天天看點

C-V2X

C-V2X概述

1. C-V2X内涵

2. C-V2X典型場景及應用

2.1 資訊服務典型應用場景

2.2 交通安全典型應用場景

2.3 交通效率典型應用場景

2.4 自動駕駛典型應用場景

3. C-V2X關鍵技術

3.1 PC5接口關鍵技術

3.1.1 實體層結構進行增強,以便支援更高的速度

3.1.2 支援全球衛星導航系統同步

3.1.3 更加高效的資源配置設定機制以及擁塞控制機制

3.2 Uu接口關鍵技術

3.2.1 上下行傳輸增強

3.2.2 多接入邊緣計算研究

4. C-V2X标準化

(1)LTE-V2X标準進展

(2)LTE-eV2X标準進展

(3)5G-V2X标準進展

我國C-V2X發展基礎與現狀

1. 我國C-V2X應用

1.1 C-V2X業務應用發展路線

1.2 業務應用優先級調研分析

1.3 業務演進展望

(1)資訊服務業務

(2)安全出行業務

(3)交通效率業務

(4)協同服務業務

2.我國C-V2X标準

3.我國C-V2X産業地圖

3.1 産業鍊組成

3.2 産業發展現狀

4.我國C-V2X産業發展路徑

4.1 C-V2X商用路标

4.2 C-V2X産業商用部署面臨的主要問題

4.3産業實施路線

4.3.1通過技術試驗,推動産業成熟

4.3.1.1技術試驗分階段開展

4.3.1.2C-V2X産業商用推進方式

4.3.2C-V2X産業商用推進路線

5.我國C-V2X應用示範

5.1國家級應用測試基地/試點示範區

5.1.1國家智能網聯汽車(上海)試點示範區

5.1.2無錫國家智能交通綜合測試基地及車聯網應用示範區

5.1.3重慶(i-VISTA)智能汽車內建系統試驗示範區

5.1.4國家智能汽車與智慧交通(京冀)示範區

5.1.5國家智能網聯汽車應用(北方)示範基地

5.1.6浙江智能汽車與智慧交通示範區

5.1.7湖北智能汽車與智慧交通示範區

5.2企業或地方自建/商業營運項目

我國C-V2X産業發展倡議

1. 協同建構C-V2X技術應用推廣的産業發展環境

2.盡早規劃和配置設定C-V2X專用頻段

3.協同開展LTE-V2X測試評估體系的建立

4.建立健全安全保障體系

車 用 無 線 通 信 技 術 ( V e h i c l e t o Everything, V2X)是将車輛與一切事物相連接配接的新一代資訊通信技術,其中V代表車輛,X代表任何與車互動資訊的對象,目前X主要包含車、人、交通路側基礎設施和網絡。

V2X互動的資訊模式包括:車與車之間(Vehicle to Vehicle,V2V)、車與路之間(Vehicle to Infrastructure,V2I)、車與人之間(Vehicle to Pedestrian, V2P)、車與網絡之間(Vehicle to Network, V2N)的互動,如圖1.1所示。

C-V2X

V2V是指通過車載終端進行車輛間的通信。

車載終端可以實時擷取周圍車輛的車速、位置、行車情況等資訊,車輛間也可以構成一個互動的平台,實時交換文字、圖檔和視訊等資訊。

V2V通信主要應用于避免或減少交通事故、車輛監督管理等。

V2I是指車載裝置與路側基礎設施(如紅綠燈、交通攝像頭、路側單元等)進行通信,路側基礎設施也可以擷取附近區域車輛的資訊并釋出各種實時資訊。

V2I通信主要應用于實時資訊服務、車輛監控管理、不停車收費等。

V2P是指弱勢交通群體(包括行人、騎行者等)使用使用者裝置(如手機、筆記本電腦等)與車載裝置進行通信。

V2P通信主要應用于避免或減少交通事故、資訊服務等。

V2N是指車載裝置通過接入網/核心網與雲平台連接配接,雲平台與車輛之間進行資料互動,并對擷取的資料進行存儲和處理,提供車輛所需要的各類應用服務。

V2N通信主要應用于車輛導航、車輛遠端監控、緊急救援、資訊娛樂服務等。

是以,V2X将“人、車、路、雲”等交通參與要素有機地聯系在一起,不僅可以支撐車輛獲得比單車感覺更多的資訊,促進自動駕駛技術創新和應用;還有利于建構一個智慧的交通體系,促進汽車和交通服務的新模式新業态發展,對提高交通效率、節省資源、減少污染、降低事故發生率、改善交通管理具有重要意義。

C-V2X中的C是指蜂窩(Cellular),它是基于3G/4G/5G等蜂窩網通信技術演進形成的車用無線通信技術,包含了兩種通信接口:一種是車、人、路之間的短距離直接通信接口(PC5),另一種是終端和基站之間的通信接口(Uu),可實作長距離和更大範圍的可靠通信。C-V2X是基于3GPP全球統一标準的通信技術,包含LTE-V2X和5G-V2X,從技術演進角度講,LTE-V2X支援向5G-V2X平滑演進。

借助于人、車、路、雲平台之間的全方位連接配接和高效資訊互動。

C-V2X目前正從資訊服務類應用向交通安全和效率類應用發展,并将逐漸向支援實作自動駕駛的協同服務類應用演進。

C-V2X典型的應用場景舉例如下:

