5G和物联网将如何重塑汽车行业？物联网将给汽车行业带来哪些变革？

“ 物联网(Internet of Things)的诞生给无数行业带来了变革，其中就包括汽车行业。物联网对于汽车发展的重要性是毋庸置疑的。从网联汽车到智能交通系统，物联网正在为汽车行业开辟下一个汽车时代。汽联网(Internet of Vehicles)正在成型。”

我们今天看到的smart cars只是未来的一个缩影。根据预测，到2023年，网联车辆将会是全球5G物联网终端市场中最大组成部分。本篇讨论了一些前沿科技可能会给未来的交通和驾驶带来怎样的变革，以及它们自身的优点和局限性。

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变革

更先进的技术，更安全的道路

多种先进技术的结合为互联汽车生态系统铺平了道路，包括：

· 传感器与无线电探测和测距（Radar 雷达），光探测和测距（LIDAR 激光雷达）和光学传感器（摄像头）的融合。

· 集成汽车以太网技术的信息系统，可以带来强大的信号处理功能、高清晰度（HD）地图、高精度导航和人工智能（AI）。

· 通讯系统，连接：

1.车辆对车辆（V2V）
2.车辆对网络（V2N）
3.车辆到基础设施（V2I）
4.车辆到行人（V2P）
5.车辆到公用设施（V2U）
6.车辆到万物（V2X）

人们对于改善道路安全、减少交通拥挤、改善交通状况以及可持续发展的不断需求，是推动这些先进技术发展的动力。网联汽车，最终目标是自动驾驶汽车。而传感技术和人工智能正在为自动驾驶提供最先进的360度范围的视野行驶系统。

根据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的数据，利用V2V技术，每年可以防止61.5万起机动车碰撞事故。

无线通信将在保持车辆、基础设施和行人的整个生态系统同步方面发挥关键作用。这些技术通过共享和接收重要的安全信息包括周围车辆的位置、行人移动、交通信息和路况等来降低风险。这些数据也会帮助自动驾驶车辆和高级驾驶辅助系统（ADAS）发挥最佳性能。

实现V2X的两个主要专用无线通信标准是短程通信（DSRC）和蜂窝式车联网（C-V2X）。

· 短程通信（DSRC）采用的IEEE 802.11p标准，是IEEE 802.11标准的经批准修订版。IEEE 802.11p标准增加了车辆环境中的无线接入（WAVE）。DSRC支持车辆和基础设施（如路边接入点）之间的空中数据传输和通信。它不依赖于云或蜂窝基础设施。相反，它与附近的其他车辆和交通基础设施可以直接通信。

· 蜂窝式车联网（C-V2X）使用3GPP标准化的4G LTE或5G移动蜂窝连接来发送和接收来自车辆和其他智能设备的信号，包括其他车辆和交通管制系统。C-V2X可以在没有网络协助的情况下运行，即使在没有移动网络连接的地区，其续航里程也超过1英里。

DSRC和C-V2X均在5.9 GHz频段上工作。遗憾的是，DSRC与C-V2X由于信号差异无法实现兼容。DSRC通常在300米范围内工作，但研究证明扩大到1000米是可能的。相比之下，C-V2X技术估计比DSRC大30%，并且具有更优越的阻挡性能。

DSRC和C-V2X之间在争夺市场占有率上的斗争从未停止。2004年，5.9 GHz频带内专门分配75MHz频谱，用于DSRC汽车用途。设计优良、功能实用的DSRC目前正在几个主要城市进行测试。而随着汽车行业不断发展以及互联车辆普及，C-V2X也需为未来几年的需求激增做好准备。一些汽车制造商认为C-V2X具有更大的潜力，特别是随着5G无线技术的发展。

采用5G改进V2X和自主应用

5G网络将与现有的3G、4G和4G LTE技术共存并协同工作，这对于一些信号接收效果差或容易发生停电的区域至关重要。即使您的设备丢失了5G信号，它也可以通过4G LTE继续工作。C-V2X技术将与移动路线图集成，并与5G技术向前兼容；它将满足3GPP标准并与现有5G基础设施协同工作。

有了5G，C-V2X技术将拥有大量先进的安全功能，这将会大大加快互联和自动驾驶以及URLLC的发展，以缓解高密度排队和由摄像头和传感器数据支持的动态地图的传输压力。5G网络在紧凑区域内支持更多连接的能力，将使车辆能够获得更多关于其周围环境的数据，以减少事故风险。

