【2020教会百人论坛】邬贺铨！ 5G车联网说我爱你不容易！

【报道】1月10日，以“把握形势、聚焦转型、引领创新”为主题的第六届年度论坛——中国电动汽车百强论坛（）在北京钓鱼台国宾馆正式举行。

会议将讨论全球汽车产业和市场的重大变化、转型方向和路径、中国汽车产业政策走向、企业战略转型举措。

在今天举行的自动驾驶论坛上，中国工程院院士邬贺铨发表演讲，重点关注5G车联网面临的挑战。

他指出：面对L5级无人驾驶智能汽车的最终形态，车联网通信标准是最重要的，需要专用网络。

5G下的车网与公众通信最大的区别在于启动后始终在线，体现了多点对多点的信息通信模式，需要更稳定、大带宽、高频、小时延的通信方法。

移动管理在智能汽车远程控制、无人驾驶等L5应用场景中非常重要。

中国工程院院士邬贺铨 中国工程院院士邬贺铨讲话实录 邬贺铨： 尊敬的各位领导、各位专家： 大家上午好！我想跟大家分享一下我对5G车联网挑战的一些看法。

车联网的通信方式可以分为四类： 1.V2V（如何解决车与车之间的通信）； 2.V2P（汽车和行人之间如何通信）； 3.V2I（车与路边、云端、红绿灯、停车场通讯），如何控制红绿灯的转换； 4、V2N（车对网通信），解决优化交通流问题并进行交通规划。