資訊服務是提高車主駕車體驗的重要應用場景,是C-V2X應用場景的重要組成部分。

典型的資訊服務應用場景包括緊急呼叫業務等。

緊急呼叫業務是指當車輛出現緊急情況時(如安全氣囊引爆或側翻等),車輛能自動或手動通過網絡發起緊急救助,并對外提供基礎的資料資訊,包括車輛類型、交通事故時間地點等。

服務提供方可以是政府緊急救助中心、營運商緊急救助中心或第三方緊急救助中心等。該場景需要車輛具備V2X通信的能力,能與網絡建立通信聯系。

交通安全是C-V2X最重要的應用場景之一,對于避免交通事故、降低事故帶來的生命财産損失有十分重要的意義。

典型的交通安全應用場景包括交叉路口碰撞預警等。

交叉路口碰撞預警是指,在交叉路口,車輛探測到與側向行駛的車輛有碰撞風險時,通過預警聲音或影像提醒駕駛員以避免碰撞。該場景下車輛需要具備廣播和接收V2X消息的能力。

交通效率是C-V2X的重要應用場景,同時也是智慧交通的重要組成部分。對于緩解城市交通擁堵、節能減排具有十分重要的意義。

典型的交通效率應用場景包括車速引導等。

車速引導是指路邊單元(RSU)收集交通燈、信号燈的配時資訊,并将信号燈目前所處狀态及目前狀态剩餘時間等資訊廣播給周圍車輛。

車輛收到該資訊後,結合目前車速、位置等資訊,計算出建議行駛速度,并向車主進行提示,以提高車輛不停車通過交叉口的可能性。該場景需要RSU具備收集交通信号燈資訊,并向車輛廣播V2X消息的能力,周邊車輛具備收發V2X消息的能力。

與現有的攝像頭視訊識别、毫米波雷達、雷射雷達類似,V2X是獲得其他車輛、行人運動狀态(車速、刹車、變道)的另一種資訊互動手段,并且不容易受到天氣、障礙物以及距離等因素的影響。同時,V2X也有助于為自動駕駛的産業化發展建構一個共享分時租賃、車路人雲協同的綜合服務體系。

目前,典型的自動駕駛應用場景包括車輛編隊行駛、遠端遙控駕駛等。

車輛編隊行駛是指頭車為有人駕駛車輛或自主式自動駕駛車輛,後車通過V2X通信與頭車保持實時資訊互動,在一定的速度下實作一定工廠中的房間距的多車穩定跟車,具備車道保持與跟蹤、協作式自适應巡航、協作式緊急制動、協作式換道提醒、出入編隊等多種應用功能。

遠端遙控駕駛是指駕駛員通過駕駛操控台遠端操作車輛行駛。搭載在車輛上的攝像頭、雷達等,通過5G網絡大帶寬将多路感覺資訊實時傳達到遠端駕駛操控台;駕駛員對于車輛方向盤、油門和刹車的操控信号,通過5G網絡的低延遲時間高可靠實時傳達到車輛上,輕松準确的對車輛進行前進、加速、刹車、轉彎、後退等駕駛操作。

C-V2X可支援的工作場景既包括有蜂窩網絡覆寫的場景,也包括沒有蜂窩網絡部署的場景。落實到具體的通信技術而言,C-V2X可提供兩種通信接口(如圖1.2所示),分别稱為Uu接口(蜂窩通信接口)和PC5接口(直連通信接口)。

當支援C-V2X的終端裝置(如車載終端,智能手機,路側單元等)處于蜂窩網絡覆寫内時,可在蜂窩網絡的控制下使用Uu接口;無論是否有網絡覆寫,均可以采用PC5接口進行V2X通信。C-V2X将Uu接口和PC5接口相結合,彼此互相支撐,共同用于V2X業務傳輸,形成有效的備援來保障通信可靠性。

C-V2X

C-V2X在PC5接口上的機制設計是以LTE-D2D技術為基礎,為支援V2X消息(特别是車輛之間的消息)廣播、交換快速變化的動态資訊(例如位置、速度、行駛方向等),以及包括車輛編隊行駛、傳感器共享在内的未來更先進的自動駕駛應用,在多方面進行了增強設計,主要包括:

為了在高頻段下支援高達500公裡/小時的相對移動速度,解決高多普勒頻率擴充以及信道快速時變的問題,C-V2X對實體層結構進行了增強。

為保證通信性能,C-V2X的接收機和發射機需要在通信過程中保持互相同步。C-V2X可支援包括全球衛星導航系統(GNSS)、基站和車輛在内多種同步源類型,通信終端可通過網絡控制或調取預配置資訊等方式獲得最優同步源,以盡可能實作全網同步。C-V2X還支援最優同源的動态維護,使得終端可及時選取到優先級更高的同步源進行時鐘同步。

作為C-V2X的核心關鍵技術,PC5接口支援排程式的資源配置設定方式(Mode-3)和終端自主式的資源配置設定方式(Mode-4)。此外,C-V2X還支援集中式和分布式相結合的擁塞控制機制,這種機制可以顯著提升高密場景下接入系統的使用者數。

為了更好的比對V2X的業務特性,C-V2X在Uu空口上主要對以下方面進行了功能增強:

上行傳輸支援基于業務特性的多路半靜态排程,在保證業務傳輸高可靠性的需求的前提下可大幅縮減上行排程時延。下行傳輸針對V2X業務的局部通信特性,支援小範圍的廣播,支援低延時的單小區點到多點傳輸(SC-PTM)和多點傳播/多點傳播單頻網絡(MBSFN)。此外,LTE-V2X支援核心網元本地化部署,并且針對V2X業務特性定義了專用服務品質(QoS)參數來保證業務傳輸性能。

針對具備超低延遲時間超高可靠性傳輸需求的車聯網業務(如自動駕駛、實時高清地圖下載下傳等),C-V2X可以采用多接入邊緣計算(MEC)技術。目前,标準組織ETSI和3GPP都将其作為重點項目,針對MEC整體架構、使用者面選擇、業務分流、移動性和業務連續性以及網絡能力開放等關鍵方面進行研究。

作為LTE平台向垂直行業新業務的延伸,3GPP為車輛通信的增強進行了标準研究和開發。目前,C-V2X的标準化可以分為3個階段,如圖1.3所示。支援LTE-V2X的3GPP R14版本标準已于2017年正式釋出;支援LTE-V2X增強(LTE-eV2X)的3GPP R15版本标準于2018年6月正式完成;支援5G-V2X的3GPP R16+版本标準宣布于2018年6月啟動研究,将與LTE-V2X/LTE-eV2X形成互補關系。

C-V2X

目前,3GPP已經完成R14版本LTE-V2X相關标準化工作,主要包括業務需求、系統架構、空口技術和安全研究四個方面。

業務需求方面,目前已經定義了包含車與車、車與路、車與人以及車與雲平台的27個用例和LTE-V2X支援的業務要求,并給出了7種典型場景的性能要求。系統架構方面,目前已經确定了在PC5接口的Prose和Uu接口的LTE蜂窩通信的架構基礎上增強支援V2X業務,并明确增強架構至少要支援采用PC5傳輸的V2X業務和采用LTE-Uu的V2X業務。空口技術方面,目前已經明确了PC5接口的信道結構、同步過程、資源配置設定、同載波和相鄰載波間的PC5和Uu接口共存、無線資源控制(RRC)信令和相關的射頻名額及性能要求等,并且研究了如何通過增強Uu傳輸與PC5傳輸來支援基于LTE的V2X業務。安全方面,目前已經完成了支援V2X業務的LTE架構增強的安全方面研究。

LTE-eV2X是指支援V2X進階業務場景的增強型技術研究階段(R15)。目标在保持與R14後向相容性要求下,進一步提升V2X直通模式的可靠性、資料速率和時延性能,以部分滿足V2X進階業務需求。

标準TS22.886中已經定義了25個用例共計 5 大 類 增 強 的 V 2 X 業 務 需 求 , 包 括 基 本 需 求、車輛編隊行駛、半/全自動駕駛、傳感器資訊互動和遠端駕駛。目前正在進行的“3GPP V2X第二階段标準研究”主要包括了載波聚合、發送分集、高階調制、資源池共享及減少時延、縮短傳輸間隔(TTI)的可行性及增益等增強技術。

該階段是指基于5G NR的技術研究階段(R16+),用于支援V2X的進階業務場景。

5G-V2X與LTE-V2X在業務能力上展現差異化,在5G-V2X支援更先進業務能力同時,也結合LTE能力,考慮對LTE-V2X增強。

目 前 3 G P P 已 立 項 仿 真 方 法 研 究 的 研 究 課 題 (RP-170837),該立項根據TR22.886制定的需求完成TR38.913和TR38.802中仿真方法的制定,包括仿真場景、性能名額和業務模型。其中包括6GHz以上sidelink的信道模型研究。

近年來,我國在汽車制造、通信與資訊以及道路基礎設施建設等方面均取得了長足的進步。汽車産業整體規模保持世界領先,自主品牌市場佔有率逐漸提高,核心技術不斷取得突破。資訊通信領域則湧現一批世界級領軍企業,通信裝置制造商已進入世界第一陣營,在國際C-V2X、5G等新一代通信标準的制定中也發揮了越來越重要的作用。在國家基礎設施建設方面,寬帶網絡和高速公路網快速發展、規模位居世界首位,北鬥衛星導航系統可面向全國提供高精度時空服務。我國具備推動C-V2X産業發展的基礎環境,能夠進一步推動C-V2X技術産業化發展和應用推廣。

C-V2X應用涉及到汽車、交通等多個行業領域,不同的業務應用提出了不同的業務需求和通信需求。汽車行業、交通行業、通信行業以及跨行業産業聯盟紛紛開展業務應用以及需求的研究。國内以中國汽車工程學會,中國通信标準化協會,車載資訊服務聯盟,未來移動通信論壇為主要的研究平台,國際則以ETSI、SAE、3GPP、5GAA為主要的研究組織。需求研究主要集中于安全類、效率類以及資訊服務類應用。

随着5G技術的發展,更進階自動駕駛以及更智能化交通系統的業務應用和需求研究已經開始。3GPP針對性研究了eV2X應用場景,主要分為車輛編隊行駛(VehiclesPlatooning)、進階駕駛(AdvancedDriving)、傳感器資訊互動(ExtendedSensors)、遠端遙控駕駛(RemoteDriving)。

