为何自动驾驶需要5G？

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普及一下自动驾驶知识点
自动驾驶分为6个等级：

Level 0：人工驾驶，无驾驶辅助系统，仅提醒。
Level 1：辅助人工驾驶，可实现单一的车速或转向控制自动化，仍由人工驾驶（如定速巡航、ACC）。
Level 2：部分自动驾驶，可实现车速和转向控制自动化，驾驶员必须始终保持监控（如车道中线保持）。
Level 3：有条件自动驾驶，可解放双手（hands off），驾驶员监控系统并在必要时进行干预。
Level 4：高级自动驾驶，可解放双眼（eyes off），在一些预定义的场景下无需驾驶员介入。
Level 5：全自动驾驶，完全自动化，不需要驾驶员（driverless）。
自动驾驶基本原理
关于自动驾驶的基本原理，需了解三大关键词：传感器、数据融合（Data Fusion）、100%安全性决策。

传感器
自动驾驶需要的传感器系统主要有三种类型：摄像头、雷达和激光雷达。
•摄像头
摄像头是自动驾驶必备的传感器，包括前视、后视和360度摄像系统，后视和360度摄像头主要提供360度外部环境呈现，前视摄像头主要用于识别行人、车辆、道路、交通标志等。
•雷达（RADAR）
自动驾驶需要多个雷达传感器，其功能是无线探测和测距，主要用于盲点检测、防碰撞、自动泊车、制动辅助、紧急制动和自动距离控制等应用。目前的雷达系统主要基于24GHz和77GHz，相较于24GHz，77GHz在测量距离和速度时具有更高的精度，以及更高的角分辨率，且还具备天线尺寸小、干扰小等优点。
激光雷达（LiDAR）
LiDAR，即Light Detection And Ranging的缩写，它是一种基于激光的系统，除发射器（激光器）外，系统还具备高灵敏度的接收器。LiDAR主要用于测量静止和移动物体的距离，并通过处理提供所检测物体的三维图像。
LiDAR应用于自动驾驶所面临的挑战是，如何克服在雨雪、雾、温度等环境影响下识别较远距离的物体，同时，这玩意成本太高，目前不适合汽车领域的大规模部署。
数据融合（Data Fusion）
数据融合就是将不同传感器（如雷达、摄像头和激光雷达）数据进行智能化合成，实现不同信息源的互补性、冗余性和合作性，从而做出更好、更安全的决策。比如摄像头具有分辨颜色（识别指示牌和路标）的优势，可易受恶劣天气环境和光线的影响，但雷达在测距、穿透雨雾等有优势，两者互补融合可作出更精确、更可靠的评估和判断。
100%安全性决策
一旦出现交通事故，重则导致人身伤亡，因此，自动驾驶对威廉希尔官方网站安全的要求相当苛刻，需实现接近100%的安全性。
简而言之，自动驾驶就是通过传感器收集全面的环境信息，再对信息融合处理，并作出接近100%安全性决策。
目前多数人所谈的自动驾驶，都是基于汽车本地端的传感器、数据融合来实现决策的。
但是，你有没有想过，这种单凭本地端实现的方式存在一些局限性。
当汽车横穿十字路口时，自动驾驶能预知从左侧高速驶来的大卡车吗？
由于易受雨、雪、雾、强光等环境影响，摄像头能始终准确识别指示牌和红绿灯吗？
再举一个例子。

当自动驾驶在高速路上以130公里/小时行驶时，摄像机/雷达融合无法安全地检测到前方超过120米距离外的停车，这将触发超过5米每平方秒的紧急制动，这是无法接受的。
总之，道路环境异常复杂，雷达、摄像头和激光雷达等本地传感系统受限于视距、环境等因素影响，要实现100%安全性，自动驾驶需要弥补本地传感器所欠缺的感知能力。

简单的理解，本地传感系统让汽车“看到很远”，但自动驾驶还需要能够“看到更远”。
这就需要C-V2X闪亮登场。
C-V2X能做什么？
C-V2X，C即Cellular，V2X就是vehicle-to-everything，指车与外界的信息交换，它是基于蜂窝网络的车联网威廉希尔官方网站。
C-V2X指从LTE-V2X到5G V2X的平滑演进，它不仅支持现有的LTE-V2X应用，还支持未来5G V2X的全新应用。它基于强大的3GPP生态系统和连续完善的蜂窝网络覆盖，可大幅降低未来自动驾驶和车联网部署成本。
与雷达、激光雷达等传感器不同，我们可以把V2X视为一种无线传感器系统的解决方案，它允许车辆通过通信信道彼此共享信息，它可检测隐藏的威胁，扩大自动驾驶感知范围，能预见接下来会发生什么，从而进一步提升自动驾驶的安全性、效率和舒适性。C-V2X被认为是自动驾驶的关键推动因素之一。
C-V2X能做什么呢？还是继续举例吧。

如上图，道路前方弯道处停有一辆抛锚的汽车，但由于正好处于弯道，汽车本地的摄像头、雷达等传感器无法检测到，眼看一场车祸正要酿成悲剧。
幸运的是，我们有V2X。

V2X通过通信网络共享信息，具有“看到更远”的能力，此时汽车显示屏上会提示前方有车辆，并启动减速和转向，安全通过。
再来一个案例。

如上图，前方的大卡车挡住了视线，而对面正驶来一辆汽车，此时要超车，毫无疑问是非常危险的。
当驾驶员刚打左转灯准备超车时，V2X通过显示屏立即提示，前方有来车，不能超车…

