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LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

摘 要:V2X(vehicle to everything)通信是車聯網中實作環境感覺、資訊互動與協同控制的重要關鍵技術。大唐電信科技産業集團最早提出并由中國企業主導的LTE-V2X國際标準作為其中的主流技術之一,能夠在高速移動環境中提供低延遲時間、高可靠、高速率、安全的通信能力,并能夠最大程度利用 TD-LTE已部署網絡及終端晶片平台等資源。首先介紹了LTE-V2X的關鍵技術,并與IEEE 802.11p進行了比較;進而介紹了LTE-V2X的标準研究及其演進以及相關的産業發展和示範應用;最後展望了LTE-V2X的發展政策及其向5G NR-V2X的技術演進等,并提出了相關政策建議。

關鍵詞:車聯網;LTE-V2X;IEEE 802.11p;标準;示範應用

LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

1 引言

車聯網指借助新一代資訊通信技術,實作車内、車與人、車與車、車與路、車與服務平台的全方位網絡連接配接,提升汽車智能化水準和自動駕駛能力,進而提高交通效率,改善汽車駕乘感受,建構汽車和交通服務新業态,為使用者提供智能、舒适、安全、節能、高效的綜合服務。車聯網技術預期在避免交通事故、提升道路安全、緩解擁堵、提高交通效率、降低能耗、降低環境污染等方面取得顯著效果。通信作為車聯網中的重要技術,是資訊互動的載體,為車聯網提供全方位的網絡連接配接。

車聯網技術向着智能化、網聯化方向演進,通信技術将聚焦于智能網聯汽車(intelligent and connected vehicle,ICV)、自動駕駛等不同階段的應用中。V2X(vehicle to everything)通信技術作為智能網聯汽車中的資訊互動關鍵技術,主要用于實作工廠中的房間資訊共享與協同控制的通信保障。在未來的自動駕駛應用中,V2X通信技術是實作環境感覺的重要技術之一,與傳統車載雷射雷達、毫米波雷達、攝像頭、超音波等車載感覺裝置優勢互補,為自動駕駛汽車提供雷達無法實作的超視距和複雜環境感覺能力。V2X通信通過和周邊車輛、道路、基礎設施進行通信,從時間、空間次元擴大了車輛對交通與環境的感覺範圍,能夠提前獲知周邊車輛操作資訊、交通控制資訊、擁堵預測資訊、視覺盲區等周邊環境資訊。可見,V2X的應用能夠增強環境感覺能力、降低車載傳感器成本、使能多車資訊融合決策。

目前,世界上用于V2X通信的主流技術包括專用短程通信(dedicated short range communication,DSRC)技術和基于蜂窩移動通信系統的C-V2X(cellular vehicle to everything)技術(包括LTE-V2X和5G NR-V2X)。美國、日本、歐洲等發達國家和地區均積極開展了相關的技術研究和測試驗證工作。

美國的V2X通信研究主要圍繞DSRC展開。在美國交通部與密歇根大學的支援下,通過SafetyPilot、MCity等項目驗證了DSRC的有效性,并測試智能網聯汽車技術。同時,美國積極推動立法,于2016年12月頒布了關于聯邦機動車安全标準中 V2V通信的 NPRM(notices of proposed rule making),對V2V通信裝置的工作頻段、通信能力、市場滲透等給出了建議。2017年6 月,SAE(Society of Automotive Engineers)籌備成立了C-V2X工作組,開展增強應用、直通通信等研究。歐洲各國開展了Drive C2X、C-ITS corridor、simTD等項目,對道路安全、交通管理與環境保護等應用進行了測試驗證。日本于2012年2月釋出了700 MHz頻段的10 MHz用于車車/車路防碰撞安全應用的規範 ARIB STD-T109;分别在廣島和東京進行了外場測試,并已開始規模測試。

DSRC是美國主導的V2X通信協定,雖然産業鍊相關參與方包括許多車廠在DSRC系統上做了将近10年的研究和測試評估,但其商用進展一直不理想,針對自動駕駛等新應用也沒有清晰的技術和标準演進路線。中國亦因缺乏核心知識産權及産業基礎,在DSRC的技術與應用方面均不具有優勢。

