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                將車變成終端?5G盛世下,汽車的玩法遠不止于此

                北極蚊子 2019-5-6 15:16

                眾所周知,5G 和 1、2、3、4G 比起來是一個極大的命題。過去人們在談論移動通信時只會談及手機,而現在則大不相同,5G 可以應用在許多以往不敢想象的層面,比如汽車。汽車本是一個載具,它并不像手機那樣擁有移動處理器,但是在 5G 的加持下,汽車完全能夠勝任終端的職責。要想理解這個推論,就要先明白 5G 的速率是多少。

                那么 5G 的速度到底有多快呢?如果以現有的產品看,那么華為、高通等企業所出產的基帶芯片就是最好的例子。2019 年 1 月 24 日,華為在 MWC2019 上發布了一款芯片,名為 Balong 5000,是有史以來第一個兼容 SA 和 NSA 雙架構的 5G 基帶芯片。它在 Sub-6GHz 頻段實現 4.6Gbps,在毫米波頻段達到 6.5 Gbps。

                然而實際上,可以再往高了猜猜。畢竟 5G 還未真正意義上踏入人們的生活中,美韓兩地目前所試運營的 5G,并不是 5G 通信的完全形態。單從基帶芯片的理論速率來看,在 1 到 2 年內提升到 10Gbps,是一件板上釘釘的事情。

                圖片來源:Pixabay

                其實還可以更快。2017 年,在 IMT-2020 的報告草案中,5G 的速率下行 20Gbps ,上行是 10Gbps 。于是就有了這樣一種猜測,“5G 的速度將會是 4G 的 100 倍!边@種猜測是完全可信的,因為 4G 速率為 100Mbps,IMT-2020 標準是 4G 網速的 200 倍,在考慮商用和真實場景網絡波動的情況下,100 倍是完全合理的猜測。

                回歸汽車中的應用,目前車載移動處理器已成常態,這也就意味著一輛奔跑的汽車可以每秒下載 2.5G 的數據。一部 4K 電影的分辨率為 4096*2160,它的體積約為 200 多 G,在 5G 網絡的支持下,下載一整部 4K 電影只需要 80 秒。

                同時也完全不需要擔心汽車在行進時產生的網絡波動,這是由于在 IM-2020 標準下,5G 可支持的時速為 500 公里/時。相較于 4G 的 300 公里/時,更加穩定。通常情況下汽車的速度不會超過 500 公里/時,除非是從大氣層直接跌落至地面(不建議親自嘗試)。

                既然 5G 的通道這么寬廣,云端與汽車之間信息交換的速度就會加快,變相降低了車載處理器的性能需求,大幅度允許汽車搭載更多的傳感器。那么對于車主來說,傳感器產生更多的數據,經過云端計算后返回汽車,這樣一來汽車的安全性就會提高,也允許自動駕駛,乃至無人駕駛技術的應用。

                目前的窄帶 IoT 也好,邊緣計算也罷,主要作用是挽救 4G 無法滿足傳感器、處理器和真實場景需求這一情況的解決辦法。不可否認的是 5G 真正落地后依然會有窄帶網絡和邊緣計算,但是至少不會像現在一樣迫切。

                現在的汽車上也有一些傳感器,只不過它們的任務是警報,比如空氣流量、進氣壓力等等,稍微高級點的有 AEB、ADAS。這里可以用 SAE 所劃分的自動駕駛標準來更好得理解,L3 的定義為有條件自動化,駕駛員需要保持注意力且手和腳不能離開駕駛位置;L4 的定義為高度自動化,駕駛員可將手腳離開駕駛位置,且眼睛不需要同通常駕駛時看向前方。

                顯而易見,在 4G 和車載處理器的協同作戰下,汽車能夠實現 L3 級別的自動駕駛,但是路上跑的卻沒有一臺 L4 的汽車。L4 解決方案普遍有兩種:激光雷達和計算機視覺。無論是哪種解決方案,汽車的后備箱都要放置一臺巨大的算力支援裝置。

