摘 要

目前两个强大的技术趋势，一个在移动通信行业，另一个在汽车行业，正在交织在一起，并将共同为即将到来的智能交通系统（ITS）和未来驾驶的可靠性提供新的能力和功能。5G，下一代移动通信技术，在减少延迟，提高可靠性和更高性能方面提高性能高移动性和连接密度下的吞吐量等方面都有了显著的提升。未来的车辆可以被视为一个功能强大的移动设备，配备各种传感器（摄像头，雷达，超声等），具有足够的计算资源，以支持广泛的汽车服务。与此同时，车辆的自动化程度也在增加，通过一些中间步骤，最终将在没有人为干预的情况下实现全自动驾驶。沿着这条道路，交互量增加，无论是在车辆之间还是在车辆和其他道路使用者之间，以及越来越智能的道路基础设施。因此，通过基于传感器的5G通信技术，下一代vehicle-to-X通讯系统将不仅仅实现技术的突破，包括了交通效率、安全性、环保性和驾驶体验上的提高，更有可能以通用技术的作用影响市场的运作。所以论文的主要目的是：研究在5G技术即将投入运营的背景下，通过对5G技术的分析，结合汽车V2X应用场景，分析5G通讯技术对未来V2X技术发展，市场应用的影响和推动。

首先，概述了课题的研究背景和研究工作。在整理了前人的研究基础上，对V2X系统进行了详细的研究。通过对国内外的研究简要分析了V2X系统的概述与发展，重点介绍了V2X系统中的关键技术问题，引进了对新一代通信技术的联系和要求。

其次，针对5G通讯技术中的多个技术创新，包括了毫米波、MIMO多天线技术等进行深入的研究。定义了三个为V2X系统下的服务，即Xmbb、mMTC、uMTC，实现了通信的更高可靠性、更高速率以及更低时延，为未来的V2X智能交通系统提供了更多的可能。

最后，综合分析了5G通讯技术对V2X系统的影响。一方面，V2X系统能够实现的技术目标，包括了在交通安全技术、无人驾驶技术以及智能交通技术等多方面的突破。另一方面，能够极大推动了汽车产业乃至整个市场经济，主要包括了对市场竞争和商业模式的影响。

关键词：5G技术；V2X技术；智能交通

Abstract

At present, two powerful technological trends, one in the mobile communication industry and the other in the automotive industry, are intertwining and will together provide new capabilities and functions for the upcoming Intelligent Transportation System (ITS) and future driving reliability. 5G, the next generation mobile communication technology, has significantly improved in terms of reducing latency, improving reliability and higher performance, improving mobility and throughput under connection density. Future vehicles can be seen as a powerful mobile device equipped with sensors (cameras, radar, ultrasound, etc.) with sufficient computing resources to support a wide range of automotive services. At the same time, the degree of automation of vehicles is also increasing, through some intermediate steps, eventually will be achieved without human intervention in the case of full-automatic driving. Along this road, interaction increases, whether between vehicles or between vehicles and other road users, as well as increasingly intelligent road infrastructure. Therefore, through 5G communication technology based on sensors, the next generation vehicle-to-X communication system will not only achieve technological breakthroughs, including the improvement of traffic efficiency, safety, environmental protection and driving experience, but also be more likely to affect the operation of the market with the role of general technology. So the main purpose of this paper is to study the influence and promotion of 5G communication technology on the future development of V2X technology and market application through the analysis of 5G technology and the application scenario of V2X automobile.

Firstly, the research background and work of the subject are summarized. Based on the previous research, the V2X system is studied in detail. This paper briefly analyses the overview and development of V2X system through the research at home and abroad, focuses on the key technical problems in V2X system, and introduces the connection and requirements of new generation communication technology.

Secondly, many technological innovations in 5G communication technology, including millimeter wave and MIMO multi-antenna technology, are studied in depth. Three services under V2X system, namely Xmbb, mMTC and uMTC, are defined to achieve higher reliability, higher speed and lower delay of communication, which provides more possibilities for future V2X intelligent transportation system.

Finally, the influence of 5G communication technology on V2X system is analyzed comprehensively. On the one hand, V2X system can achieve technical goals, including breakthroughs in traffic safety technology, unmanned driving technology and intelligent transportation technology. On the other hand, it can greatly promote the automobile industry and even the whole market economy, including the impact on market competition and business model.

