不久的將來(lái)，城市街道上將隨處可見(jiàn)無(wú)人駕駛公交車的身影。要想將自動(dòng)駕駛公交車引入到公共交通系統(tǒng)中，關(guān)鍵是要開(kāi)發(fā)出能夠保障安全的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)。

雖然自動(dòng)駕駛車輛將會(huì)掀起一場(chǎng)公共交通革命，但其安全性卻飽受質(zhì)疑。為此，有人提出采用遠(yuǎn)程操控安全機(jī)制，讓駕駛員從遠(yuǎn)端監(jiān)視公交車并在必要時(shí)進(jìn)行操控。駕駛員通過(guò)監(jiān)控屏幕來(lái)查看公交車的運(yùn)行情況并在必要時(shí)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)，這樣將有助于公眾接受自動(dòng)駕駛。

遠(yuǎn)程操控對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了諸多要求，包括廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、高速率、低時(shí)延，以便操控中心與車輛之間能夠連續(xù)收發(fā)視頻流與命令。5G將為遙控系統(tǒng)帶來(lái)諸多好處，包括允許優(yōu)先配置重要服務(wù)的核心網(wǎng)切片技術(shù)以及能夠通過(guò)超低時(shí)延和波束賦形來(lái)滿足高吞吐量和大容量需求的無(wú)線接入技術(shù)等。

Scania在其位于瑞典的總部構(gòu)建了一個(gè)5G概念驗(yàn)證測(cè)試網(wǎng)，專用于從車輛操控中心遙控公交車。該網(wǎng)絡(luò)聚焦兩個(gè)重要方面：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的整體響應(yīng)時(shí)間以及配置優(yōu)先網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所需的自動(dòng)化工具。[1]

測(cè)試期間，一名遠(yuǎn)程駕駛員駕駛公交車在測(cè)試軌道上行駛并往返于停車場(chǎng)之間。公交車中的傳感器數(shù)據(jù)（包括高清視頻流）將借助LTE無(wú)線接入技術(shù)，通過(guò)5G演進(jìn)核心網(wǎng)傳輸?shù)竭b控中心。測(cè)試臺(tái)具有自動(dòng)服務(wù)訂購(gòu)和開(kāi)通功能，允許設(shè)置或取消網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)先分配給遠(yuǎn)程監(jiān)視與操控系統(tǒng)。

隔離并測(cè)量影響系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的因素

主要目標(biāo)是隔離并測(cè)量影響遙控系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的各類因素，包括網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。響應(yīng)時(shí)間以毫（ms）為單位進(jìn)行測(cè)量，例如，從遠(yuǎn)程駕駛員發(fā)現(xiàn)道路上的障礙物并遙控剎車之刻起，到駕駛員通過(guò)視頻看到操縱結(jié)果（公交車減速）之刻止，中間經(jīng)過(guò)的這段時(shí)間。Scania在測(cè)試期間所測(cè)得的系統(tǒng)總響應(yīng)時(shí)間大約是185毫秒。影響響應(yīng)時(shí)間及其波動(dòng)的最重要的因素是機(jī)械時(shí)延（控制公交車的物理致動(dòng)器），其次是視頻處理時(shí)延，最后是網(wǎng)絡(luò)時(shí)延（往返時(shí)延 RTT）。

網(wǎng)絡(luò)RTT在測(cè)試期間基本保持在50毫秒以下，盡管某些測(cè)試路段因障礙物問(wèn)題而高于該值。此外，公司還測(cè)量了對(duì)遙控至關(guān)重要的上行鏈路吞吐量。在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)良好的區(qū)域內(nèi)，上行鏈路吞吐量在10-20Mbps之間。

　　縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

目前，正在改進(jìn)影響系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的各個(gè)方面，現(xiàn)已通過(guò)5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)顯著縮短了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，將網(wǎng)絡(luò)RTT降至4毫秒以下，并通過(guò)采用最先進(jìn)的編解碼器和自適應(yīng)流傳輸機(jī)制不斷縮短視頻編解碼造成的延遲。機(jī)械時(shí)延也會(huì)隨著為自動(dòng)駕駛車型的出現(xiàn)而降低，畢竟現(xiàn)有的測(cè)試車輛都是由普通車型改造的。