這四類增強的V2X業務對C-V2X演進的通信技術提出了更高的要求,即不僅僅是時延,還包括可靠性、吞吐量、車聯網使用者密度、安全等方面。5GAA也已經啟動第二階段C-V2X業務應用的研究,進一步推動5G系統支援車聯網服務。

為了開展車聯網業務應用的實施部署優先級研究,針對國内車聯網應用場景的優先級,在車聯網産業相關的典型企業中發起了調研。根據相關機關的回報内容,通過分析有如下一些發現:大多數機關傾向用例的應用時間為短期(2年-3年),消息發送的頻率為10Hz,通信的時延為100ms,通信的距離為150米或300米。

随着車聯網技術的演進和不斷發展成熟,一方面,車聯網與智能網聯汽車的結合能有效地提高交通系統的感覺能力、資訊雙向互動能力;另一方面,C-V2X能提升智能網聯車輛的感覺、控制能力,推進輔助/自動駕駛車輛的市場化程序,目前C-V2X正在從資訊服務業務向安全出行和交通效率業務發展,并将逐漸向支援實作自動駕駛的協同服務業務演進,而業務的推進程序取決于RSU的覆寫率和T-BOX/OBU滲透率。

C-V2X的引入将豐富資訊服務的類型和服務内容,特别展現在以霧節點為計算主體的局部資訊處理與分享,以及以雲端處理為主體的全局資訊處理與分享,局部霧節點的引入将提升局部資訊的有效性和實時性,有力支援自動駕駛業務的演進。随着資訊源的深度融合,資訊服務将進一步精細化、個性化,全面支援使用者的個性需求,其演進過程與平台融合、AI優化、計算優化密切關聯,将全面影響IT服務提供企業的産品推出方式和發展方向。

如3.1.1小節所述,安全出行業務是目前的關注熱點,也是C-V2X的重點研究領域,從技術層面來看,通信的有效性與可靠性将直接影響基于C-V2X的安全業務品質,從市場層面來看,C-V2X模組的市場滲透率也會影響相關業務品質。就C-V2X自身而言,建立堅實的通信體系是支撐未來業務演進的基礎,但通信體系的完善需要一定的時間周期,目前可在假設點對點通信品質滿足有效性和可靠性條件下推演安全出行業務演進過程。

初期:稀疏或無RSU條件,T-BOX/OBU滲透率10%~20%條件,支援基本輔助駕駛功能和道路安全預警功能,可小幅度提升目前已有輔助駕駛服務和安全預警服務的使用者體驗,該業務與整車廠、Tier1企業、車聯網服務提供企業、智能出行應用服務提供企業密切關聯。

中期:中等覆寫度RSU條件,OBU滲透率40%~60%條件,推進3級自動駕駛業務演進,促進整車廠及Tier1企業開發深度融合C-V2X資訊的輔助/自動駕駛服務,推進相關控制政策的演進,提升使用者體驗,推進3km範圍以内路徑規劃服務的精細化,提升服務的實時自适應能力,将其與智慧出行業務進行密切貼合。

成熟期:全覆寫RSU條件,OBU滲透率80%~100%條件,支援全自動駕駛服務,支撐車載AI演進,整車廠及Tier1企業将通過已有的技術積累展開市場争奪戰,自動駕駛服務及導航服務将更加注重使用者體驗,産業鍊涉及的相關企業将通過使用者體驗搶奪客戶。

C-V2X的推進将對交通效率類業務提供新的資料源,以支援交通效率的提升和節能減排,該類業務演進與資料平台融合程序密切關聯,目前可在假設C-V2X資料源完備的條件下推演交通效率類業務的演進過程。

初期:無跨平台融合條件,以C-V2X資料支援效率類業務,以局部交通效率提升和節能減排業務為主,如通過速度建議、路口通過提示等已有的應用服務類型,并支援車輛營運企業開發相關服務,如貨車車隊跟随、公共汽車錯峰到站等。

中期:局部跨平台融合條件,C-V2X資料與其他營運資料平台(如百度雲、阿裡雲等非官方)内嵌融合,可提升導航服務和智慧出行服務的使用者體驗,提升交通效率,具備駕駛行為回報通路,優化駕駛行為(包括人類和機器),實作節能減排。

成熟期:全面跨平台融合條件,C-V2X與官方資料平台和企業資料平台深度融合,可實作道路行駛狀态和使用者選擇傾向的精密評價與預測,全面支援各自交通服務類軟體的使用者體驗更新,節能減排類業務由個體優化逐漸發展為全局優化。

随着無線通信技術的不斷演進,車聯網也向更進階别、更複雜應用方向發展。基于5G、增強V2X直連通信等技術,建構出“車路人雲”高度協同的互連環境,C-V2X業務将逐漸實作車路協同控制、車車協同編隊、遠端操作等進階/完全自動駕駛業務,最終支撐實作完全自動駕駛。

上述業務的推進難點有二,其一是C-V2X的滲透率問題,其二是跨平台的融合問題,目前市場接受度調研結果現實,使用者更加注重安全類業務,從實作難度來看,相較于跨平台融合,推進C-V2X的滲透率更加具備可實作性,是以,C-V2X類應用需要走以資訊服務為依托,先以安全出行類業務為突破口,建立明确的市場和堅實的通信基礎,而後以此為依托不斷提升安全類應用、豐富交通效率和節能減排類應用的發展路線,最終逐漸向支援自動駕駛的協同服務業務演進。