Key words: 5G technology;V2X technology;intelligent transportation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 论文研究背景与意义 1

1.2 论文创新点 2

1.3 论文主要研究工作 2

1.4 论文结构安排 2

第2章 V2X技术概述 4

2.1 V2X的概述与发展 4

2.1.1 V2X的定义和目标 4

2.1.2 技术标准DSRC和C-V2X 5

2.1.3 标准的发展三个阶段 6

2.2 V2X发展中的关键技术问题和瓶颈 7

2.2.1 时延性的技术问题 8

2.2.2 移动性的技术问题 8

2.2.3 可靠性的技术问题 8

2.2.4 安全性的技术问题 9

2.3 V2X与通信技术之间的关系及对通信技术的要求 10

2.3.1 基于IEEE 802.11p的通信标准 10

2.3.2 三个服务 12

2.4 本章小结 13

第3章 从4G到5G，通信技术的突破与发展 14

3.1 移动通信系统的概述和发展 14

3.2 5G技术的性能和技术特点 15

3.2.1 5G技术的性能 15

3.2.2 5G的技术特点 16

3.3 5G的六个创新技术 16

3.3.1 毫米波 16

3.3.2 微基站 17

3.3.3 大规模MIMO 17

3.3.4 网络切片 18

3.3.5 移动边缘计算 19

3.3.6 设备到设备 19

3.4 5G技术对于V2X通信环境的影响和冲击 20

3.4.1 发展不均衡 20

3.4.2 标准的整合 20

3.4.3 隐私安全性 20

3.5 本章小结 21

第4章 5G技术对V2X系统的技术影响 22

4.1 对交通安全技术的影响 22

4.2 对无人驾驶技术的影响 23

4.3 对智能交通技术的影响 25

4.4 本章小结 26

第5章 5G技术对V2X系统的未来市场影响 28

5.1 对经济的影响 28

5.2 对行业活力的影响 29

5.2.1 对汽车行业的影响 29

5.2.2 对5G行业的影响 30

5.3 对营销模式的改变 31

5.4 本章小结 32

第6章 结论和展望 33

6.1 论文工作总结 33

6.2 下一步工作展望 33

参考文献 35

附录A 缩略语对照表 36

致 谢 37

绪论

面对整个工业社会的剧烈发展，尤其在汽车行业和移动通信行业方面，来自行业的商业巨头以及学术界上的学者们都积极寻找着跨行业之间的融合和发展。在未来，5G与智能汽车之间的结合为必然的趋势。

论文研究背景与意义

一方面，汽车行业正在经历关键的技术转型，越来越多的车辆连接到互联网上并向更高的方向发展自动化水平。为了应对日益复杂的道路情况，自动化车辆将不仅要依靠自己的传感器，还要依赖其他车辆、其他的所有可联网的事物，并且需要相互合作。这些趋势构成了对基础通信系统的重大挑战，因为信息必须在极短的时间内可靠地到达确定目的地，显然这已经超出当前的无线范围技术的能力范围（4G通信技术）。然而，5G，下一代移动通信技术极有可能迎接这个挑战。在减少延迟，提高可靠性和更高性能方面提高信息的高移动性和高吞吐量。可以预见未来的车辆可以被视为一个功能强大的移动设备，配备各种传感器（摄像头，雷达，超声等），具有足够的计算资源，依靠更强大的通信技术来支持广泛的汽车服务。

另一方面，移动通信行业在过去25年中已经连接了超过50亿人，手机已经成为我们日常生活的一部分。无线连接的下一步是连接所有类型的设备，到2021年预计总共有280亿个连接设备。许多国内外的来自汽车行业和移动通信行业的集团都在努力在汽车和和移动通信领域的交叉点开发技术，以支持快速和成功的道路，实现更安全，更有效的未来驾驶。

本文的研究意义：

1. 国内对于5G V2X的研究与运用虽然起步较晚，但在华为、中兴、大唐等企业的努力之下，已经发展到了能够与欧美国家的企业进行一定的竞争。事实上，V2X的两个技术标准中DSRC和LTE-V2X早期在欧美两个军营争的不分伯仲，中国也紧跟其后，许多国企对于5G的发展虽然有了很大的进步，其中也包括了多项技术创新，如毫米波、MIMO多天线技术、微基站和移动基站技术、网络切片技术、MEC以及D2D技术等都能够实现以往的车载通信无法实现的高可靠性、低时延性和高安全性，使得下一代的车载通信系统V2X逐步向智能交通系统发展，但是对于这方面的研究的深度仍然有待提升，本研究对于下一代的智能交通系统的发展具有一定的指导意义。
2. 5G V2X的不断发展不仅能够促进智能交通的发展，使未来的交通成为移动的服务，更能够作为通用技术的地位来促进整个市场的变化，包括了对汽车行业、互补行业以及其他的行业的经济影响以及对未来的营销模式的改变。这对未来的中国的经济发展更是提供了一个机遇和挑战。本研究对于未来的5G技术在智能交通系统的发展具有一定的理论或现实意义。