針對多樣化的車聯網應用場景和需求,考慮LTE系統向垂直行業新業務的延伸,2010年大唐電信科技産業集團(以下簡稱大唐)率先開始面向智能交通應用的LTE車聯網技術研究,筆者在2013年代表大唐首次公開提出基于 LTE系統的LTE-V 技術,現已成為 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)的LTE-V2X标準。LTE-V2X作為面向車路協同的通信綜合解決方案,能夠在高速移動環境中提供低延遲時間、高可靠、高速率、安全的通信能力,滿足車聯網多種應用的需求,并且基于TD-LTE通信技術,進而能夠最大程度利用TD-LTE已部署網絡及終端晶片平台等資源,節省網絡投資,降低晶片成本。為此,本文将介紹LTE-V2X車聯網技術、标準研究及其演進以及相關的研發和示範應用。

2 LTE-V2X車聯網技術與标準

2.1 LTE-V2X車聯網技術

大唐在國内外最早提出基于 LTE系統的LTE-V技術,包括蜂窩方式(LTE-V-cell)和直通方式(LTE-V-direct)兩種工作模式。

(1)蜂窩方式

利用基站作為集中式的控制中心和資料資訊轉發中心,由基站完成集中式排程、擁塞控制和幹擾協調等,可以顯著提高LTE-V2X的接入群組網效率,保證業務的連續性和可靠性。

(2)直通方式

車與工廠中的房間直接通信,針對道路安全業務的低延遲時間高可靠傳輸要求、節點高速運動、隐藏終端等挑戰,進行了資源配置設定機制增強。

在實際應用中,LTE-V-cell技術可以為車輛提供高速資料的連續性傳輸,LTE-V-direct技術可以實作車車之間的資訊互動,避免車輛碰撞發生事故。圖1為LTE-V技術的典型工作場景。圖1(a)中,車輛通過基站或路側裝置獲得與遠端 ITS(intelligent transportation system,智能交通系統)伺服器的IP位址接入;圖1(b)中,車輛通過不同的基站或路側裝置,進而通過雲平台,獲得分發的遠距離車輛的資訊;圖1(c)中,車輛間直接互動與道路安全相關的低延遲時間安全業務資訊;圖1(d)為非視距(not line of sight,NLOS)場景,車輛在十字路口由于建築物的遮擋不能直接互動低延遲時間安全業務,此時可以通過基站或路側裝置的轉發,獲得車輛間的道路安全資訊。在上述場景中,圖1(c)可采用LTE-V-direct模式進行通信,其他場景可采用LTE-V-cell模式進行通信。

編輯

LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

圖1 LTE-V典型工作場景

3GPP的LTE-V2X标準化過程中,為了加快程序,确定基于 LTE-D2D(device-to-device)通信的實體層和高層進行增強,以支援多種V2X業務。LTE-D2D系統主要為滿足商業應用和公共安全的裝置間通信,支援基站集中排程和分布式排程兩種方式。LTE-V2X由于要支援道路安全應用,資源配置設定機制應滿足低延遲時間、高可靠、更高效等需求。與LTE-D2D類似,LTE-V2X也支援集中式排程(mode 3)和分布式排程(mode 4)。其中mode 3方式基于LTE-Uu接口進行集中排程,mode 4方式基于PC5接口直通方式進行分布式排程。

針對V2X通信中節點高速移動、低延遲時間高可靠傳輸需求等問題,3GPP LTE-V2X主要的技術增強包括以下方面。

(1)子幀結構增強設計

LTE-D2D的通信裝置通常為靜止裝置或低速移動裝置,而LTE-V2X中,車輛移動速度較高,且可能工作在更高的頻段。假設車輛相對移動速度為280 km/h,工作中心頻點為6 GHz,信道的相幹時間約為0.277 ms。LTE-D2D中1個子幀1 ms中有2列參考信号,相隔為0.5 ms。如果不對參考信号設計進行增強修改,高速移動和高頻導緻的多普勒效應頻率偏移會對信道估計産生嚴重影響。是以LTE-V2X中重用LTE-D2D的解調參考信号(demodulation reference signal,DMRS)列結構設計,但是将1個子幀1 ms中的2列DMRS參考信号增加到 4列,使得導頻密度在時域上有所增加,這樣LTE-V2X的DMRS參考信号時間間隔為0.25 ms,能夠有效處理典型高速場景高頻段的信道檢測、估計與補償。LTE-V2X PC5接口的控制信道及資料信道的子幀結構如圖 2所示。