我们可以看到为什么车联网需要通信？我们汽车的速度和制动距离之间存在着关系。

如果我们以每小时公里的速度行驶，实际制动大约需要 5 秒。

我们说米之内可能是驾驶员的感知。

米 这是车辆的感知。

V2V可以有米的感知，这是可以提前完成的。

到云端时，可以有更远的距离（2公里）。

如今，作为自动驾驶，汽车已经达到了L5级别。

不同级别对传统时延的要求不同，需要不同的技术来支持。

就通信技术而言，在4G时代，L1、L2级别的支持应该没有问题，但如果真要达到L5级别，就需要5G。

最下面一行eMBB是增强型移动宽带，eV2X是增强型v2x通信，包括车对车、车对路、车对基础设施等。

为什么实际上会有延迟要求呢？我们可以以停车为例。

应该说，延迟要求并不是最严格的，但我们可以计算一下，如果停车精度为1米，扣除10毫秒的处理延迟和30毫秒的制动感应延迟。

此时，我们可以看到V2X延迟只允许为5毫秒。

远程驾驶和自动驾驶要求端到端时延不超过5毫秒，可靠性要求达到99.%。

他们需要连接到互联网。

每辆车每秒的数据量将达到1GB。

根据移动通信标准化组织3GPP的eV2X要求，在自动驾驶和传感器共享方面的要求是延迟不能高于3毫秒，传感器共享需要1GB的带宽。

我们可以看到，在4G时代，LTE的时延可能达到毫秒级。

如果加上边缘计算，可以降低到10毫秒，但是仍然超出了目前自动驾驶的要求，所以我们需要5G+边缘计算。

可以说，车联网需要5G，也只有5G才能支撑这个需求。

车联网的通信可以分为几类，一般称为V2X。

第一类是短距离通信。

最大传输距离长达米，最大车速60公里，最大数据速率约27MB。

另外，容量也不够。

如果堵车，车又多，它就无法胜任这项工作。

在抗干扰和覆盖范围方面还不够。

如今，C-V2X应用较多。

C 表示蜂窝。

基于蜂窝的V2X可以分为4G场景下的LTE V2X，以及增强LTE环境下的V2X，以及NR V2X，那就是5G。

我们可以看到，到了4G时代，带宽可以扩展到几百兆，带宽最高可以达到百兆。

，下行为1G，但用户面时延为10毫秒，控制面时延为50毫秒。

增强型 4G V2X 增加了一些功能，例如联网车辆编队、高级驾驶和扩展远程驾驶。

我们注意到，最右边的5G，它的通信距离延伸到了1公里，最大相对速度可以支持公里，最大带宽达到1G，最重要的是延迟降低到3毫秒，通讯可靠性达到99.99%。

与其他模式相比，5G更贴近车联网的需求。

就5G本身而言，我们已经经历了第一代移动通信。

蜂窝小区根据不同的频率来区分用户。

我们称之为频分多址。

它是模拟的。

以GSN为代表的2G是数字化的，使用时隙。

TDMA和3G都是CDMA，根据不同的码道来区分用户，码分多址。

4G采用频分、时分、码分，峰值速率可达1兆字节。

现在5G来了，5G和4G在多接入方式方面都有所改进，但并没有完全改变。

应该说整个移动通信是十年一代。

每一代移动通信的峰值速率都是上一代的两倍。

因此，5G的峰值速率可以达到20G。

不过，这是一种极端情况，而且是工作在毫米波频段的窄带。

，一个小区全部由一个用户使用，服务器就在附近。

这种情况基本上只是在实验室测试，对于一般应用来说是不可能的。

即使20G不行，1G也没有问题。

最重要的区别不在于带宽，而在于其扩展的应用模式，即工业互联网和智慧城市。

第三代应用场景增强移动宽带、超可靠、低时延、广覆盖、大连接。

它基本上依赖于沟通的基础。

其原理是电池做得更密，因此容量更大。

虽然频率更高，传输距离更短，但小区更密集，能够适应。

事实上，它是一个大型天线，这意味着还增加了空气分离能力，以及窄频和宽频以及物理层的改进。

因此，与4G相比，5G在很多方面都提升了1-2个数量级。

例如，移动性现在可以支持每小时公里的高铁，无线接口延迟已降低至1毫秒，连接密度提高了10倍。

一平方米每公里有10000个连接，能效和密度各提升10倍。

但虽然整个5G考虑到了车联网，但准确来说，它首先是为了公共通信而设计的。

公共通信和车联网有什么区别？公共传播是针对大量客户的，而且范围很广。

但城市车联网的距离很短，包括前后车的距离也只有几十米，所以距离也比较短。

80%的公共交流是在房间里进行的。

在内部，它处于非移动状态。

车联网80%的案例都是为驾驶做准备，所以移动管理要求很高。

通信只是在使用时占用信道，但车联网基本上是永远在线的。

应该说通信主要是点对点，而城市车联网的V2V环境是点对多点、多点对点。

面向通信的传输方式众所周知，但车联网发送给谁，并不是由车主控制的，所以要求非常多样、各不相同。

今天我主要想说的是，即使5G要满足车联网的要求，它仍然会有很大的挑战。

例如，传统的互联网被称为无连接。

你可以在右图中看到所谓的无连接。

一封信可以被分割成许多IP数据包。

过去，是没有联系的。

我们的路由器具有节点控制功能。

，还具有传输转发功能。

以前收到的IP数据包打开看地址，找到最近的路由器进行转发。

这实际上没有考虑整个网络的优化。

现在我们希望提取节点控制功能并进行网络操作。

将应用功能提取出来，然后全网从全网采集大数据，包括业务流数据、流量数据、网络资源数据。

端到端的路由是在源端定义的，称为面向连接。

如右图：在原来没有连接的情况下，一封电子邮件可以变成很多封信，本来是从同一个源到同一个目的地，但实际上在互联网上，我们是一包一包地转发，每个包都是单独选择的。

路，这叫无连接，相当于死路。

当互联网刚启动时，它被认为是不稳定的，所以我们使用这种方法来保证其通信的可靠性。

即使数据包无法传输，也可以重新传输数据包，而不会丢失所有信道。

如果用原来的互联网无连接的方式效率太低了，特别是在车联网领域，所以我们改用软件定义的网络，就是通过对网络的集中管理，从头到尾给它分配一条路由。

情况是在实际交通中。

比如北京早晚高峰时段我们给公交车指定一条路线，但平时我们不能给任何公交车指定一条路线。

5G希望对所有业务流在源端指定并优化每一条路径。

事实上，现实中，只有非常高端的车辆才有可能享受到这样的待遇。

如果用在车联网的话，其实所有的车都要有单独的路线给它计算。

这个计算量还是很大的。

如何才能做到实时呢？如何满足低时延的要求？而且传统的通信网络是在网络运营商的中心做这个计算，而车联网不能放在整个网络运营商的运营中心，因为一个城市就是一个城市，所以这种管理可能是不可能的。