这些进展加强了C-V2X技术在完全自动驾驶车辆方面的潜力，以改变未来的交通和道路。

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优点和局限性

五种方式提高驾驶体验

预测性维护

预测性维护可以让您在车辆发生问题之前就能发现。车载传感器将监控车辆的电池、燃油泵和启动电机，收集性能数据并传输到云服务器。使用人工智能（AI）将这些数据与云中存储的其他车辆数据相结合，可以预测潜在的维修问题。而这些问题通常很难通过使用以前维修的信息来发现。

在完全连接的环境中，驾驶员甚至车辆本身都可以向机械师发送维护警报。机械师将使用预测数据分析，通过连接的设备或车辆显示器向驾驶员提供建议。V2C通信将支持空中软件的更新和远程诊断。驾驶员可以采取主动措施来提前维护车辆以避免驾驶时可能出现的故障。

高级信息娱乐系统

信息娱乐系统可以为司机和乘客提供娱乐和车辆数据，以确保安全舒适的驾驶。它与其他车内和外部系统集成，例如集成头显、连接模块和集成的汽车传感器。

随着对更安全、更豪华的智能车辆需求的不断增加，汽车制造商正朝着实现AI、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）应用的方向发展，以实现更加身临其境的车内信息娱乐体验。车载信息娱乐系统的一些关键功能包括智能手机配对、高分辨率触摸屏、高级车载功能和多媒体支持。

远程信息处理和车队管理

远程信息处理是指计算机数据的远距离传输。通过远程信息技术，驾驶员甚至可以从远程位置全面查看车辆。汽车远程信息系统可以实时跟踪车辆的细节，如速度和空转、燃料使用、胎压、车辆状态等。温控运输行业利用数据帮助车队经理优化旅行路线，降低运营费用，提高车队安全和司机安全，并管理远程维护。货物传感器的温度监测将保持易腐食品的正确温度，如水果、蔬菜、乳制品、肉类和鱼类。

交通安全服务

5G和物联网使道路使用者和行人之间能够实时共享交通和道路状况信息。高速公路和桥梁沿线的闭路电视（CCTV）摄像头中的物联网传感器不断收集数据，以帮助预测和缓解交通拥堵。基于5G的基础设施由路边传感器（嵌入汽车的5G通信设备以及行人和骑自行车者的智能设备）组成，通过这些收集的数据发送并存储到云上。分析实时数据的应用程序和系统将实时警告司机危险的道路状况和交通拥堵。

可持续的发展

来自车辆、道路传感器、智能交通灯、街灯和智能停车计时器的数据可以揭示关于城市的大量信息。城市政府可以利用这些数据来创造更绿色的环境。例如，物联网街灯可以跟踪道路上的运动和阳光来确定光照需求，而不是让它在预先设定的时间打开——有时可能路上并没有人。这些数据将帮助城市节省用电量。利用实时信息重新安排车辆路线也将帮助缓解交通拥堵，同时减少碳排放。

根据汽车供应商Bosch的说法，到2025年网联汽车每年可减少40万吨二氧化碳排放。

网联汽车数据激增的挑战

汽车创新的出现也为汽车本身以外的威胁打开了大门。随着汽车自动驾驶水平的提高——从L0，即驾驶员完全控制汽车，到L4，完全自动驾驶汽车的——汽车传感器产生的数据将显著增加。目前的共识是，自动驾驶汽车将产生大量数据，从每天5TB到32TB不等。乘以预测的网联汽车数量，产生的数据量将是巨大的。

随着车辆与网络的连接越来越紧密，黑客将有更多的机会破坏车辆系统。例如，通过汽车上的USB端口连接你的智能手机，就为黑客提供了一个后门，以获取控制你的汽车的关键信息。这可能危及汽车并导致人员伤亡。

为确保驾驶员的安全并改善驾驶体验，汽车制造商应需要进行大量安全测试，涵盖所有访问接口的漏洞。基于云的通信公司也必须将投资重点放在安全可靠的数据存储和处理基础设施上来保护数据免受网络威胁。

优化汽车模型

现代汽车正在成为一种装载传感器的物联网设备。先进的通信系统、机载计算能力和基于云的数据存储为更高效、更安全、可持续和自主的未来奠定了基础。与任何其他物联网设备一样，严格的设计和测试对于确保传感器的健壮性和弹性至关重要。它要求设计工程师和设备制造商解决整个设备生命周期的五个挑战：连通性、连续性、合规性、共存性和安全性。

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