在智能网联汽车产业的发展中,5G技术的应用一直被认为是实现高级别自动驾驶的关键。5G网络的核心优势在于其低延迟、高可靠性和增强的连接密度,这些特性使其能够满足下一代互联、自动驾驶和新移动服务应用的需求。智能网联汽车正是5G与垂直行业深度融合的典型应用领域之一,5G网络显著提升了该领域在信息采集、传播、处理和利用方面的能力。
随着5G基站的快速建设和C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything,蜂窝车联网)标准的逐步形成,智能网联的入口处再度聚集一群时代的“弄潮儿”。比如,时刻不甘居于人后的马斯克。
01、开发私有5G,特斯拉第N次掀起科技狂潮
近日,特斯拉IT制造解决方案工程首席工程师Pat Ruelke在领英上分享了一则招聘动态,内容显示,特斯拉正在积极开发“私有5G”基础设施,旨在为旗下的电动汽车及Optimus人形机器人提供更为强大和稳定的网络连接。
特斯拉对5G方面的关注,预示着其下一代汽车能力的演进。毕竟是智能电动汽车领域的大拿,消息一出,科技圈又双叒叕……炸了!马斯克果然很喜欢“搞事情”。
Pat Ruelke称:“我们正在寻找一位有能力将汽车和Optimus的蜂窝网络连接提升到一个新水平的工程师。我们的目标是打造特斯拉产品和私有5G基础设施之间的无缝私有5G服务,确保将低延迟和数据速率推向极限。”
根据特斯拉的招聘描述:
特斯拉正在寻找一位充满激情的蜂窝系统集成工程师,加入全球IT制造解决方案工程团队,为包括Model S、Model X、Model 3、Model Y、Cybertruck等在内的所有特斯拉车辆,以及Optimus人形机器人,在特斯拉厂区内提供一流的联网体验。
这个职位的工作包括——理解内部客户需求、制定并执行测试流程、无缝及可靠地实施ESIM,并将其整合进特斯拉的私有5G网络基础设施中。特斯拉方面还强调:“独立工作和创造性地解决挑战性问题的能力至关重要。这个职位需要在动态、快节奏的环境中工作,时间紧迫。”
上述的描述中,有一点被明确提到的是——特斯拉在自家厂区内的“私有5G网络基础设施”。也就是说,特斯拉很有可能是计划在其制造工厂部署私有网络,以实现与其车辆、Optimus机器人,以及其他产品的持续联网。
那么,为什么要布置私有5G呢?公共的蜂窝网络不行吗?
这就要从私有5G的优势上掰扯掰扯了,仔细盘了盘,跟公共蜂窝网络对比,私有5G的好处还真不少(要不怎么说人家马斯克“鬼精鬼精”的呢!每天的脑子转得飞快)。
1、优化的性能:可以针对特定的应用场景进行性能优化,通过网络切片技术提供更低的延迟和更高的可靠性。尤其对于车联网而言,最根本的挑战就是实现近程数据实时交互的低时延高可靠通信——要求毫秒级时延、90%以上可靠性;
2、安全性更高:可实施更严格的安全措施,因为它只为特定的用户群体服务,可以更好地控制访问权限和数据保护;
3、避免网络拥堵:由于私有5G网络是为特定用户群体服务的,因此可以避免公共网络中的拥堵问题,确保网络质量;
4、成本效益:随着时间的推移,私有5G建设的成本可能会降低,建设者可以考虑扩大其5G覆盖范围,提高成本效益。
要说汽车网络连接的先行者,特斯拉绝对榜上有名。早前便一马当先在汽车中引入3G连接,4G到来时又成功把汽车联网升级到4G LTE。眼下的5G如火如荼,特斯拉再次站在科技前沿,部署汽车网络的5G方案,为智能驾驶、远程控制等功能提供了更先进的通信支持。
私有5G的建设,不仅能提升特斯拉旗下电动汽车的网络性能,还为未来引入车联网新服务、实现车与外部设备互联互通奠定了基础。作为全球电动汽车行业的大拿,特斯拉此举或将为整个汽车行业树立新的标杆。
02、智能网联时代,5G上车为何频频“迟到”?
