無人駕駛（即自動駕駛）是人類的下一個十年計劃。要實現這一夢想，需要一種獨特的技術組合來克服自動駕駛的首要挑戰。
完美的組合
自動駕駛汽車 （AV） 需要實時處理大量信息。例如，為了避免碰撞、檢測障礙物和行人，以及通知免費停車位，車輛需要與城市基礎設施（例如紅綠燈、公共安全系統）、霧 / 云服務提供商甚至汽車制造商之間交換大量元數據。據英特爾統計，一輛這樣的汽車每天需要處理的數據量將高達 3.9TB，相當于 2666 名網民每日的數據使用量。超聲波、雷達、全球定位系統、攝像頭和信息娛樂系統等汽車部件都是導致這一數據激增的因素。
為確保車對車 （V2V）、車對基礎設施 （V2I）、車對網絡 （V2N） 以及車對行人（V2P） 等統稱為車聯網 （V2X） 技術實現安全且可擴展的數據交換，以電氣與電子工程師學會以及美國交通運輸部為主的組織制定了新的標準。
但是，僅靠 V2X 標準是不夠的。為了讓車輛在不破壞道路安全的情況下實時做出復雜、自主的決策，V2X 系統必須配備一個移動通信生態系統，其速度和數據處理能力能夠與人類的反應相匹配。近年來報道的涉及自動駕駛道路測試的事故進一步強調了這一要求，為此第三代合作伙伴計劃 （3GPP） 制定了 5G 無線標準。
5G 如何融入到 V2X 用例中
AV 的共同特征是能連續感知觀察到的環境，從而實時選擇行駛路線。在帶寬受限的無線電環境中，它們必須能夠處理高水平的噪聲和干擾以及外部實體的高動態配置。要支持 V2X 用例，僅提高數據吞吐量是無法滿足需求的。此外，網絡基礎設施還必須能提供高可靠的低延遲網絡，并在不同通信范圍內確保數據安全。
以下常見 V2X 用例的實現將最終引領汽車步入完全互聯的自動化時代：
協同覺察（例如，應急車輛警示）；
協同感知（交換原始感知據）；
協同操控（在變道、排隊、交叉口控制等方面協調車輛行駛路線）；
通知弱勢道路使用者，即行人、騎自行車者等；
交通運輸效率（動態更新路線、地圖等）
為了支持這些用例，可能需要一種以上的無線技術，例如，設備之間的短程直接通信（V2V、V2I 和 V2P），而不通過網絡進行調度。采用 3GPP Release 12/13 LTE 鄰近服務技術的設備間接口可用于以超低延遲在相鄰車輛之間可靠地傳輸大量數據。對于車對網絡 （V2N） 通信，不僅需要傳統的蜂窩云服務，還需借助于新型 5G 無線技術。
連通性和網絡性能
大規模的數據和設備是自動駕駛時代的最大挑戰。與 4G/LTE 相比，5G 每單位面積的帶寬提高了 1000 倍、流量提高了 1 萬倍，每單位面積的連接設備數也增加了 100 倍。采用毫米波的 5G 小基站技術具有更高的頻譜效率，這對于帶寬受限的 V2X 環境來說是一大優勢。
可靠性
5G 承諾可以實現>1 毫秒的超低延遲，可滿足任務關鍵型 V2X 用例的可靠性期望。相對而言，無線數據更容易被攔截，也更容易受到中間人攻擊。5G 有望通過包括相互認證、本地安全元件、傳輸層安全、99.999%的網絡可用性以及固件空中更新來提高 5G 電子產品的安全性。
網絡切片
就像虛擬化硬件平臺上的虛擬機一樣，5G 的網絡切片功能可以讓不同供應商通過同一基礎設施提供不同類別的汽車服務。例如，它將允許電信運營商、道路運營商和汽車制造商在同一個 5G 基礎設施上為車輛及其乘客提供不同的服務。
5G V2X 的要求及設計注意事項
為了連接車輛和后端基礎設施，5G V2X 應用對通信系統提出了新的設計要求，因此在 3GPP Release 16 中制定了 5G V2X 規范。
3GPP 和 5G 汽車協會等行業論壇已經確定了 5G V2X 系統在延遲、可靠性和數據速率方面的特定于用例的性能要求。3GPP 確定了 5G V2X 的以下五類要求：
常規用途：適用于所有 V2X 場景的互聯、通信相關要求
車輛排隊：以超小間距緩慢行駛的車輛
高級駕駛：半自動或全自動駕駛
擴展傳感器：所有支持 V2X 的設備和網絡元件間的信息交換
遠程駕駛：由駕駛員遠程操縱（例如，在危險環境下）
需要注意的是，5G V2X 系統的要求取決于用例場景（圖 1）。與緊急情況下的協同操控相比，常規變道操作對延遲和可靠性的要求要少得多。
圖 1：該圖顯示了 3GPP 指南中定義的 V2X 對 5G 延遲和數據速率的要求，并會根據汽車原始設備制造商的輸入進行微調（來源：arxiv.org 網站上的 Use Cases, Requirements, and Design Considerations for 5G/ V2X）
結論
AV 實質上是移動的數據中心；它們嚴重依賴邊緣計算能力。要通過高級 Wi-Fi 連接傳輸自動駕駛汽車一周的數據，大概需要 230 天的時間。因此， 用于新的無線電和天線架構的產品和應用特定集成電路處理技術方面的顛覆性創新，對于支持 5G V2X 來說至關重要。