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圖2 LTE-V2X PC5接口的控制信道及資料信道的子幀結構

(2)資源複用

考慮 V2X業務分組大小可能發生變化,LTE-V2X仍重用 LTE-D2D中的控制資訊 SA(scheduling assignment,排程配置設定)來訓示初傳或重傳的資料分組大小。LTE-V2X的PC5口直通通信中設計 SA訓示的資料資源在同一個子幀進行傳輸,即同一子幀中的 SA和資料的資源池進行FDM(frequency division multiplexing,頻分複用)方式的資源複用。同時,SA和資料的資源池也可以采用TDM(time division multiplexing,時分複用)方式進行複用。為進一步降低SA的信令開銷,SA訓示的資源粒度在頻域可以劃分為相同大小的子信道,資料傳輸可以使用一個或多個子信道。LTE-V2X資源池配置的頻域訓示如圖3所示。

LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

圖3 資源池配置的頻域訓示方法

(3)資源配置設定機制

考慮到V2X業務的周期性,為了減少空口信令開銷,LTE-V2X直通通信的PC5接口采用了一種全新的分布式資源配置設定方案:感覺(sensing)+預約的半持續排程(semi-persistent scheduling,SPS),如圖4所示。該方案充分利用V2X業務的周期性特點,一方面通過發送節點預約周期性的傳輸資源來承載待發送的周期性V2X業務;另一方面由于發送節點預約資源的周期性重複,有助于接收節點進行資源狀态感覺和沖突避免,提高了資源使用率,提升了傳輸可靠性。

LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

圖4 LTE-V2X PC5接口的“感覺+預約的半持續排程”機制時序

(4)同步機制

LTE-D2D系統中,基站作為同步源,蜂窩覆寫内節點與基站同步,部分覆寫節點可以收到蜂窩覆寫内節點轉發的同步信号,是以部分覆寫節點将蜂窩覆寫内節點的同步資訊向覆寫外節點轉發。LTE-V2X系統中,由于LTE-V2X通信節點支援GNSS(global navigation satellite system,全球導航衛星系統)子產品,可以直接獲得可靠GNSS信号的節點,由于定時和頻率精度較高,可直接作為同步源為周圍節點提供同步資訊。如果在LTE-V2X與 LTE等蜂窩系統共享載波時,LTE-V2X直通通信的發送信号可能對蜂窩網絡的上行造成幹擾,在該場景下仍考慮以基站作為同步源,基站還可通過廣播的方式将基站與GNSS的時間偏差通知給UE(user equipment,使用者裝置)進行調整補償。是以在LTE-V2X中有GNSS、UE自同步和eNode B(evolved node B)3種同步源,由基站配置同步源和同步方式,覆寫外采用預配置方式确定同步源,以便實作全網統一的同步定時。

2.2 LTE-V2X與DSRC(IEEE 802.11p)的比較

作為車聯網的V2X無線通信技術,雖然IEEE 802.11p有先發優勢,但是 LTE-V2X與 IEEE 802.11p相比,具有以下技術優勢(見表1)。

除了表1所述的技術優勢,LTE-V2X還具有以下性能及網絡部署方面的優勢。

表1 LTE-V2X與DSRC(IEEE 802.11p)的技術比較

LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

(1)更好的遠距離資料傳輸可達性

IEEE 802.11p網絡采用多跳中繼進行遠距離資料傳輸,可能會受中繼節點的影響,可靠性不高。而LTE-V2X可利用LTE基站與雲端伺服器連接配接,進行如高清影音等類型的高資料速率傳輸,具有更好的資訊可達性。