提到5G,大家的第一反应就是“快”。
事实上,5G是一个面向场景化的时代,这是它与过往的3G/4G最大的不同。3G/4G主要用以满足人与人之间通信的需求,而5G不仅连接人,还连接了物。尤其对于当下的智能网联汽车发展而言,5G高可靠、低时延的特点,可以说正中自动驾驶之怀。自动驾驶的协同中包括协作式避碰、自动超车等场景,都对可靠性和时延性提出了要求,这就亟需5G的保障。
按理说,5G和智能网联汽车也不是新提出的概念,怎么迟迟无法迎来大爆发?在分析之前,我们再来把刚才说的几个关于汽车的词拉出来,小小科普一下,免得大家弄乱:
车联网:字面意思——就是让汽车联上网。这是物联网(IoT)在汽车领域的一个细分应用,车载设备通过无线通信技术,对信息网络平台中所有车辆动态信息进行有效利用,在车辆运行中提供相应的服务。
智能汽车:集合了传感、通讯、计算机、自动控制、人工智能等技术,是典型的集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的高新技术综合体。
智能网联汽车:简单来说,就是车联网与智能汽车相结合的产物。它是搭载先进车载传感器、控制器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与人、车、路等信息交换共享,实现安全舒适、高效行驶的新一代汽车。其终极目标就是无人驾驶。
关于车联网的发展,早期可以追溯到上世纪50至60年代,当时美国交通部门以及小部分的企业开始涉足汽车联网的业务。但这只是初期的小发展,直到1999年,美国联邦通信委员会确认车辆通信的基础——DSRC(专用短距离通信技术)的带宽;2002年,DSRC技术标准化确立,由此推动车联网的研究和应用;2004年,美国计算机协会在费城举行第一次车联网国际标准研讨会,此时车联网的发展应用逐渐得到重视;
2009年,美国交通部发布《智能交通系统战略研究计划:2010-2014》,首次提出“车联网”一词。并将目标定位于利用无线通信建立一个全国性、多模式的地面交通系统,形成一个车辆、道路基础设施、乘客便携式设备之间相互连接的交通环境,最大程度保障交通运输安全性、灵活性和环境友好性。
同年,车联网受到国人关注,在国内起步。发展至今先后经历了支持远程通话的起步阶段、与汽车共享手机应用的互联网阶段、5G+V2X阶段。
可以看到,早期的车联网概念主要围绕着车辆与外界通信连接展开,最初应用主要是车辆追踪和遥控服务。随着移动通信技术的发展,特别是3G、4G和5G网络的推广,车辆通过无线网络实时接收交通、天气、娱乐等信息,同时能上传车辆的状态数据至云端,为车主提供便捷的信息服务。
再至近几年,大数据、云计算、AI等技术的飞速发展,使得车联网开始向智能网联汽车演进。智能网联汽车不仅能够实现信息的收集和传递,还能够对信息进行深度处理和智能决策。例如,通过车载摄像头、激光雷达等传感器,智能网联汽车可以实时感知周围环境,识别道路状况、障碍物、行人等,并通过算法进行路径规划和驾驶操作,实现自动驾驶。
2019年,我国率先开启5G商用,随后全球陆续进入5G时代。数据显示,4G网络的延迟从60毫秒到98毫秒不等,5G网络的延迟则比4G网络低得多,不到5毫秒,但现阶段智能电动汽车大规模使用的仍是4G网络。
据高工智能汽车研究院发布的数据显示,2023年1-10月乘用车(中国市场乘用车,不含进出口)车联网前装标配1301.24万辆,同比增长23.69%,标配搭载率77.78%。其中,前装标配5G车联网交付上险131.99万辆(含选装),同比增长245.61%;但前装搭载率仅为7.89%;V2X交付上险24.19万辆,同比增长97.31%。
显然,5G上车基数相比于4G,规模仍然偏小。此外,由于5G通讯芯片在车载应用的规模仍以中国市场为主,导致整体成本下降压力较大。目前,全球各大运营商正逐步关闭2G、3G的运营,4G仍处于主力军的行列。
5G迟迟未迎来大规模上车,归根结底仍有三大瓶颈制约:
成本居高不下——5G+汽车的部署,需要建设大量5G基站,实现区域内5G网络的全面深度覆盖,从而使车辆在行驶中全程处于5G网络覆盖下。与此同时,对于时延敏感,安全性要求高的场景,还需要在区域内部署路侧单元、MEC等设备。另外,就车辆自身出发,还需要在单车智能的基础上支持 NR-V2X。种种环节导致其最终部署成本居高。
专用频段不足——为了不与公众网上的时隙配置产生冲突,车联网很有必要采用5G专用频段。当前,我国工信部规划5905~5925MHz频段作为基于LTE-V2X 技术的车联网直连通信的工作频段,由于只有20MHz频段被划分到车联网专用,频段资源不足在一定程度上限制了5G渗透。
去年,中国工程院院士邬贺铨曾表示:“20MHz分成几个运营商,带宽就不够了,未来车联网需要更宽频率。”邬贺铨建议,车联网应该全国统一运营主体,可以采用铁塔公司的模式,国内三大运营商合资建设全国车联网运营主体,地方资金以及车企参与运营,运营商可以有各自的核心网,但是无线部分是共享的,在本地能够实现跨运营商的直连。
跨运营商互通时延大——如果车辆使用的是不同运营商的5G网络,则需要借助互联网骨干直联点进行跨运营商的互通。而在没有互联网骨干直联点的地区,甚至需要跨地区进行互通,增大业务响应的时延,同时带来一定的安全隐患。
03、5G到底如何上车?