                這是為什么?答案很簡單,傳感器多了,車載電腦算不過來。行駛在路上的是汽車,不是一臺雙路 Titan X 的超級主機。唯有 5G 加車載處理器,再加上云端,才是新時代汽車的正確組合方式。

                有了上文的基礎,接下來就可以詳細的了解 V2X,也就是車聯網了。3GPP SA1 于 2015 年 2 月正式啟動了 LTE V2X 業務需求項目研究,旨在利用高速率低時延服務,讓汽車與其他車輛、行人等事物之間強化交互,最終實現自動駕駛、車載娛樂中心等目標。

                在研究早期,“基于 LTE 的 V2X 可行性研究”報告中指出,一共有 3 種抽象通信場景:基于 PC5 接口、基于 Uu 接口,以及同時基于雙接口。但是早期的研究是基于 4G 網絡的,因此課題為抑制多普勒效應、資源分配、同步過程、同載波和相鄰載波間 PC5 和 Uu 接口共存、無線資源控制信息和相關射頻的射頻指標性能等要求。

                該研究雖然放到 5G 下顯得有些落后,不過其中四大場景還是可以延續的。第一大場景:資源分配。用戶日益增長的社交、游戲、數據共享等商業應用場景需求和公共安全應用需求促使了 D2D 技術(一定范圍內不經過基站直接通信)的產生。不過 V2X 不同于 D2D,汽車發送的數據包較小、數據量相對固定、包與包之間的時間間隔符合一定的規律,因此 3GPP RAN1 考慮在 V2V 中支持半靜態資源調度,也就是 SPS。

                在 SPS 模式下,V2V 車輛使用的通信資源只需要基站或自主分配一次,而后就可以周期性重復使用相同的時頻資源,減少了空口信令開銷。為了防止車輛高速移動導致網絡拓撲快速變化,以及在交通擁堵場景下信道阻塞,V2X 傳輸機制具備高效、可靠、低時延的資源分配方案,即在基站集中式調度中采用車輛物理位置信息的半靜態資源調度和分布式資源調度中采用信號感知加半靜態調度。

                第二大場景是解調參考信號,上文提到,汽車的速度通常不會超過 500 公里/時,但是相對速度可以達到 300 公里/時,甚至更高(一輛車從大氣層跌落,另一輛車被放入三級火箭發射)。因此在高速移動過程中會產生多普勒效應,為了克服這一現象,3GPP 在 Release 12 D2D 技術的基礎上,在物理幀中預留更多的導頻序列資源,設計新的 DMRS 等等。

                第三大場景是同步技術。汽車中普遍裝有全球衛星導航系統(GNSS),在網絡覆蓋范圍內,根據基站配置,車輛可以選擇以 GNSS 或者基站為同步源。在網絡覆蓋范圍外時,車輛無法收到基站發送的同步方式配置信息,那就以 GNSS 或者其他優先級的同步信號為同步源。

                第四大場景是最難理解的,因為在這個場景中 3GPP 只考慮了 V2V,而沒有對 V2I 和 V2P 進行場景開發,而這個場景就是組播/廣播。3GPP RAN2 工作對基于 Uu 接口的 V2X 通信場景下的組播/廣播技術進行了評估。對已有的 MBSFN 和 SC-PTM 技術在不同參數配置下 V2V 業務的容量和時延進行了仿真。他們發現,無線資源調度連接狀態下,兩種技術都可以滿足 100ms 時延要求;而在空閑狀態下,使用 SC-PTM,只有一種參數配置可以滿足時延要求。

                100ms 時延放在 2015 年是個很嚴格的標準,不過在2019 年,這還遠遠不夠。打一盤英雄聯盟,100ms 的延遲都足以讓盲僧的 R 閃連招失敗,更別提危關人們性命的自動駕駛了。