(2)更高的非視距(NLOS)傳輸可靠性

LTE-V2X可利用蜂窩基站轉發的方式支援NLOS場景,由于基站可高架,天線高度更高,可提高NLOS場景的資訊傳輸可靠性。

(3)網絡建設和維護的優勢

盡管IEEE 802.11p可利用現有的Wi-Fi基礎進行産業布局,由于 Wi-Fi接入點未達到蜂窩網絡的廣覆寫和高業務品質,不僅IEEE 802.11p的建立路側裝置RSU(roadside unit)需要大量投資進行部署,而且IEEE 802.11p的V2X通信安全相關裝置、安全機制維護需要新投入資金。而LTE-V2X可以利用現有LTE網絡中的基站裝置和安全等裝置進行更新擴充,支援LTE-V2X實作車路通信和安全機制,可以利用已有LTE商用網絡,支援安全證書的更新以及路側裝置的日常維護。

另外,LTE-V2X更有利于我國獨立知識産權的自主創新。目前國内在IEEE 802.11p系列技術和産業方面缺乏核心知識産權、産業基礎及優勢。基于我國自主研發的 4G移動通信标準 TD-LTE

①3GPP LTE-V2X标準進展

在大唐等中國企業的推動下,2015年2月,3GPP正式開始LTE-V2X技術标準化,各工作組主要從業務需求、系統架構、安全研究和空口技術4個方面開展工作。相關工作已經取得了裡程碑式的進展,LTE-V2X标準已于2017年3月完成,并作為R14的重要特性釋出。技術,進行自主創新,LTE-V2X技術擁有核心自主知識産權,可打破國外産業在V2X通信技術壟斷,減少在知識産權方面的限制。

2.3 LTE-V2X車聯網标準及演進

基于LTE-V2X相關技術研究進展,國際、國内标準組織關于LTE-V2X标準研制進展迅速,并計劃開展5G NR V2X的相關研究。

(1)3GPP

3GPP的V2X通信标準化分為3個階段,如圖5所示,其中,Q1、Q2、Q3、Q4分别表示第1季度、第2季度、第3季度、第4季度。支援LTE-V2X的3GPP R14版本标準(Phase 1)已在 2017年正式釋出,支援 LTE-V2X增強的LTE-eV2X的R15版本标準(Phase 2)正在研究制定中,支援5G NR-V2X的标準隻開始前期的評估研究,未正式開始标準立項研究。

圖5 3GPP LTE-V2X及5G NR V2X标準研究進展

空口技術由3GPP RAN工作組負責,由大唐、華為技術有限公司(以下簡稱華為)和樂金電子(LGE)3家公司聯合牽頭進行V2X标準研究第一階段工作,包括“基于LTE的V2X可行性研究”研究課題(study item,SI)、“基于LTE PC5接口的V2V”的标準立項(work item,WI)以及“基于LTE的V2X業務”的标準立項(WI)等,主要評估支援V2X業務增強技術的方法,研究基于PC5接口和Uu接口技術方案增強支援V2X業務,進行信道結構、同步過程、資源配置設定和相關的射頻名額及性能要求等關鍵技術研究。

業務需求由3GPP SA1工作組負責,定義了LTE V2X支援的業務要求,包含車車、車路、車人以及車與網絡通信的27個用例,給出7種典型場景的性能要求。

系統架構由3GPP SA2工作組負責,确定增強架構至少要支援采用PC5接口傳輸的V2X業務和采用LTE-Uu接口的V2X業務。

安全方面由3GPP SA3工作組負責,調研V2X安全威脅,研究V2X安全需求并調研和評估對現有的安全功能和架構的重用和增強以及支援V2X業務的LTE架構增強。

② 3GPP LTE-eV2X标準進展

2016年6月,3GPP SA1進行“增強的V2X業務需求”的SI和WI标準研究工作,在研究結果标準 TS22.886中,定義了 25個用例,共計五大類需求,包括自動車隊駕駛、半/全自動駕駛、支援擴充傳感、遠端駕駛和基本需求。

2017年3月,由大唐、華為和LGE 3家公司聯合牽頭“3GPP V2X第二階段标準研究”WI,主要包括載波聚合、發送分集、高階調制、資源池共享及減少時延、shorten TTI(shorten transmission time interval,短傳輸時間間隔)的可行性及增益等,預計将于2018年6月結項。

③ 5G NR-V2X标準進展

2017年3月,3GPP RAN開始進行V2X新型應用評估方法研究的SI,根據3GPP TS22.886定義的增強業務需求進行評估研究,包括仿真場景、性能名額、頻譜需求、信道模型和業務模型等,預計将于2018年6月結項。關于5G NR V2X通信技術研究立項工作正在開展,預計将于2018年下半年開始相關标準研究工作。

