未来可期：5G移动标准如何使互联驾驶的愿景成为现实

　　Guido Dornbusch （Molex CVS 产品管理副总裁）

　　摘 要：展望了5G的市场规模及在互联驾驶上的应用。

　　关键词：5G；驾驶；互联

　　1 5G的市场规模概况

　　爱立信开展的一项研究显示，到2020年，5G 移动标准的使用人数将达到全球人口的15%，并且5G 用户的数量到 2022 年将突破5亿大关（如图1）。预测结果同时表明，在从2019年开始的未来6年里，每天都会新增超过100万的移动宽带用户，从而截止到 2022 年底，总共将增加 26 亿5G新用户。

　　这些数字可以揭示出 5G 标准不可思议的市场潜力，尤其是考虑到此次研究尚未将物联网 （IoT） 或者联网汽车考虑在内。然而，对于 5G 设备来说这些都是主要的目标群体——毕竟5G标准的目标是首次以最优的方式将“机器”整合到移动通信当中。因而5G 已经不仅仅是一个与电信部门有关的话题，而且还涉及行业的其他分支。例如汽车业已经将其视作实现未来愿景的最佳手段，诸如自动驾驶的联网汽车。这项任务将会面对一系列的挑战，从 5G 指导方针的标准化到互联汽车安全功能的实施、天线校准等（图2）。

　　专家目前认为 5G 在3个应用领域存在巨大的潜力。

　　第1个应用领域与消费品行业有关（增强型移动宽带 - eMBB），在该领域，预计在提高了网络流量并且降低了网络的能耗后，可以实现大量设备的同时使用，而不会造成网损。那样主要会为用户增加便利并提高体验质量 （QoE）。例如，在大量人群聚集时，例如音乐会或者体育赛事，有非常多的个人设备要同时使用，那么网络容量就必须足够支持这些大量的人群。

　　第2个应用领域是大规模机器类型通信（mMTC），特别是对于作为物联网组成部分的所有类型设备的联网来说，这一问题越发重要起来。目标则是在每平方公里的范围内实现多达100万台互联设备的通信。

　　然而，尤其是第3个潜在的应用才激起了汽车业对 5G 的极大兴趣：高可靠低延迟（URLL），可以确保可靠的连接效果并缩短传输时间。这一应用对于不断发展进步中的自动驾驶汽车技术至关重要。

　　由于 5G 可以优化移动通信设备与汽车的集成，多个利益相关方都在参与着 5G 标准的确定工作。尽管通信行业的主要参与者已经定义了现有的标准，例如UMTS 和 LTE 等，新晋选手正在参与到 5G 中来。鉴于此，汽车行业成立了 5GAA，这是一个为 5G 的标准化来定义要求的机构。通用的定义是非常重要的，因为只有这样，不同制造商生产的设备之间进行有效的通信才会成为可能 – 比如说，在道路交通方面。

　　2 与全向天线和信号强度有关的挑战

　　尽管汽车行业对于 5G 的未来非常乐观，但在技术实施过程中，仍然需要解决很多的细节问题。一个挑战就是移动通信与天线设备的整合，其终极目标则是创造出一种“智能天线”。目前，信号是通过汽车车顶上的天线，以电缆连接的方式传送到车载电子设备上去的，这类电子设备往往位于驾驶室。5G 带来更大的带宽，同时也要求（6~100）GHz工作频率，这样一来，通过线缆从天线向电子元件发送信号将会造成极大的损耗。这也意味着各种电子元件以及相应的信号处理系统的位置必须靠近天线—— 也就是说，位于车顶的正下方或者处于天线之中。随之产生的问题是，电子元件将暴露在多变的天气环境下。车顶以下以及天线自身遇到的高温和气候波动会对电子元件的性能以及操作的生命周期产生极大的影响。只有少数几家制造商才能在这类条件下将电子元件和天线良好的结合到一起。

　　此外，将频率范围从当前的 6 GHz 拓展到高达 100GHz，会增加无线电场的衰减，这就意味着只能在较短一些的距离上接收信号。这样会导致全向天线发生问题，天线随之无法接收信号，或者只能在有限的程度上接收信号。尽管可以通过天线的精确对准来增加距离，然后就必须为设备加装大量的天线。如此一来，就只能使用发射机方向上的天线。路边单元还必须配备定向天线，从而将信号发射到路过的汽车中的设备上。一些天线的制造商以及汽车制造商已经开始合作来解决这一问题。

　　3 5G 在互联汽车中的未来

　　5G 很快就会取代 LTE 这一当前的移动标准。专家认为，到 2020 年，将会有 2.5 亿辆联网的乘用车和卡车行驶在全球的道路上，并且到 2025 年，所有的新车都将连接到物联网。互联汽车的未来愿景似乎已经触手可及。在那一愿景成为现实前，汽车制造商都在愈发重视在汽车上安装与安全和安防有关的传感器，这样汽车就可以在没有任何网络的情况下自主行驶，不必依赖于无线连接。通过无线连接运行的各种功能将用于增强驾驶员的舒适度。例如，通过无线网络，汽车可以得知前方事故导致的交通阻塞，然后选择一条备选道路来避免不必要的等待。尽管从 2022 年起，道路上行驶的所有车辆并不会一下子就变得“聪明”起来，但随着新移动标准的引入，我们已经可以期待一个新时代的到来，到那时，作为物联网的一个组成部分，移动通信将会更进一步地推动未来愿景的实现。

　　参考文献

　　[1]The Ericsson Mobility Report[R/OL].https://www.ericsson.com/en/mobility-report.

　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第11期第21页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。