畅谈5G车联网技术在乡村道路中的应用

黄 田 李嘉辉 葛中会

(重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065)

引 言

车联网需要的低时延、高速率在5G技术的支撑下得以实现。但是，它目前较多地应用在城市智能化交通系统中，较少涉及到乡村道路中的应用。原因主要有以下几个方面。

第一，城市中车辆数量多，车联网成为了主阵地。城市道路较为规范，车辆、人员较为集中，车流量大；城市的通信技术覆盖范围较为全面，建筑物鳞次栉比等特点，为车联网技术的应用提供了一个很好的平台。同时，城市堵车现象较为频繁，车联网技术的应用可以更好地实时监控区域车流量，在提前预测的基础上能够较好地实现车辆的流动规划，减少拥堵。

第二，农村地区的基础设施建设较为落后。由于国家大力推进城镇化建设，因而，乡村地区的发展迟迟不能提上日程，建设的速度一直很缓慢。

第三，现在的4G网络不足以支撑车联网技术的应用。由于车联网技术中涉及到大量的数据计算和传输问题，在数据传输率和时延上面要求很高，现有的网络难以达到要求。

综合以上三个原因，可知乡村车联网目前仍然是一个需要我们研究与完善的问题。

一、乡村车联网主要特点

目前，乡村大部分的地区实现了公路村村通，基础道路设施得到了保障，为车联网技术的应用奠定了一定的基础。乡村道路最大的特点是道路与车辆稀疏，在道路两旁比较宽阔，遮挡物较少，多径效应较弱；在山区中就显得比较复杂，树木、弯道和山体都将会对信号的传输造成不同程度的影响，使得车辆的信息不能够准确而快速地传输。

乡村道路的车流量较城市要小，这使得在车辆与车辆之间的数据处理会少一些工作量。但是，现有的传统网络是刚性固化的，主要关注网络的底层传送能力，业务很难灵活地调用网络能力，它更加关注接入网及核心网，是复杂度非常高的“烟囱”架构[1]。而车联网技术要求网络对上层应用和业务开放，这就使得传统网络不能够很好地适用于乡村车联网技术。

同时，乡村道路还需要考虑许多非人为因素的判定。比如，山体滑坡，泥石流等自然灾害。这是在城市车联网技术上面的延伸，将会丰富和完善车联网技术在多场景下的应用。

二、5G主要特点

5G网络即第五代移动通信网络(5G：5th Generation Mobile Networks)，是最新一代蜂窝移动通信技术。其性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。其主要优势在于，数据传输速率远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比4G快100倍。目前5G已经投入商用，根据目前移动测试人员的数据结果来看，下行最高速率达到1617Mbps，最低为75Mbps；上行最高速率为139Mbps，最低为7.65Mbps。这将使很多领域产生质的飞跃[2]。

三、5G应用下的乡村车联网可能性分析

第一，高速率，低延迟可以满足乡村车联网的需求。车联网(V2X：Vehicle to Everything)是实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和网络等全方位连接和通信的新一代信息通信技术。车联网通信包括车与车之间 (V2V：Vehicle to Vehicle)、车与路之间(V2I：Vehicle to Infrastructure)、车与人之间(V2P：Vehicle to Pedestrian)、车与网络之间(V2N：Vehicle-to-Network)等，具有低时延、高可靠等特殊严苛的通信要求[3]。传统网络只能够达到一些基本信息的传输，如定位，导航等，但对于自动驾驶技术却难以达到要求。乡村中车辆的数据传输往往需要上传到骨干网。这样，数据的传输速率就大大降低了，时延也很高。5G网络使用的毫米波段，在数据传输上面就有很大的优势，高速率、低延迟直接满足了车联网技术的要求。

第二，网络结构更加扁平化，边缘计算与云计算相结合，从而使得计算延迟大大降低。边缘云，是一种在网络边缘或靠近用户接入点侧部署云数据中心的技术。该技术将传统的集中式云计算能力下沉，让靠近用户的网络边缘侧提供计算、存储、网络、加速、人工智能及大数据处理能力。同时为第三方服务应用提供开放的部署平台，面向用户提供种类多样的第三方服务，最终实现节省后向带宽、低时延、大连接的高效服务分发。[4]这一技术同车联网技术的结合，车辆数据不再需要将数据传输至核心网处理之后再返回，直接在网络边缘进行计算，将大大减少车辆的数据在网络中的传输时间，降低时延，使得车联网技术在乡村道路中的应用成为可能。

从上述的分析可以看出，5G技术的特征是信息传输高速率、低时延，并且计算时延也大大降低。这些技术特征能够满足乡村环境下车联网的业务需求，使得乡村车联网组建成为可能。

四、结论

5G网络使用新的频段，还有大规模的天线技术，使得数据的传输速率大大提升；同时，网络结构更加的扁平化，使数据传输的延迟和计算延迟大大降低。上述特征基本达到了乡村车联网传输与计算的要求，使得乡村车辆网的应用变为了可能，5G应用后乡村也可以实现车联网。