论文创新点

本文的主要创新点：

1. 系统分析了5G条件下V2X的应用与发展，对5G的多项技术创新和V2X的通信网络架构作了较为深入的分析，提出了5G技术对未来的智能交通系统的技术和市场方面的积极作用。
2. 通过对5G技术性能特点的分析和智能交通发展需求的分析，结合V2X的几个应用场景，对于智能交通系统可能出现的通信标准化问题、安全性问题进行了阐述。
3. 分析5G技术的多个创新并能服务于V2X系统的发展，同时对5G技术以及V2X系统的发展的不足进行了阐述。

论文主要研究工作

本文主要研究5G通讯技术实现的多个技术创新，包括了毫米波、MIMO多天线技术等，定义了三个为V2X系统下的服务，即Xmbb、mMTC、uMTC，实现了通信的更高可靠性、更高速率以及更低时延，为未来的V2X智能交通系统提供了更多的可能。其中，V2X系统中多个运用场景如交通安全技术、无人驾驶等将更有机会得以实现。最后，深入探析了对于汽车产业乃至整个市场经济的影响和推动，主要对市场竞争和商业模式的影响。具体研究内容分述如下：

研究点一：研究5G技术相对于4G技术的发展和创新对V2X系统的技术影响。5G相对于以往的通信技术来说有了很大的进步，其中也包括了多项技术创新，如毫米波、MIMO多天线技术、微基站和移动基站技术、网络切片技术、MEC以及D2D技术等。这些创新技术的实现能够促进以往的车载通信无法实现的高可靠性、低时延性和高安全性，使得下一代的车载通信系统V2X逐步向智能交通系统发展，主要包括了三个方面：交通安全技术方面、无人驾驶技术方面和智能交通技术方面。

研究点二：研究5G技术相对于4G技术的发展和创新对V2X系统的市场经济的影响。5G V2X的不断发展不仅能够促进智能交通的发展，使未来的交通成为移动的服务来改变了未来的营销模式，更能够作为通用技术的地位来促进整个市场的变化，包括了对汽车行业、互补行业以及其他的行业的经济影响。

论文结构安排

论文的结构安排如下：

第一部分主要论述了5G V2X系统的研究背景、研究目标以及本文的创新点。

第二部分主要论述了V2X系统的相关概念、发展和主要技术。首先介绍了V2X系统的定义和发展，然后在广泛参阅相关文献资料的基础之上，总结了V2X系统中的技术要求问题，最后引出与通信技术之间的关系。

第三部分主要介绍了5G通讯技术的相关概念与研究综述，包括了对5G技术的多项技术，如MIMO技术、网络切片技术等。同时还叙述了5G技术可能存在的问题。

第四部分主要阐述了5G通讯技术对V2X系统的技术影响，包括了在交通安全技术、无人驾驶技术和智能交通技术三个方面的影响。

第五部分主要阐述了5G通讯技术对V2X系统的未来市场的影响，包括了在经济方面、不同行业之间以及对营销模式的影响。

第六部分为全文的总结与展望。

V2X技术概述

随着V2X的概念在2018年被高通Qualcomm高级总监提出后，车联万物的概念迅速风靡全球，来自各个行业的研究不断推陈出现。

V2X的概述与发展

V2X的定义和目标

V2X（Vehicle-to-everything）通信是将信息从车辆传递到可能影响车辆的任何实体，反之亦然。如图 2.1所示，它是一种车载通信系统，主要包含四个更具体类型的通信，如V2V（Vehicle-to-Vehicle车辆到车辆）、V2I（Vehicle-to-Infrastructure车辆到基础设施）、V2N（Vehicle-to-Internet车辆到网络）和V2P（Vehicle-to-Pedestrian车辆到行人）[^[1]]。

V2V是指通过车载终端之间的车辆之间的通信。车辆终端可以实时获取周围车辆的速度、位置和驾驶情况等信息，车辆还可以形成实时交换文本、图片和视频的交互平台。因此，车辆可实现碰撞前和碰撞后的警告、接收实时路况、和排队等。故V2V通信主要用于避免交通事故和提供车辆监督管理。

图 2.1 V2X系统