(2)ITU(International Telecommunication Union)

ITU-R(ITU Radio Communications Sector)研究了與智能交通相關的頻譜配置設定相關問題,将在2019年召開的WRC(World Radio communication Conference,世界無線電通信大會)上讨論WRC-19 1.12議題“A globally or locally common frequency to be used in ITS applications”,将在現有移動業務劃分下,盡可能考慮全球或區域統一頻段。ITU-T(ITU Telecommunication Standardization Sector)也在車聯網标準方面積極展開工作,SG-17已開展協作智能交通安全标準研究工作。

(3)ISO(International Standardization Organization)

ISO TC204 WG#16工作組針對車聯網和智能交通系統中的通信技術進行了标準研究。提出了CALM(communication access for land mobiles)的概念,支援蜂窩、短距等多種通信接入技術。已推動CALM系統架構對LTE-V2X技術的支援程序,在ISO TC204 WG#16工作組立項制定标準ISO/CD 17515-3“Intelligent transport systems—evolved- universal terrestrial radio access network—part 3:LTE-V2X”。

(4)國内LTE-V2X标準進展

國内各行業協會和标準化組織高度重視LTE-V2X,如中國通信标準化協會(CCSA)、中國智能交通産業聯盟(C-ITS)以及車載資訊服務産業應用聯盟(TIAA)都已積極開展 LTE-V2X的相關研究及标準化工作。

CCSA在2014年開始進行LTE-V2X的關鍵技術可行性研究、行業标準的立項及研究,已于2017年通過了LTE-V2X多項行标,包括《基于LTE的車聯網無線通信技術 總體技術要求》《基于LTE的車聯網無線通信技術 空中接口技術要求》等,計劃于2018年重點推進《基于LTE的車聯網通信安全技術要求》《基于LTE的車聯網無線通信技術 路側裝置技術要求》和《基于LTE的車聯網無線通信技術 終端裝置技術要求》。

C-ITS産業聯盟與中國汽車工程學會聯合,也積極開展制定 LTE-V2X應用層及網絡層相關标準,以推進LTE-V2X技術在交通及汽車行業的應用。2017年已完成了《合作式智能運輸系統車用通信系統應用層及應用資料互動标準》《基于LTE車聯網無線通信技術總體技術要求》《基于 ISO ITS架構的LTE-V2X标準技術規範》等标準。計劃于2018年重點推進《基于LTE的車聯網無線通信技術空中接口技術要求》《合作式智能交通運輸系統通信架構》《合作式智能交通運輸系統增強應用集》等标準的制定。

TIAA積極推動車聯網頻譜相關的研究和測試工作。2016年根據工業和資訊化部立項的“LTE-V2X技術應用與頻率需求研究”項目,研究得出符合我國用車環境的 LTE-V2X安全類應用場景和效率類應用場景,建議我國LTE-V2X工作的目标頻段為5 850~5 925 MHz。

2016年11月,工業和資訊化部立項LTE-V2X頻率和相容性驗證研究項目。該項目完成以下測試标準:《LTE-V2X終端射頻技術要求和測試方法》《LTE-V2X終端性能技術要求和實驗室測試方法》《LTE-V2X終端性能外場測試方法》《LTE-V2X終端幹擾技術要求和測試方法》和《LTE-V2X終端幹擾外場測試方法》。LTE-V2X頻率和相容性項目的完成,不僅能夠驗證LTE-V2X系統在 5.9 GHz頻段的可用性,而且能夠測試LTE-V2X系統與同頻鄰頻在用無線通信系統之間的安全隔離。

總之,目前國内各标準組織的LTE-V2X相關标準已進入快速發展階段,包括應用定義及需求、總體技術要求、關鍵技術、測試規範、頻譜需求和相容性驗證、資訊安全等多方面,國内标準仍需進行各行業協會和标準化組織間的統籌協調,後續需要推進 LTE-V2X的産業化和在開放道路進行試驗。