國内各行業協會和标準化組織高度重視我國C-V2X标準的推進工作,包括中國通信标準化協會(CCSA)、全國智能運輸系統标準化技術委員會(TC/ITS)、中國智能交通産業聯盟(C-ITS)、車載資訊服務産業應用聯盟(TIAA)、中國汽車工程學會(SAE-China)及中國智能網聯汽車産業創新聯盟(CAICV)等都已積極開展C-V2X相關研究及标準化工作。初步形成了覆寫C-V2X标準協定棧各層次、各層面的标準體系,如圖3.1所示。

C-V2X

圖3.1中各部門标準的具體内容及進展總結為表3.1。國内各标準組織的相關标準化工作已支援形成我國C-V2X标準體系,包括應用定義及需求、總體技術要求、關鍵技術、資訊安全等多方面。但是,大部分标準是分散在不同的團體組織或行業标準化委員會内來開展研究制定,仍然需要互相之間的統籌協同,加快推進形成體系完整的統一國家标準。

C-V2X

C-V2X産業鍊從狹義上來說主要包括通信晶片、通信模組、終端與裝置、整車制造、解決方案、測試驗證以及營運與服務等環節,這其中包括了晶片廠商、裝置廠商、主機廠、方案商、電信營運商等衆多參與方。此外,若考慮到完整的C-V2X應用實作,還需要若幹産業支撐環節,主要包括科研院所、标準組織、投資機構以及關聯的技術與産業。整個産業鍊組成如圖3.2,C-V2X産業地圖如圖3.3。

C-V2X

在通信晶片研制方面,國内晶片企業目前主要包括大唐、華為。大唐電信已釋出PC5 Mode 4模式的LTE-V2X測試晶片模組;華為也已釋出了支援包括LTE-V2X在内的多模4.5G LTE調制解調晶片Balong 765。國際晶片企業包括高通、英特爾、三星也釋出了各自的晶片提供計劃。其中高通預計将于2018年下半年商用出樣9150 C-V2X晶片組,該晶片支援C-V2X直接通信、GNSS,支援無SIM卡運作,工作于ITS 5.9GHz頻段。

在通信模組方面,大唐、華為等晶片企業都将提供基于各自晶片的通信模組;國内通信廠商中興通訊也計劃于2018年釋出基于高通晶片的LTE-V2X測試模組;上海移遠通信也釋出了與高通的合作計劃,計劃推出基于高通9150晶片的通信模組。

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在終端與裝置方面,目前國内企業包括大唐、華為、東軟、星雲互聯、千方科技、車網互聯、萬集科技等均可提供支援LTE-V2X的OBU和RSU通信終端産品:東軟提供包括硬體開發套件、面向量産V2X-ECU、網絡協定棧、SDK、應用示例;千方科技提供感覺與控制交通設施資料的路側協同控制機、管理服務平台。而在通信基站方面,華為已推出測試用LTE-V2X基站,2018年還将提供完整的核心網裝置更新方案。中興将于2018年提供測試用LTE-V2X基站。上海諾基亞貝爾也将提供LTE+MEC的基站産品,支援V2I類應用。

國内各整車廠均積極進行典型LTE-V2X應用的開發。中國一汽、上汽、江淮汽車、衆泰汽車、長城汽車等實作了LTE-V2V、V2I、V2P應用,并與東軟、大唐、ALPS、大陸等合作進行了示範示範;衆泰新能源汽車正在建設融合了LTE-V2X應用和ADAS技術的小鎮無人駕駛解決方案;江淮汽車還搭建了車聯網大資料分析平台,實時采集V2X資料,為智能輔助駕駛提供決策支援;深圳元征科技可以提供安全應用和背景服務應用的整體解決方案。

在營運與服務方面,國内三大電信營運商均大力推進C-V2X業務驗證示範。中國移動實作了基于LTE-V2X的車車網聯和車路協同應用,包括緊急刹車、超車告警、路口防碰撞、紅綠燈車速引導、路口資訊推送到車等;中國聯通展示了多場景融合的蜂窩車聯網(C-V2X)應用解決方案,包括面向駕駛安全的See through,車一人防碰撞、車一車防碰撞預警,面向交通效率的綠波帶通行、自适應車隊等業務;中國電信則重點開發了公交優先應用及停車導引應用。

在測試驗證方面,中國信通院具備完備的無線通信測試驗證環境,已支援開展C-V2X終端裝置的功能、性能和協定一緻性測試。上海無線通信研究中心研發并提供基于C-V2X的SDR仿真驗證算法;羅德與施瓦茨公司已經推出并展出滿足3GPP R14标準的LTE-V2X終端測試綜測儀,提供GNSS信号和LTE-V2X無線連結下的資料收發測試,并計劃将要推出認證級的LTE-V2X終端協定一緻性和射頻一緻性測試方案;中國汽研可提供城市場景測試環境和開放道路場景測試環境設計、C-V2X應用功能測試規範設計,後續還将推出C-V2X開放道路測試規範、C-V2X平行仿真測試系統,并研究C-V2X大規模試驗的技術方法和資料規範;中汽研汽車檢驗中心(天津)有限公司可以提供研發驗證及測試評價服務,并支援整車環境下車載終端在蜂窩移動通信頻段、全球衛星導航頻段和工廠中的房間通信頻段的測試檢測。

