基于5G的车联网技术的优势及局限性分析
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摘 要 随着5G、大数据、云计算、人工智能等新一代技术和汽车交通等领域的深度融合，以及政府的“十三五”时期全国智能制造发展的纲领性文件----《智能制造发展规划（2016--2020年）》政策支持，我们生活中的汽车与汽车之间、汽车与公路之间、汽车与人之间以及与云的多维信息交互网络系统正在逐渐形成。科技领域的汽车智能化水平不断增强，随着汽车的自动驾驶，以及综合信息服务和智慧交通的加速发展，未来无人驾驶领域中的车联网技术将成为国内外竞争的热点和焦点。
关键词 5G;车联网技术;优势;局限性
1 基于5G的蜂窝车联网技术的优势
目前，蜂窝车联网技术（C-V2X），C即Cellular，V2X就是vehicle-to-everything，指车与外界的信息交换，它是基于蜂窝网络的车联网技术专为高速移动应用设计的一种通信技术，对汽车应用进行了专门的优化，同时包含了802.11p的实际应用经验和无线通信的基础进展内容，利用全球无线生态系统实现的一套全新的汽车应用，可以给用户带来更高的安全性和自动驾驶性能。
C-V2X主要包括了两种互补的传输模式，分别是基于网络的通讯模式，即车对网络V2N（Vehicle-to-Network）的通信方式，以及直接通讯模式，涵盖了车对车V2V（Vehicle-to-Ve-hicle）、车对基础设施V2I（Vehicle-to-Infrastructrue）以及车对人V2P（Vehicle-to-Pedestrian）的直接通信，能够很好地适应不同的应用场景。C-V2X技术通过引入5.9GHzITS频段进行通讯，采用了设备和设备之间的直接连接，在不依赖蜂窝运营网络的情况下完成通讯，从而将时延降到最低。
未来车联网逐步由目前的单车信息服务逐步向V2X、ITS业务演进，将车、路、网及周边环境数据紧密结合，提高交通资源利用效率，提供更安全、更经济、更便利的出行服务。车联网对网络的要求主要体现在时延、带宽及可靠性三个方面，车联网要求时延控制在5～10ms，能提供稳定的10M～100M带宽，可靠性要大于99.99%，而目前4G网络普遍时延在25ms～100ms，且无法提供超稳定的链接。5G网络的理论值将达到5Gbps甚至是10Gbps，将会是4G网络的50～100倍，而时延均值也降至10毫秒以内，单小区可提供万级连接数，且5G传输网络可采用切片网络技术，可实现对不同优先级的网络数据进行灵活切片管理。因此5G大带宽、低时延、切片网络等关键技术完全可以满足未来车联网的需求，这无疑将加速自动驾驶的应用进程，而单就车联网而言，5G可为V2X通信提供强大支撑，基于5G高速率、高可靠性、大容量和低时延特性，可支持3D高精度地图数据以及车辆、行驶环境数据的传输，可支持实现汽车自主性AI，可实现大规模机器间的相互通信。由于C-V2X的基础设施是在蜂窝技术上发展起来的，通过改造现有基站，就可以将其集成进去，所以网络部署成本低是其一大优势。在终端部署方面，厂商可以充分利用LTE和5G的生态系统，在一个通信Tbox中把LTE、V2X集成在一起，通过一个统一的连接性解决方案达到成本最优。另外，V2X另外一个重要优势——明确的技术演进路线[1]。
2 基于5G网络环境下车联网面临的威胁
2.1 网络频繁切换
5G无线频率更高、覆盖范围小，未来城市的每个灯柱或将就是一个小基站，必然会带来基站间频繁切换的问题而影响自动驾驶能力。
2.2 天线的安装
未来的汽车将会安装多种无线系统，比如LTEV2X（5.8-5.9GHz）、卫星定位（1.57GHz，1.1-1.2GHz，1.6GHz）、藍牙（2.4GHz）、WIFI（2.4GHz，5GHz）、3G/4G网络（700MHz-2.6GHz）、雷达（76-77GHz）、5GNR（3.3-4.9GHz、6-80GHz）、无线充电等。因此这么多天线系统，在安装时必须考虑汽车的挡风玻璃、金属壳对无线信号的衰减影响。
2.3 安全通信和隐私保护
基于车联网V2X架构，5G车联网车联网安全威胁主要包括6类：通信链路安全、数据合规性安全、访问控制安全、隐私安全以及设备安全、标识及责任安全。在通信链路环节，攻击者可能未经允许窃听通信双方的通信内容，恶意用户可能将原本需要转发的消息进行丢弃，如恶意用户将道路拥塞信息丢弃不转发，导致道路更加拥挤;还有可能攻击者伪造信息并发送给其他车辆或者车载设备，例如恶意用户发送紧急用车信息发给周边车辆，以便占用车道更快的行驶。
车联网应用依赖数据传递，恶意用户发送的错误数据会影响车联网使用，甚至造成事故。攻击者释放伪造数据，例如攻击者发送道路拥挤数据，汽车收到后寻找替代线路，使得攻击者占用道路资源。攻击者通过发送大量冗余消息堵塞通信信道以阻止重要信息到达，例如在车祸后，攻击者发送冗余消息阻断事故警告信息的传递，导致发生连环车祸。攻击者通过安装恶意代码或者通过蜂窝网络远程控制车辆，例如远程启动车辆刹车。5G车联网也面临隐私安全的威胁，攻击者越界收集车辆或者驾驶者的信息，侵犯隐私。如攻击者搜集不同时间下车辆的位置信息侵犯车辆位置隐私，非法读取窃听车辆用户数据，侵犯车辆用户驾驶习惯隐私[2]。
3 结束语
总而言之，5G离我们越来越近。而车辆网作为5G的一种应用场景，随着5G技术的快速发展而逐步成熟。在5G技术的推动下，未来的交通必将朝更加智能化、网格化方向发展，本文分析了基于5G技术联组网的优势，也客观的根据5G技术特点分析可能在组网过程中面临的挑战和威胁，这些挑战和威胁有待我们做进一步的研究。车联网的发展必将改变人类的出行方式和习惯，在不远的将来，车联网所提供的安全舒适、清洁环保而又时尚有趣的驾驶生活会给我们带来更加美好的生活体验。
参考文献
[1] 项弘禹，张欣然，朴竹颖，等.5G移动通信系统的接入网络架构[J].电信科学，2018，（8）：10-18.
[2] 董爱先，王学军.第5代移动通信技术及发展趋势[J].通信技术， 2014，47（3）：235-240.
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