一、5G車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)需求

車聯(lián)網(wǎng)的主體是車，車聯(lián)網(wǎng)的終極目標(biāo)通過智能化與網(wǎng)聯(lián)化兩條技術(shù)路徑相融合實(shí)現(xiàn)控制和信息的協(xié)同，使車輛在自身智能傳感器直接探測(cè)的基礎(chǔ)上，通過與外部節(jié)點(diǎn)的信息交互，實(shí)現(xiàn)更加全面的環(huán)境感知，從而更好地支持車輛決策和控制，并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車——智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

LTE-V2X就是提供車輛的網(wǎng)聯(lián)化通信技術(shù)，包括蜂窩通信(UU)和直接通信(PC5)兩種方式。其中蜂窩通信(UU)借助現(xiàn)有的LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持高帶寬、廣覆蓋、長(zhǎng)距離的通信連接，提供地圖下載等信息類業(yè)務(wù)。PC5模式通過終端間的直接通信，實(shí)現(xiàn)車輛與周邊車輛和路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的低時(shí)延、高可靠通信，滿足碰撞預(yù)警、緊急避讓等輔助行車安全性應(yīng)用要求。

5G時(shí)代，車聯(lián)網(wǎng)從輔助駕駛向自動(dòng)駕駛發(fā)展。PC5直通模式由于近距離分布式的通信已經(jīng)不能滿足自動(dòng)駕駛控制的要求，需要將車、路、人、網(wǎng)的信息綜合分析決策后給車發(fā)控制指令，這些信息需要通過蜂窩網(wǎng)進(jìn)行即時(shí)分發(fā)傳遞。當(dāng)自動(dòng)駕駛成為現(xiàn)實(shí)后，車的控制者駕駛員就得以解放變?yōu)槌丝停嚿铣丝涂梢栽诟咚俟飞线M(jìn)行視頻商務(wù)會(huì)議、聯(lián)網(wǎng)游戲等大帶寬、高流量應(yīng)用。因此5G的車聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展需要蜂窩網(wǎng)既能支持低時(shí)延高可靠的控制決策指令下發(fā)，又能支持大帶寬高流量的業(yè)務(wù)信息傳遞。

二、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)面臨的問題

當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：

面對(duì)5G車聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)的要求。主要體現(xiàn)在如下方面:

1)傳輸帶寬不足

5G車輛網(wǎng)的實(shí)時(shí)娛樂互動(dòng)單用戶要求M級(jí)的速率要求，當(dāng)前4G空口的帶寬有限，尤其邊緣用戶上行受限，需要采用5G的NR實(shí)現(xiàn)空口速率的100倍提升。同時(shí)單用戶的速率提升，而所有用戶數(shù)據(jù)均要通過集中的核心網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)于核心網(wǎng)的集中傳輸壓力大。

2)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延過大

5G車輛網(wǎng)自動(dòng)駕駛控制需要10ms的時(shí)延。當(dāng)前4G所有的業(yè)務(wù)需要經(jīng)過多層網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸時(shí)延大，無法滿足低時(shí)延控制指令的要求。

三、5G車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為適應(yīng)5G車聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要進(jìn)行如下圖所示的演進(jìn)。

1)核心網(wǎng)控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離

核心網(wǎng)的控制面和數(shù)據(jù)面分離，控制面仍然集中在核心層，數(shù)據(jù)面下沉到匯聚層邊緣

2)接入網(wǎng)CU和DU分離

接入網(wǎng)BBU的集中單元和分布單元分離。分布單元(DU)負(fù)責(zé)PL、MAC等實(shí)時(shí)處理，集中單元分為控制面(CU-C)和用戶面(CU-U)，分別處理用戶接入相關(guān)的RRC信令和PDCP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

5G車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心是核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)面下沉后和CU-U集中部署，形成邊緣云計(jì)算節(jié)點(diǎn)MEC。MEC的部署使得UU口數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行解析能減少車聯(lián)網(wǎng)控制數(shù)據(jù)的處理時(shí)延，同時(shí)MEC的本地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)又能減輕大容量車載娛樂數(shù)據(jù)對(duì)核心傳輸環(huán)的壓力。