C-V2X産業鍊主要了包括上述的環節,但是産業發展都離不開一些基礎環節的支撐以及一些關聯技術和産業的發展。第一,在基礎研究領域,高校及科研機構發揮着重要的作用。第二,在标準及行業組織方面,國内衆多行業組織都已積極開展C-V2X相關标準化和行業協同推廣工作。第三,在關聯技術與産業方面,以與C-V2X關聯最緊密的高精度定位和地圖服務為例,中國自主研制的北鬥定位導航系統也取得了長足的發展,包括和芯星通、華大北鬥等國内廠商紛紛推出了自主設計的北鬥定位晶片,千尋位置網絡有限公司推出了基于北鬥衛星和國家北鬥地基增強系統;在高精度地圖服務方面,國内主要地圖商如高德、百度、四維圖新等均緻力于高精度地圖的采集與制作,并為行業提供高精度地圖服務。

在3.3節已列出我國目前C-V2X産業中,通信行業、汽車行業以及交通行業的産業發展情況。從中可以看出産業鍊中的各方都在為C-V2X商用部署積極做準備,并也已取得了長足的進展,晶片廠商、模組廠商、車廠等都對C-V2X産品商用部署進行了規劃,相關的路标計劃已輸入到5GAA組織中,圖3.4給出了5GAA對C-V2X(V2V/V2I)的商用部署時間表,将于2020年開始C-V2X的商用部署。

雖然整個産業預期C-V2X商用部署在2020年,但C-V2X産業仍然面臨着以下主要問題:是關鍵産品還未達到商用化:C-V2X(V2VV2I)商用部署的關鍵産品包括晶片、車載終端、路側基礎設施。這些産品在我國雖已獲得巨大進展,但産品本身仍然離商業部署還有差距,仍需要加大研發力度,盡早實作産品商用;二是C-V2X商業模式不清晰,網絡部署方案不明确:由于C-V2X涉及的産業鍊長,不同于以往傳統車聯網的商業模式,牽涉的廠商衆多,還未形成強有力的主導方,未有統一的C-V2X的網絡部署方案,整個産業的沒有形成核心的凝聚力,導緻産業推動力量發散。為解決以上問題,目前需要借助技術試驗和示範應用,推動産品成熟與跨行業協作融合,共同推動C-V2X産業成熟和商用部署。

C-V2X技術包含LTE-V2X和5G-V2X,根據産業發展進度,分階段進行技術試驗:2019年之前集中産業力量推動LTE-V2X技術試驗,推動産品成熟;2019年開展5G-V2X Uu技術試驗。具體如圖3.5所示。

C-V2X

LTE-V2X:2018年6月份開始規模試驗測試,更新改造路側基礎設施,驗證多使用者情況下,網絡的組網性能以及典型車聯網業務性能;2019年進行部分城市級基礎設施改造,并開展預商用測試;2020年推動LTE-V2X商用,支援實作交通效率類智能出行服務商業化應用。·

5G-V2X:2019年開始進行Uu技術試驗,驗證5G網絡對于eV2X部分典型業務場景的支援能力(主要以大帶寬場景為主),制定低延遲時間、高可靠的技術标準;2021年開始進行低延遲時間、高可靠應用場景的技術試驗,針對自動駕駛等典型應用驗證網絡性能。

C-V2X産業部署涉及到汽車行業、交通行業和通信行業的深度融合,也涉及政府各部委之間的深度協同,為盡快推動C-V2X産業商用,選取交通基礎設施資訊化更新強烈的城市和高速公路,優先開展行業之間的示範應用,探索可行的商業模式。

在高速公路方面。從智慧高速公路建設方面介入C-V2X推進,即首先在智慧高速公路布設RSU和差分GPS基站,為高速公路行駛的已安裝T-BOX/OBU的車輛提供安全服務應用支撐。

在城市道路方面。我國目前正在大力推進智慧城市和智慧小鎮建設,對交通基礎設施進行資訊化更新。C-V2X産業可借助此發展契機,在城市主幹道布設RSU和差分GPS,協同布設4G/5G基站,以支援雲端服務功能擴充,并逐漸向一般道路擴充,為城市道路行駛的已安裝T-BOX/OBU的車輛提供安全服務應用支撐。

從C-V2X技術與發展成熟度來看,C-V2X産業商用整體推進路線可大緻分為三個階段:連接配接建立,能力增強,應用更新。

第一階段:連接配接建立。C-V2X商用初期終端滲透率較低,路側基礎設施還未全面更新改造,應考慮在汽車保有量大的熱點城市主要城區道路,且交通基礎設施資訊開放條件好的區域進行C-V2X業務部署。通過引入PC5通信并降低Uu接口時延,提高通信的可靠性,實作V2VV2I、V2N典型應用的推廣和使用,增強使用者對V2X技術的感覺度及興趣度。在大力發展前裝産品同時,優先開發一些支援V2X的業務,為後續業務的擴充進行使用者積累,提高終端滲透率。

第二階段:能力增強。在第一階段的基礎上,車聯網使用者數不斷增加,業務覆寫區域也将不斷擴大,從部分熱點區域的覆寫擴充至重點城市的全覆寫。為了支援不斷擴充的使用者,支撐更多的新應用(例如高精度地圖實時下載下傳、高精度定位差分信号廣播等),需要對網絡進行優化更新,部署多級計算平台,提升資料傳輸效率,增強資料處理能力。