对于5G上车“难”的问题,想必大家已经有了一定的认知。当然,我们相信,这些难题终会解决,时间问题而已。既如此,我们就顺着这个逻辑,若难题都解决了,5G又该如何上车?
当然,是需要满足一系列条件的:
1、兼容各大运营商频段:运营商们采用的5G频段不同,就国内来说,5G汽车需要能够兼容中国移动、中国电信、中国联通等各大运营商的5G频段以及V2X通信频段,以确保在不同运营商网络下都能正常使用。
2、车载无线终端:车辆需要安装一个负责与5G基站通信的车载无线终端,也就是我们常说的IBOX。可以把这个理解为车载通讯的大脑,它是汽车与外界联系的窗口,这个设备需要满足车规级需求,并且达到行业通讯认证要求。
3、配备5G芯片和模组:为了实现5G通信,车辆需要配备5G芯片和模组,这些模组可以是智能模组或数传模组,提供5G蜂窝网络连接。这些组件需要达到量产级别,同时满足车规级的要求。
4、两个认证:一个是SRRC认证。SRRC是我国大陆范围内获得授权可测试及认证无线电型号核准规定的机构。根据工信部规定,所有在中国境内销售及使用的无线电组件产品,都必须取得SRRC核准认证。只有拿到这个证,5G汽车才允许上路。
其次是5G终端电信设备进网许可证。进网许可证由国务院信息产业主管部门会同国务院产品质量监督部门颁发。获得进网许可证标志产品能够正式进入5G网络,参与智慧交通、智慧城市等等建设。
这样听下来,感觉5G上车和5G上手机,有一小部分相似。以上就是关于5G上车的几点关键前提,当然,还有其他的包括涵盖一些计算平台等等的,就不一一详细列举了。
04、这个赛道,还有谁?
受益于5G的迅猛发展,车联网的市场爆发已是必然。上文中,我们说特斯拉已经出手了,但风口之上的香馍馍,又怎么会无人抢夺。放眼国内,三大运营商、百度、阿里、华为、中兴等,早前便已争相入局,试图抢占市场。
中国移动:自2017年其,中国移动在车联网市场便联合公安部交科所、华为、中兴、大唐、上汽等产业伙伴,开展C-V2X车联网测试技术体系研究,至2020年,逐步制定了业务应用以及终端、无线、网络、平台的端到端测试方案,先后完成了LTE-V2X概念验证和技术试验,逐步发展出一套基于“云-管-端”的车联网系统架构。
中国电信:自2012年便在上海建立上海车联网基地,用于开展车联网技术研究和应用创新,早期主要以车联网应用产品为主,目前中国电信已经与北汽、吉利等车企及产业链上下游企业,就5G车联网应用领域进行平台、云网、智能网联车合作,面向5G商用网络应用场景下的智能车联网应用场景提供技术服务、市场对接等。
中国联通:于2015年成立了车联网子公司——联通智网科技有限公司,并与一汽、上汽、宝马、特斯拉等车企实施了汽车信息化项目,逐步完善在智慧交通领域的布局。2021年,中国联通携手联想集团发布“5G+MEC车联网解决方案”, 提出了“5G+V2X人车路网云”五维协同系统方案。
华为:华为算是早期的入局者。2019年4月,华为发布全球首款5G车载模组MH5000,自那以来,华为陆续向其生态伙伴以及车企提供5G车载模组、5G车载终端等产品和技术,推动5G汽车及5G+C-V2X智能网联的应用创新。此外,近年来众多海内外车企都基于华为5G车载通信产品与解决方案,展开各种自动驾驶、智能网联、信息服务的创新。
高通:作为通信芯片领域的头部佼佼者,高通在5G汽车领域更是早有谋划。2020年,高通就与100多家汽车与科技生态企业,共同参与中国智能网联汽车C-V2X“新四跨”暨大规模先导应用示范活动,解决多厂商多不同设备之间的互联互通问题。
德赛西威:成立于1986年的德赛西威,主营产品涉及智能驾驶、网联服务等,其中的网联服务就包括整车级OTA、蓝鲸OS3.0 终端软件等产品。2018年,德赛西威开始量产其智能网联汽车的关键零部件TBOX产品。