集中处理功能只能放在城市，按城市分级可能太多。

另外，所有的车都必须有端到端的指定路线，这其实要求还是蛮高的，那么是不是意味着以后有的车指定了，有的车没有指定，所以这也是一个挑战。

其次，5G要适应高铁通信。

很多情况下，坐在家里对动作速度没有要求。

5G必须支持高带宽。

当然，传感器数据通常是低带宽的，因此要求多种多样。

我们无法让网络变得不同。

我们使用逻辑切片。

如果你想要高带宽，我会把网络资源结合成高带宽。

如果你想要低延迟，我就给你低延迟。

如果你想要高可靠性，我就给你高可靠性。

，就像在路上一样，公交车有指定通道，汽车有指定通道，甚至摩托车也有指定通道。

这就是我们在5G中所希望的，但实际上很难做到这样的精确和细节。

我们将这种现象称为通信中的网络切片。

网络切片就是为其形成专用通道（VPN）。

我们知道VPN是少数大客户，而5G现在希望为一切提供VPN。

这显然是一个问题。

另外，如果车联网在公共公共网络上只有一种服务类型，那么所有接入车联网的汽车会成为一大片吗？这个想法与原切片提出的“小”想法并不完全一致。

虽然都是汽车，但是每辆车都有不同的通信要求。

有专用车辆和通用车辆，需要区别对待。

仍然存在一些问题。

路上的一些汽车有支持网络切片的能力，但原来的汽车不具备这个能力。

所有的车都混在一起。

如果你有切片能力，那就更容易处理了。

如果你没有切片能力怎么办？就像自动驾驶汽车上路时，你可以避免撞到别人，但这并不意味着别人的车不会撞到你，所以存在管理挑战。

另外，车联网需要移动车辆无线联网，不可能使用光纤。

刚才提到，5G比其他车联网技术有更多的优势。

当然，我们最方便的方式就是利用运营商的网络，将车联网接入运营商的网络。

这样我们就不需要对基础设施进行再投资，可以节省成本。

但有一个问题。

传统运营商基础网络5G主要采用TDD模式。

TDD 是什么意思?即在一个频段上同时存在上行链路和下行链路。

上下行不一定是对称的，因为在消费端应用中，大多数消费者希望从互联网上下载更多的视频，而自己上传的视频更少，所以在同一频段上安排上下行时，我们通常会开30-7其中，30%的时隙用于上传，70%的时隙用于接收网络数据。

不过在物联网中，我们上报的大多是传感器数据，而真实的网络命令的数据还很少，所以应该在30%到70%左右。

如果将两种不同的上下行时隙比例安装在同一个运营商的网络上，两者会互相干扰，所以必须设计在不同的窄带，否则配置起来会很困难，所以现在就提出一个问题、车联网能否全面接入运营商5G网络？因此，我们可能会说，我们的城市可能需要建设一个支持车联网的5G专网。

可以有单独的时隙配置，不与公网时隙配置冲突。

这需要专用频率。

欧洲对工业互联网进行了测算，预留了76兆，德国分配了76兆。

目前分配给车联网的频率为5.8G，带宽不高于75MB。

V2V实际使用的频率仅为25MB。

因此，如果每辆车都必须有一个专用的广播频率，频率就会不够用，所以频率问题对于车联网来说也是一个挑战。

建设城市车联网专用5G专网也面临成本挑战。

另外，虽然5G的空口延迟很短，但是如果有地面，做了一些处理，延迟还是会比较大，所以我们需要将云能力和部分算力下沉到边缘云，负责处理一些对延迟敏感的数据，过滤掉一些数据并发送给中央云端。