第三階段:應用更新。在前兩個階段的不斷積累與擴充後,車聯網使用者已經達到足夠滲透率,同時随着汽車産業的不斷發展與成熟,車聯網服務的終端已從輔助駕駛轉向自動駕駛,車聯網将邁入終級發展階段,實作基于自動駕駛的協作式智能交通。是以,為滿足超低延遲時間、超高可靠性以及廣覆寫的業務需求,将在網絡側引入5G-V2X技術,用于服務全國大中型城市。

基于C-V2X技術的車聯網是跨産業跨行業融合的典範,也是汽車産業、通信産業和交通産業的重要發展領域。但就目前的産業局勢來看,仍有諸多問題需要解決,包括技術、法規、政策、商業模式等。是以,産業各方應聯合起來共同推動産業協同,加速國内車聯網的發展與落地。

為盡快推動C-V2X産業商用,工業和資訊化部與北京一保定、重慶、浙江、吉林、湖北地方政府簽署了《基于寬帶移動網際網路的智能汽車、智慧交通應用示範合作架構協定》;與公安部、江蘇省人民政府簽署《國家智能交通綜合測試基地共建合作協定》;通過智能制造試點示範項目支援上海市建設智能網聯駕駛示範區;通過中德智能網聯汽車、車聯網标準及測試驗證試點示範項目支援四川省建立示範基地。交通運輸部依托公路綜合試驗場,建設了智能駕駛測試基地,設計了模拟城市道路、車路通信基礎設施、交通信号設施、各種路側智能化裝置等,支援自動駕駛和車路協同測試。示範區有助于推動車聯網技術創新和标準制定、促進産業融合創新、培育發展新型業态。在各方共同努力下,部分示範區在C-V2X領域的重要進展如下:

國家智能網聯汽車(上海)試點示範區由上海國際汽車城(集團)有限公司承擔建設,以服務智能汽車、V2X網聯通訊兩大類關鍵技術的測試及示範為目标。目前示範區建設已推進到第二階段,已部署GPS差分基站、LTE-V2X通訊基站、路側單元、智能紅綠燈以及各類攝像頭,建立LTE-V2X基站13座,完整搭建1套C-V2XServer資料中心平台,能夠為整車及零部件企業提供C-V2X車路通信應用的研發與測試支撐服務。2018-2019年将完成18條開放道路的智能網聯化建設,并組織不少于3000輛的各類C-V2X應用車輛進行應用示範。

無錫車聯網應用示範區由公安部交通管理科學研究所、中國移動、華為、無錫交警支隊、中國資訊通信研究院等牽頭建設。示範區規劃了開放道路測試研究、城市級規模示範應用、打造車聯網産業基地三個階段,覆寫綜合測試基地周邊多個區域,并部署基于LTE-V2X通訊技術的新業務應用。項目二期将建成覆寫211個路口和5條高架,實作将關鍵道路交通基礎設施、智慧交通管理系統與以LTE-V2X技術為代表的下一代車聯網的資訊互動融合,服務10萬輛社會車輛的車聯網平台,為車聯網規模化應用提供有力支撐。

重慶智能汽車內建系統試驗示範區由中國汽車工程研究院股份有限公司牽頭建設,突出獨特山水城市道路交通及通信特色。目前,示範區已完成9.6公裡開放道路的網聯化改造和V2X車載裝置安裝,實作V2X測試相關監控、統計業務:并具備V2X測試能力。二期工程将完成重慶西部汽車試驗場綜合測試試驗區建設和改造,解決高速及鄉村道路環境下V2X相關系統和技術測試問題。三期将實作複雜開放交通場景下大規模智能汽車和智慧交通應用示範。

國家智能汽車與智慧交通(京冀)示範區由北京智能車聯産業創新中心主導建設。2017年9月,示範區正式啟動智能網聯汽車潮汐試驗道路服務。該開放道路總長約12公裡,已完成多種路側交通設施改造,并實作了行人碰撞預警等應用。2018年2月,示範區的自動駕駛車輛封閉測試場地一海澱基地正式啟用。該測試場地涵蓋京津冀地區城市與鄉村複雜道路環境,支援建構上百種靜态與動态典型交通場景,場地部署有V2X裝置與系統,能夠支援網聯駕駛研發測試工作。

國家智能網聯汽車應用(北方)示範基地由啟明資訊牽頭建設,目前一期工程已經完工,具備11個大場景、233個小場景測試示範功能,已認證一汽自主品牌智能網聯汽車實作資訊提示、安全預警等V2X應用,并被列為中國-俄羅斯V2X共同測試應用基地。預計2019年末,該基地将建成國内寒區智能汽車和智慧交通測試體驗基地,預期提供72種主要場景、214種細分場景的現場測試,為今後智能汽車和智慧交通“傳感器+V2X+人工智能+執行器”的功能和性能驗證提供有效的工具與手段。

浙江省以杭州市雲栖小鎮和桐鄉市烏鎮為核心區域,建立集智能汽車、智慧交通、寬帶移動網際網路于一體的試驗驗證示範區。雲栖小鎮中部署有34個LTE-V2X路面站點,建設了多種互動場景。桐鄉地區主要建構了交通大資料內建及資訊服務模型,實作了車聯網綜合營運平台,并完成多項輔助駕駛和自動駕駛的研究與測試。

