未來可期：5G移動標準如何使互聯(lián)駕駛的愿景成為現(xiàn)實

　　Guido Dornbusch （Molex CVS 產(chǎn)品管理副總裁）

　　摘?要：展望了5G的市場規(guī)模及在互聯(lián)駕駛上的應用。

　　關(guān)鍵詞：5G；駕駛；互聯(lián)

　　1 5G的市場規(guī)模概況

　　愛立信開展的一項研究顯示，到2020年，5G 移動標準的使用人數(shù)將達到全球人口的15%，并且5G 用戶的數(shù)量到 2022 年將突破5億大關(guān)（如圖1）。預測結(jié)果同時表明，在從2019年開始的未來6年里，每天都會新增超過100萬的移動寬帶用戶，從而截止到 2022 年底，總共將增加 26 億5G新用戶。

　　這些數(shù)字可以揭示出 5G 標準不可思議的市場潛力，尤其是考慮到此次研究尚未將物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 或者聯(lián)網(wǎng)汽車考慮在內(nèi)。然而，對于 5G 設備來說這些都是主要的目標群體——畢竟5G標準的目標是首次以最優(yōu)的方式將“機器”整合到移動通信當中。因而5G 已經(jīng)不僅僅是一個與電信部門有關(guān)的話題，而且還涉及行業(yè)的其他分支。例如汽車業(yè)已經(jīng)將其視作實現(xiàn)未來愿景的最佳手段，諸如自動駕駛的聯(lián)網(wǎng)汽車。這項任務將會面對一系列的挑戰(zhàn)，從 5G 指導方針的標準化到互聯(lián)汽車安全功能的實施、天線校準等（圖2）。

　　專家目前認為 5G 在3個應用領(lǐng)域存在巨大的潛力。

　　第1個應用領(lǐng)域與消費品行業(yè)有關(guān)（增強型移動寬帶 - eMBB），在該領(lǐng)域，預計在提高了網(wǎng)絡流量并且降低了網(wǎng)絡的能耗后，可以實現(xiàn)大量設備的同時使用，而不會造成網(wǎng)損。那樣主要會為用戶增加便利并提高體驗質(zhì)量 （QoE）。例如，在大量人群聚集時，例如音樂會或者體育賽事，有非常多的個人設備要同時使用，那么網(wǎng)絡容量就必須足夠支持這些大量的人群。

　　第2個應用領(lǐng)域是大規(guī)模機器類型通信（mMTC），特別是對于作為物聯(lián)網(wǎng)組成部分的所有類型設備的聯(lián)網(wǎng)來說，這一問題越發(fā)重要起來。目標則是在每平方公里的范圍內(nèi)實現(xiàn)多達100萬臺互聯(lián)設備的通信。

　　然而，尤其是第3個潛在的應用才激起了汽車業(yè)對 5G 的極大興趣：高可靠低延遲（URLL），可以確保可靠的連接效果并縮短傳輸時間。這一應用對于不斷發(fā)展進步中的自動駕駛汽車技術(shù)至關(guān)重要。

　　由于 5G 可以優(yōu)化移動通信設備與汽車的集成，多個利益相關(guān)方都在參與著 5G 標準的確定工作。盡管通信行業(yè)的主要參與者已經(jīng)定義了現(xiàn)有的標準，例如UMTS 和 LTE 等，新晉選手正在參與到 5G 中來。鑒于此，汽車行業(yè)成立了 5GAA，這是一個為 5G 的標準化來定義要求的機構(gòu)。通用的定義是非常重要的，因為只有這樣，不同制造商生產(chǎn)的設備之間進行有效的通信才會成為可能 – 比如說，在道路交通方面。

　　2 與全向天線和信號強度有關(guān)的挑戰(zhàn)

　　盡管汽車行業(yè)對于 5G 的未來非常樂觀，但在技術(shù)實施過程中，仍然需要解決很多的細節(jié)問題。一個挑戰(zhàn)就是移動通信與天線設備的整合，其終極目標則是創(chuàng)造出一種“智能天線”。目前，信號是通過汽車車頂上的天線，以電纜連接的方式傳送到車載電子設備上去的，這類電子設備往往位于駕駛室。5G 帶來更大的帶寬，同時也要求（6~100）GHz工作頻率，這樣一來，通過線纜從天線向電子元件發(fā)送信號將會造成極大的損耗。這也意味著各種電子元件以及相應的信號處理系統(tǒng)的位置必須靠近天線—— 也就是說，位于車頂?shù)恼路交蛘咛幱谔炀€之中。隨之產(chǎn)生的問題是，電子元件將暴露在多變的天氣環(huán)境下。車頂以下以及天線自身遇到的高溫和氣候波動會對電子元件的性能以及操作的生命周期產(chǎn)生極大的影響。只有少數(shù)幾家制造商才能在這類條件下將電子元件和天線良好的結(jié)合到一起。

　　此外，將頻率范圍從當前的 6 GHz 拓展到高達 100GHz，會增加無線電場的衰減，這就意味著只能在較短一些的距離上接收信號。這樣會導致全向天線發(fā)生問題，天線隨之無法接收信號，或者只能在有限的程度上接收信號。盡管可以通過天線的精確對準來增加距離，然后就必須為設備加裝大量的天線。如此一來，就只能使用發(fā)射機方向上的天線。路邊單元還必須配備定向天線，從而將信號發(fā)射到路過的汽車中的設備上。一些天線的制造商以及汽車制造商已經(jīng)開始合作來解決這一問題。

　　3 5G 在互聯(lián)汽車中的未來

　　5G 很快就會取代 LTE 這一當前的移動標準。專家認為，到 2020 年，將會有 2.5 億輛聯(lián)網(wǎng)的乘用車和卡車行駛在全球的道路上，并且到 2025 年，所有的新車都將連接到物聯(lián)網(wǎng)?；ヂ?lián)汽車的未來愿景似乎已經(jīng)觸手可及。在那一愿景成為現(xiàn)實前，汽車制造商都在愈發(fā)重視在汽車上安裝與安全和安防有關(guān)的傳感器，這樣汽車就可以在沒有任何網(wǎng)絡的情況下自主行駛，不必依賴于無線連接。通過無線連接運行的各種功能將用于增強駕駛員的舒適度。例如，通過無線網(wǎng)絡，汽車可以得知前方事故導致的交通阻塞，然后選擇一條備選道路來避免不必要的等待。盡管從 2022 年起，道路上行駛的所有車輛并不會一下子就變得“聰明”起來，但隨著新移動標準的引入，我們已經(jīng)可以期待一個新時代的到來，到那時，作為物聯(lián)網(wǎng)的一個組成部分，移動通信將會更進一步地推動未來愿景的實現(xiàn)。

　　參考文獻

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

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第11期第21頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。