                根據以上四大場景可以得出 V2X 三大關鍵技術,即便對上文提到的關鍵詞不理解,也完全不影響下文的閱讀。第一大關鍵技術就是資源分配,隨著無線通信技術的發展,有限頻譜資源的需求增多,造成頻譜資源緊張,因此提高頻譜空間內系統的吞吐量則成為了 V2X 需要考慮的重要問題。

                第二大是高速移動帶來的車輛位置信息和信道狀態信息的快速更新,導致信令開銷增加,通信服務質量下降。

                第三大是優先級問題。汽車關乎人命,有限通道內必須要高于 D2D 和蜂窩網絡,從而降低時延、提高網絡的可接入性和可靠性。

                而 5G 則是這些關鍵技術的最優解,不僅如此,這里還有一個實打實的產品可以用來驗證。

                榮威未來會推出一款車叫榮威 MARVEL X 5G 版,聽名字就知道這車和 5G 之間的關系,它是率先落地的第一批 5G 車輛。正如上文所述,在 5G 的加持下,榮威 MARVEL X 5G 版將能實現與服務端的超高速率。

                在接壤 5G 之后,榮威 MARVEL X 5G 版與云端的通道就會拓寬,由此一來,更多的連接都成為了可能。同時也因為上下行加快以及網絡波動更低,借助 5G 的極低延時,將使榮威 MARVEL X 5G 版的響應速度變得越來越快。這樣一來,用戶可以體驗到更豐富的智能座艙信息及娛樂,還能流暢欣賞大容量 4K 高清視頻,輕松接入各類智能設備,車內的互聯網生活場景得到極大豐富。滿足了車主對娛樂、社交等需求。

                借助 5G 的便利,榮威 MARVEL X 5G 版可以實現更安全的協作式智能駕駛。如超視距駕駛輔助、城區路況增強駕駛輔助等功能。同樣是 V2X 技術的加持,通過全行程智能出行規劃、交通及道路信息透明化、智能化停車充電等服務,用戶可以享受到更高效的一站式智慧出行服務,從此告別堵車難,停車難,充電難等出行煩惱。

                在 5G 技術的加持下,榮威 MARVEL X 5G 版完全能夠勝任終端的工作,還能讓行程更加高效、便利。這便是文首提到的,勝任終端。

                雖然 5G 已經有了雛形,然而其真正的實力還未得以展現。為了能更好得結合未來,榮威推出了布局在 MARVEL 產品系陣營下的 VISION I 概念車。作為 MARVEL 系列最新成員,不妨大膽猜想一下這款車的最終名稱,或許是 MARVEL F (future) ?

                圖丨榮威 VISION I

                回過頭來說說現在,去年上市的榮威 MARVEL X,作為智能汽車的創行者,它在智能駕駛方面有著不俗的表現。

                圖丨榮威 MARVEL X

                榮威 MARVEL X 全系標配了 AR-Driving 實景駕駛輔助系統,通過 AR 車道級增強實景導航,讓每一次變道、轉彎的路線都更加精準。

                點擊視頻,感受 AR-Driving 實景駕駛輔助系統的智能風范

                同時它的AI Pilot 智能駕駛輔助系統可以實現全功能智能泊車、全速段智能巡航以及全時段的主動安全智能輔助功能,讓駕駛變得前所未有的簡單。

                上述提及的僅僅是一部分而已,榮威 MARVEL X 的開創性,還體現在它的不斷優化上。據介紹,榮威 MARVEL X 即將上線的 AI 自學習泊車輔助系統,是 AI 智能泊車輔助系統的全新功能,全球首創。將實現停車后,用戶在距車輛一定范圍內(無需在車內),通過手機 APP 遙控就能將車輛停到指定的位置;蛘邔④囌賳镜街付ㄎ恢。

                更值得一提的是,即將推出的榮威 MARVEL X Pro 版已經能夠實現在低速無人駕駛條件下,由車輛自主完成“最后一公里”的泊車和取車,而榮威 MARVEL X 即將上線的 AI 自學習泊車輔助系統便是這一功能的現實落地版,未來科技,近在眼前。

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