3 LTE-V2X研發與示範應用進展

随着LTE-V2X技術的成熟、國際國内标準工作的快速開展以及相關頻譜研究的完善,工業和資訊化部快速響應 LTE-V2X直連試驗頻譜的申請,于2016年11月正式批複5 905~5 925 MHz共計20 MHz帶寬用于LTE-V2X試驗,中國成為全球首個規劃 LTE-V2X直連專用測試頻譜的國家。

2016年9月,由高通公司等通信公司和歐洲主要汽車企業,發起成立 5GAA聯盟,緻力于C-V2X在歐洲乃至全球的推廣,目前已有涵蓋汽車、零部件供應商、通信等領域的70餘家成員。由于C-V2X發展勢頭強勁,在美國,IEEE 802.11p強制立法受阻,高通公司、福特汽車公司已在美國聯合開展C-V2X測試。

為了促進産業發展,大唐憑借多年積累,針對V2X應用已完成原型系統開發和技術驗證。目前大唐基于自主研發的LTE-V晶片級解決方案,已經完成LTE-V通信測試裝置開發,并于2017年11月釋出了LTE-V預商用通信模組,大唐和福特汽車公司開展了LTE-V實際道路聯合測試。華為也已開發了LTE-V通信原型裝置,并對外宣布将于2018年提供LTE-V測試晶片。高通公司開發了C-V2X晶片組9150,商用晶片預計将于2018年下半年上市。

2017年9月,中國IMT-2020(5G)推進組C-V2X工作組釋出了 LTE-V2X測試規範,定義了實驗室環境下對LTE-V2X終端裝置的功能、性能的測試方法、過程和測試計劃。2017年12月,中國資訊通信研究院、大唐和華為共同合作,參照IMT-2020(5G)推進組C-V2X工作組制定的互操作測試規範,開展了LTE-V2X終端直通互操作測試,業界首次實作基于3GPP R14标準的不同廠商間的終端直通互操作測試。該測試在短時間内順利完成,進一步驗證了LTE-V2X技術标準和解決方案的成熟可靠。

結合“基于寬帶移動網際網路的智能汽車與智慧交通應用示範”項目,工業和資訊化部在上海、重慶、杭州、北京、長春、武漢等城市推動開展示範應用,大唐和華為都參與了其中的試驗。其中,上海示範區是工業和資訊化部準許的全國首個智能網聯汽車示範園區,目前已經進入基于公共道路的智能網聯汽車應用示範階段;重慶示範區依托中國汽研在整車及零部件測試認證方面的重要地位和獨特的地質地貌、氣候環境,将全工況測試評價作為重要特色,目前也已進入基于公共道路和公共汽車輛的智能網聯汽車預商用示範階段;長春示範區為極寒環境的智能網聯測試基地;杭州雲栖小鎮和烏鎮示範區重點展示 V2N(vehicle-to-network)相關應用;無錫測試基地是江蘇省、工業和資訊化部、公安部聯合建設的國家智能交通綜合測試基地,緻力于開展智能交通管理的綜合測試;另外,京冀、武漢、南京、長沙、常州等示範區或測試基地也都在設計和推進中。

通過LTE-V2X研發與示範應用的快速推進,必将加速我國LTE-V2X的産業化程序,并推動中國智能網聯汽車産業的快速發展。

4 發展展望與政策建議

4.1 技術與标準演進展望

未來,LTE-V2X技術将向5G V2X演進。一方面,将面臨更加豐富的應用場景及業務種類帶來的通信更高可靠性(99.999%)、更低延遲時間(3~10 ms)的性能需求及需求時變不确定的問題;同時,還需考慮5G新空口(5G new radio,5G NR)的相容性問題。研究車聯網與移動邊緣計算(mobile edge computing,MEC)的結合,以提供車聯網環境中通信資源與計算資源的融合,滿足更高速率、更低延遲時間的車聯網新型應用需求。研究V2X通信的安全技術,建構基于端、管、雲三級體系架構的可信體系,從終端安全、網絡安全、資料安全 3個層級上建構V2X安全防護體系。

國家自然科學基金委員會也部署了與車聯網相關的項目群“面向5G應用的車聯網基礎理論與關鍵技術”,包括“車聯網複雜移動環境感覺與模組化理論”“高速移動環境多址接入與低延遲時間高可靠車輛通信”“車聯網資源優化排程與車輛移動優化方法”3個重點項目以及車聯網相關的其他面上項目、海外合作研究基金項目等。