湖北智能汽車與智慧交通應用示範區位于武漢經濟技術開發區智慧生态城,由武漢經濟技術開發區承擔建設。武漢示範區重點建設“無人駕駛”智慧小鎮,拟通過五年時間,分三個階段逐漸由封閉測試區、半開放式示範應用區到城市交通開放環境,開展智能汽車測試評價、智能汽車自動駕駛、智慧交通、智慧小鎮等多個應用示範。

除了上述國家級試點示範區之外,國内各相關産業組織,包括主機廠、裝置廠商、通信營運商等企業及高校還依托自身優勢,并與各地省市級地方政府合作,積極推進V2X示範道路建設以及搭載V2X功能的無人駕駛車等在城市特定線路、景區固定區域等限定條件下的實際落地應用與商業營運。如奇瑞汽車在安徽省建設完成了V2X示範道路,江淮汽車實作了合肥園區内的網聯化改造,長安大學在其綜合性能試驗場的基礎上建成了自動駕駛測試基地等。

我國C-V2X産業發展尚處于起步階段,在現有C-V2X技術标準基本完成、産品日趨成熟的基礎上,為加快促進C-V2X實作商業化部署應用,仍需要資訊通信、汽車、交通等行業能夠加強協同,政府、行業組織和企業加強聯系,共同解決大規模測試驗證、安全認證等衆多技術問題,以及交通基礎設施建設和資訊開放、營運管理、商業模式創新等産業化推進問題。

我國在C-V2X技術研發和産業發展方面具有優勢,并可借力LTE産業及網絡部署規模加速發展,一方面可以借助LTE終端晶片的安裝加快提升LTE-V2X通信子產品的滲透率;另一方面,依靠我國擁有的全球最大LTE商用網絡,可以降低交通運輸和管理等部門在路側基礎設施上的部署投資。是以,選擇C-V2X作為我國車用無線通信技術解決方案,更有利于我國搶占V2X技術、标準及産業的制高點,實作車聯網産業的健康發展。我國政府和産業各方應加強跨部委跨行業合作,共同出台支援C-V2X技術應用推廣的産業發展政策,一方面從發展路側基礎設施,服務于V2I通信的角度,考慮充分利用智慧城市建設、道路基礎設施改造建立和更新改造的機會,加快LTE-V2X技術的部署和應用;另一方面從提升車輛C-V2X終端滲透率,服務于V2V通信的角度,考慮對安裝C-V2X終端的汽車予以相應補貼支援或者出台相應的法律法規強制推廣新出廠車輛安裝C-V2X終端等。此外,各方共同制定我國C-V2X技術産業化發展的路線圖、詳細任務目标和計劃,促進标準、測試驗證的有效銜接,在盡可能短的時間内推動實作LTE-V2X技術的普及商用。

全球多個發達國家(歐、美、韓等)已經配置設定5.9GHz專用頻譜資源。2016年11月,工信部批複5905-5925MHz共20MHz頻率用于開展LTE-V2X技術驗證試驗,相關實驗室和外場試驗工作證明了LTE-V2X技術在此頻段的可用性。目前處于LTE-V2X産業化的關鍵期,我國政府和産業各界應加快C-V2X頻率需求分析、規劃和配置設定方案研究,盡早配置設定5.9GHz頻段的專用頻譜資源用于LTE-V2X直連通信技術(R14/R15),同時面向未來自動駕駛等更進階的車聯網應用,積極推動5G-V2X相關的頻率需求研究工作。此外,差別于傳統的頻率許可管理辦法,借鑒國際社會的5.9GHz頻率的使用管理方法,進一步明确頻率營運主體,建構符合我國産業發展需要的頻率管理體系。

搭載LTE-V2X裝置以實作智能化、網聯化的汽車主動安全和交通效率提升應用,在市場化之前,需要保證技術的可靠性和成熟性,必須經過嚴格的測試驗證,需要詳細的測試結果分析,這也是LTE-V2X實作市場化應用的關鍵。LTE-V2X測試涉及多個行業,包括車輛制造業、ICT行業(包括通信、計算機和控制)等,是以不僅需要覆寫通信模組、零部件級測試,還要考慮整車級測試。此外,LTE-V2X測試是一個系統性工程,需要建構跨行業協作的測試評估體系,包括客觀的、統一的、可重複的、自動化的測試方法、流程和規範,以及測試驗證明驗室平台和外場環境,以支援開展LTE-V2X的應用功能、性能、協定一緻性、資訊安全和可靠性等多方面測試。與此同時,在市場化應用前,還應進行大規模的區域性、城市級測試驗證,保證應用功能、性能有效的同時,對于提煉V2X典型應用場景、分析交通效率提升和普及使用者接受度具有重要意義。

V2X技術在實作汽車聯網獲得更多服務的同時,也将汽車的控制系統暴露在網絡虛拟環境當中,容易遭受外界的惡意攻擊,帶來了新的安全問題。我國應探索建立汽車聯網的安全管理平台,健全安全管理制度,全面提升汽車聯網後的安全防護水準。與此同時,為確定道路通行安全和事故責任認定,V2X資訊互動時,應當進行完備的消息合法性/完整性驗證,建立國家級的V2X通信認證鑒權體系。此外,盡快開展汽車聯網的敏感資料、重要資料界定和劃分的依據,加快汽車聯網相關的個人資訊保護和資料流動管理等方面研究。

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