直到危险解除后，才顺利超车，安全通过。
C-V2X威廉希尔官方网站简介
V2X主要包括V2N（车辆与网络/云）、V2V（车辆与车辆）、V2I（车辆与道路基础设施）和V2P（车辆与行人）之间的连接性。

2015年，3GPP在Rel. 14版本中启动了基于LTE系统的V2X服务标准研究，即LTE-V2X，国内多家通信企业（华为、大唐、中兴）参与了LTE-V标准制定和研发。2016年9月，首版涵盖了V2V和V2I的V2X标准发布；2017年6月，进一步增强型V2X操作方案发布。
在Rel. 14中，V2V通信基于D2D（ Device-to-Device）通信，其为Rel.12和Rel.13版本中的Proximity Services (ProSe) 近距离通信威廉希尔官方网站的一部分。新的D2D接口被命名为PC5接口，以实现可支持V2X要求的增强型功能，这些增强型功能包括：支持高达500Km / h的相对车速、支持eNB覆盖范围内的同步操作、提升资源分配性能、拥塞控制和流量管理等。
在Rel. 14中，LTE-V2X主要有两种操作模式：通过PC5接口点对点通信（V2V）和通过LTE-Uu与网络通信（V2N）。
基于PC5接口的V2V通信也包括两种模式：管理模式（PC5 Mode 3）和非管理模式（PC5 Mode 4），当网络参与车辆调度时称为管理模式，当车辆独立于网络时称为非管理模式。在非管理模式下，基于车辆间的分布式算法来进行流量调度和干扰管理；在管理模式下，通过Uu接口的控制信令由基站（eNB）辅助进行流量调度和干扰管理。

C-V2X还将持续平滑演进到5G V2X，将对功能进一步增强，以支持低延迟和高可靠性V2X服务。
除了PC5和Uu接口，C-V2X威廉希尔官方网站构架还包括V2X控制功能、边缘应用服务器和V2X应用服务器。

▲C-V2X威廉希尔官方网站构架，来源ngmn V2X白皮书
•V2X控制功能（V2X control function）位于核心网，其为实现V2X通信向UE提供必要的参数以执行相关网络动作。
•V2X应用服务器可部署于网络之外，由车企、移动运营商或第三方来运营，从而跨运营商跨车厂，这也解决了过去车企担心的依赖C-V2X会导致自动驾驶业务被电信运营商所控制的问题。
•边缘应用服务器靠近数据源部署，解决了时延和网络负荷问题，将在许多V2X用例（比如实时高清地图更新等）中发挥重要作用。
为何自动驾驶需要5G？
目前基于LTE的V2N已经覆盖了很多车联网用例，比如交通信息提示、地图更新、OTA固件更新。未来V2V和V2I将广泛应用于车联网的低时延、远距离通信场景。
你可以将C-V2X看成是连接V2N和V2V/V2I的粘合剂，其依托于成熟的蜂窝网络生态，随着4G向5G的威廉希尔官方网站演进，将在未来自动驾驶领域发挥关键的作用。
一，基于5G近实时的高清视频传输，V2N和V2V互补（V2N2V），如前所述，让自动驾驶能“看得更远更清楚”，实现100%安全性。

二，5G网络切片威廉希尔官方网站提供始终如一的QoS保障。
与互联网“尽力而为”的数据传输不同，网络切片可提供始终如一的低时延和高速率服务保障，这对于安全性要求极高的自动驾驶领域尤为关键。比如，当汽车行驶于网络拥塞区域（比如演唱会、体育场附近），网络切片威廉希尔官方网站仍然能优先保障汽车通信的高速率和低时延性能。

▲网络切片 vs 无网络切片性能监控
三，边缘计算是自动驾驶的未来。
5G核心网控制面与数据面彻底分离，NFV令网络部署更加灵活，从而使能分布式的边缘计算部署。边缘计算将更多的数据计算和存储从“核心”下沉到“边缘”，部署于接近数据源的地方，一些数据不必再经过网络到达云端处理，从而降低时延和网络负荷，也提升了数据安全性和隐私性。
这对于时延要求极高、数据处理和存储量极大的自动驾驶领域而言，重要性不言而喻。未来对于靠近车辆的移动通信设备，如基站、路边单元等或均将部署车联网的边缘计算，来完成本地端的数据处理、加密和决策，并提供实时、高可靠的通信能力。
是的，自动驾驶需要5G，但说到最后，对于5G自动驾驶，挑战在哪里？
想到了两点：
挑战一，网络频繁切换。
5G无线频率更高、覆盖范围小，未来城市的每个灯柱或将就是一个小基站，必然会带来基站间频繁切换的问题而影响自动驾驶能力，怎么破？
C-RAN（Cloud RAN）构架可大幅降低切换开销。
挑战二，天线怎么安装？
今天的5G手机面临的一大挑战是，天线太多，手机空间太小。未来的汽车也将面临这样的问题。
我们掐指算一下，未来的汽车将有多少无线系统？LTE V2X（5.8-5.9GHz）、卫星定位（1.57GHz，1.1-1.2GHz，1.6GHz）、蓝牙（2.4GHz）、WIFI（2.4GHz，5GHz）、3G/4G网络（700MHz-2.6GHz）、雷达（76-77GHz）、5G NR（3.3-4.9GHz、6-80GHz）、无线充电等等。
这么多天线系统，在安装时必须考虑汽车的挡风玻璃、金属壳对无线信号的衰减影响，怎么破？
新材料天线、与车体集成的天线将应运而生。
总而言之，自动驾驶需要5G，5G是自动驾驶的可靠保证。随着5G网络的不断建设，越来越多的5G车联网试点将会出现。让我们共同期待5G车联网的精彩表现！

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