)展到新興的關(guān)鍵任務(wù)（如自動駕駛），網(wǎng)絡(luò)需求不斷增長，基礎(chǔ)設(shè)施變得更加復(fù)雜。雖然5G和自動駕駛的路線圖仍在制定中，但5G顯然有可能推動汽車自動化的發(fā)展。

10.面向未來的C-V2X

5G在車輛自動化方面的一些應(yīng)用可能會對運營商的網(wǎng)絡(luò)提出新的要求，而其他功能則將使用車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施和行人設(shè)備之間的直接連接。

高通、寶馬、福特等公司正致力于將蜂窩汽車通信（C-V2X）擴(kuò)展到5G之上。這項技術(shù)目前正在4G無線網(wǎng)絡(luò)上測試，是基于IEEE802.11p無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的V2X系統(tǒng)的蜂窩替代品，包括直接短程通信（DSRC）。

兩個系統(tǒng)都允許網(wǎng)聯(lián)汽車和其他道路使用者進(jìn)行通信，即使在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋薄弱或不存在的情況下。它們有多種操作模式，旨在使聯(lián)網(wǎng)的人類人駕駛汽車，以及后來的自動駕駛汽車更安全地協(xié)同工作。

例如，自動駕駛汽車可以互相警告前方的障礙物，如建筑區(qū)或停滯不前的汽車。交通信號燈可以將其狀態(tài)告知自動駕駛汽車，并對其變化進(jìn)行計時，以改善交通模式。急救車可能會迫使自動駕駛汽車在經(jīng)過時靠邊停車。行人口袋里的V2X智能手機(jī)可以在行人過街時通知汽車。路邊信標(biāo)可以向過往的汽車發(fā)送交通、天氣信息，以及實時高清地圖。

支持者說C-V2X比802.11p具有更長的范圍和更高的可靠性，加上5G的演進(jìn)，它還可以搭載用于娛樂、信息和診斷的車載調(diào)制解調(diào)器。

高通公司稱，針對3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)第16版的增強(qiáng)將允許C-V2X的延遲小于1毫秒。但美國和歐盟仍在權(quán)衡授權(quán)或認(rèn)可哪種技術(shù)。

據(jù)5GAA稱，C-V2X可以在不受擁塞的情況下實現(xiàn)持續(xù)的低延遲。高通公司表示，該系統(tǒng)可以根據(jù)具體實施提供4毫秒或更低的延遲。為了滿足延遲要求，該系統(tǒng)可以使用確定性的資源調(diào)度，在多輛車共享的頻譜范圍內(nèi)優(yōu)化分配資源。

雖然C-V2X有一種模式，可以通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)上的基站管理車輛之間的直接鏈路，但它也允許車載無線電自行管理。無需通過運營商的網(wǎng)絡(luò)向云端發(fā)送數(shù)據(jù)包，低延遲更容易實現(xiàn)。

李鑫

（參考信息：lightreading 原作者：Stephen Lawson）