自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)先級(jí)分配

車輛遠(yuǎn)程操控中心必須能在需要操控車輛時(shí)通過(guò)移動(dòng)電信運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)訂購(gòu)API得到優(yōu)先分配的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。在測(cè)試床中，使用了基于開(kāi)放移動(dòng)聯(lián)盟候選標(biāo)準(zhǔn)的接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)先級(jí)分配。

技術(shù)發(fā)展正在支持自助服務(wù)門戶的實(shí)現(xiàn)，使得公交公司等網(wǎng)絡(luò)客戶能夠自行規(guī)定服務(wù)質(zhì)量（QoS）需求；例如為40輛公交車優(yōu)先分配4K視頻流量。此時(shí)，軟件將能把該要求轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)先級(jí)分配指令。

研究概念車

除了Scania的項(xiàng)目，愛(ài)立信還在2017年巴展上演示了如何遠(yuǎn)程操控由瑞典皇家理工學(xué)院聯(lián)合交通研究室定制開(kāi)發(fā)和構(gòu)建的研究概念車（RCV）。本次演示所使用的5G無(wú)線測(cè)試床采用15GHz載波頻率，可為在同一小區(qū)內(nèi)遙控多臺(tái)車輛提供足夠帶寬。本次演示采用波束賦形技術(shù)在15GHz載頻上交付吞吐量；也就是說(shuō)，跟蹤移動(dòng)車輛，集中無(wú)線資源以取得最佳效果。5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致RTT降至小于4毫秒。

遙控公交車和研究概念車的出現(xiàn)正在推動(dòng)安全的自主車輛成為現(xiàn)實(shí)。此外，從這些活動(dòng)中獲得的經(jīng)驗(yàn)也可應(yīng)用到需要高上行鏈路吞吐量、低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和自動(dòng)服務(wù)配置的其他工業(yè)用例之中。

　　測(cè)試床和測(cè)試方法

1．測(cè)試床網(wǎng)絡(luò)

Scania測(cè)試床網(wǎng)絡(luò)使用頻段40（2.3GHz TDD）上的LTE無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)為公交車提供數(shù)據(jù)連接，并在遠(yuǎn)程操控公交車與網(wǎng)絡(luò)配置系統(tǒng)之間測(cè)量吞吐量和RTT。RTT是指數(shù)據(jù)沿著無(wú)線和網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑（同時(shí)包括上行鏈路和下行鏈路）從遠(yuǎn)程操控中心傳輸?shù)杰囕v、再?gòu)能囕v返回至遠(yuǎn)程操控中心所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。RTT測(cè)量結(jié)果每秒收集1次，因此，這次測(cè)試共從測(cè)試軌道的不同區(qū)域收集到數(shù)百個(gè)測(cè)量值。

2．視頻鏈路

公交車前面的單攝像頭需要8Mbps的上行鏈路吞吐量才能從公交車向操控中心傳輸每秒60幀的1080p視頻流。工業(yè)化解決方案中將包括用于從公交車的前面、后面和側(cè)面捕獲視頻的攝像頭，按當(dāng)前的編解碼器大約需要24Mbps帶寬。視頻延遲的測(cè)量工具是兩個(gè)GPS同步時(shí)鐘。每個(gè)時(shí)鐘均通過(guò)一行LED以二進(jìn)制格式來(lái)顯示時(shí)間，精確度可在一毫秒之內(nèi)。其中一個(gè)時(shí)鐘安裝在公交車內(nèi)，攝像頭可以拍到，另一個(gè)則與控制中心的視頻顯示器相連接。以一秒為時(shí)間間隔對(duì)兩個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行拍照，二者間的時(shí)差即為測(cè)得的高精準(zhǔn)視頻時(shí)延。

3．機(jī)械控制

經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的設(shè)備可將遠(yuǎn)程操控時(shí)延縮短到1毫秒以下，并顯著縮短包括機(jī)械控制在內(nèi)的車輛延遲。

4．自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)優(yōu)先級(jí)配置

云托管應(yīng)用功能（AF）可在車輛與5G演進(jìn)分組核心網(wǎng)（EPC）之間動(dòng)態(tài)建立具有指定時(shí)延級(jí)別和吞吐量保證等特定服務(wù)質(zhì)量屬性的虛擬連接。這項(xiàng)應(yīng)用功能可通過(guò)API對(duì)第三方安全地開(kāi)放。在這里描述的用例中，測(cè)試床正是使用這個(gè)API為需要遠(yuǎn)程操控員提供幫助的車輛設(shè)置了優(yōu)先虛擬連接。