中心云从多个边缘云收集数据优化模型，然后分发。

所以我们说，为了满足车联网的需求，需要大量使用边缘计算来进行存储。

内容分发下沉到边缘云进行处理。

IDC预测，未来50%的数据将在边缘处理。

当然，双机云相比单机云会节省一些成本。

但在车联网场景下，如果边缘计算下沉到路边单元，粒度就会很小。

延迟非常低，但是如果太多，就会变得碎片化。

如果放在移动通信的RSU中，路边RSU效果不错，但边缘计算需要管理很多路边RSU。

所以这里还有一个成本问题，还有一个车联网的问题。

它不是对边缘计算的固定访问。

如果边缘计算在一个基站，过一段时间汽车就会开到另一个基站，这就意味着这种计算和存储需要转换。

前往另一个基站。

这个基站在边缘计算与边缘计算之间进行通信，或者与中央云进行通信。

每个都有自己的优点和缺点。

边缘计算与边缘计算之间的直接通信延迟非常短。

它适应了车联网的要求，但带来了很大的开销。

5G一个非常重要的应用就是将物联网的终端直接连接到人工智能和大数据分析。

过去，当我们没有5G的时候，除了光纤之外，其他手段都无法解决传感器与后台大数据、人工智能之间的问题。

存在传输延迟问题，因此大数据和人工智能决策分析往往是滞后的，这意味着会带来很大的延迟，无法实时实施。

现在5G的介入让他们变得天衣无缝。

融合，AI+IoT称为AIoT。

5G对物联网的要求是每平方公里可连接1万个传感器，传输时延不高于10秒，丢包率不高于1%。

按照这个数字，应该可以基本满足车联网的要求。

虽然这里的延迟是10秒，但这是针对长端到端距离的。

城市车联网的短距离不会那么高。

5G的AIoT需要一些技术来支撑，但问题出在哪里呢？汽车内的数百个传感器现在是通过选择来管理的吗？这是一个挑战。

另外，虽然5G每平方公里可以连接数万个传感器，但每个传感器一一连接和验证需要多长时间？所以我们需要群体验证。

群体验证如何保证群体和个性的差异？另外，车联网的V2V验证需要更快，而车联网需要大量的终端，本身就存在安全问题，所以需要安全协议，但安全协议不能太复杂，否则不仅会增加能耗，还会增加延迟。

。

所以很多车联网都会产生DDOS攻击，这些攻击都已经被木马攻破了。

数以万计的传感器共同接入路边的车联网设施，这也会导致路边的车联网设施瘫痪。

所以总的来说，5G虽然可以支持车联网大量传感器的组网，但也面临着很大的挑战。

车联网应该使用什么身份识别？车联网中的物联网识别方案有很多。

当然，我希望在5G上使用IPV6。

但实际上，之前的4G车联网和DSRC车联网可能会使用其他标识。

如何实现标识之间的互通是一个问题，车联网的标识一般是在一个运营商的范围内，而在城市里的汽车，可能有的车是连接到中国移动的，有的是连接到中国电信的，有的连接到中国联通。

他们是不同的运营商。

不同的运营商需要相互通信。

这带来了问题。

一是标识是否能够保持一致。

，另外，过去我们三个运营商在任何一个城市都没有直连。

国内三大运营商之间的直飞航线仅有13条。

一些省份，例如云南和西藏，没有这些。

云南电信、云南联通需要到成都直连点连接。

如果是车联网的话，时延是无法保证的，所以车联网要求运营商的网络之间有直连点，可以到达每个城市，这是现有运营商网络做不到的。

车联网是5G的一项服务。

5G服务采用开放方式。

可以说，你需要什么能力我都可以通过访问来添加，就像一个App一样。

这也有利于我们业务的灵活性。

5G本身协议的标准也发生了变化。

传统移动通信是专用协议，因此5G是互联网协议。

互联网协议之所以被开放和采用，是为了让现有的服务更加灵活。

当然，这也带来了挑战。

最初，网络是封闭的，协议是专有的。

运营商网络发生网络安全事件的情况并不多见。

这让运营商陷入瘫痪。

现在网络开放、协议通用，某种意义上5G会增加更多的安全风险。

车联网对于安全的要求比普通的通信更高，所以在这种情况下，我们需要为安全付出更多的代价。

而且车联网普遍采用短数据包，而互联网的TCP/IP对于短数据包效率较低。

，那么我们是否应该考虑新的协议来处理物联网呢？运营支持也非常复杂。

5G有虚拟NFV，即网络单元虚拟化和网络切片。

这些都是动态的，需要动态管理。

这是一个非常复杂的管理系统。

车联网出现问题需要快速计算和处理。

运营支撑系统不能只有一个运营商，可能每个城市都有一个，否则就不是实时的。

因此，应该说实时性对于5G和车联网来说都是一个很大的挑战。

所以我说，就整个5G而言，虽然比其他移动通信系统更贴近车联网的需求，但实际上车联网的一些特性并不是5G所面临的公众通信的特性。

它们是不同的，并且有很多新的需求，现有的5G技术可能无法适应。

我的看法是：用5G车联网来爱你并不容易。