4.2 産業發展與應用展望

LTE-V2X技術已進入發展的關鍵機遇期。國家層面高度重視車聯網技術創新發展,2017年9月國家制造強國建設上司小組成立車聯網産業發展專項委員會,明确了“促進LTE-V2X車聯網無線通信技術等新技術的部署和應用,推動5G與車聯網融合發展”,強調統一布局、部門協同,統籌推進産業發展。相關部委相繼出台了相關政策與法規,鼓勵技術的開放創新。工業和資訊化部從國家戰略、專項項目支援、政策保障、标準推進、示範應用等方面大力推進。國家發展和改革委員會組織起草《智能汽車創新發展戰略》,強調國家層面的統一布局,明确三大戰略願景,即到2020年,智能汽車新車占比達到50%,大城市、高速公路的車用無線通信網絡(LTE-V2X)覆寫率達到90%;到2025年,新車基本實作智能化,進階别智能汽車實作規模化應用,新一代車用無線通信網絡(5G-V2X)基本滿足智能汽車發展需要;到2035年,中國标準智能汽車享譽全球,率先建成智能汽車強國。

從技術創新角度看,目前資訊産業、交通産業和汽車工業正在開展産業鍊協作創新,走向深入融合。車聯網通信技術的研發緊密圍繞汽車和交通産業的需求,緊扣5G中“低延遲時間高可靠”場景與性能要求,開展技術與裝置研發、标準化、示範驗證、産業化推進等工作,滿足智能網聯汽車、自動駕駛、智能交通等應用中的通信需求。

4.3 政策建議

1998年,大唐代表中國提出的 TD-SCDMA被國際電信聯盟(ITU)接納成為三大3G國際标準之一,實作了中國通信曆史上的百年突破。我國企業主導并擁有核心知識産權的 TD-LTE成為全球兩大 4G主流标準之一。2017年底,全球TD-LTE商用網絡總數達到107張,涉及57個國家的 240多個地區;TD-LTE全球使用者總數超過15.2億,占4G全球總使用者數的59.75%。TD-LTE在與美國企業主導的 WiMAX的産業競争中勝出,全球 90%的 WiMAX網絡将更新到TD-LTE。移動通信實作了3G“追趕”、4G“并跑”,成為少數我國具有國際競争力和行業話語權的高科技領域之一。目前我國正處在“5G引領”戰略推進中。

回想2007年前後,我國主導的TD-LTE國際标準在與美國主導的WiMAX激烈競争中還處劣勢。今天面臨的是 LTE-V2X與 IEEE 802.11p/DSRC的競争,但我國的産業基礎、全球的業界态勢都已全面優于 2007年,十分有利于LTE-V2X的勝出。

我國是全球最大的汽車生産國和銷量國,且汽車行業正處在向新能源、智能網聯和自動駕駛等轉型更新的關鍵機遇期,未來汽車是5G中具有最大顯示屏的終端。我國車企正處在“變道超車”的産業更新與變革機遇期,汽車工業經過多年與跨國公司的合資,我國已培育了相對完整的本土汽車産業供應鍊。而大唐、華為等中國企業在車聯網技術标準、樣機開發、産業合作、應用示範等方面已取得主導地位和領先優勢。百度、騰訊等在自動駕駛上已有很強投入和積累。綜上所述,我國已具備支撐汽車行業跨越發展的基礎。建議國家在跨部委協調、産業合作、政策與法規健全、标準制定等方面給予大力支援,具體的政策建議如下。

· 5G應用規劃之初就将車聯網應用提升到戰略高度,同步規劃、同步布局、協同創新。

· 加強工業和資訊化部與交通運輸部、公安部等部委協作,協同推動車聯網應用和營運模式,支援路側設施部署,加速LTE-V2X産業落地和應用實施。

· 針對車聯網應用特别是主動安全應用,需要确定專用頻譜,建議盡快在5.9 GHz 頻段配置設定20~30 MHz帶寬用于LTE-V2X直通模式,明确信号以加速産業成熟和發展。

· 加強LTE-V2X測試環境及示範應用建設,支援LTE-V2X規模測試和開放道路測試,協同推進示範應用開展。

· 出台産業政策和國家重大科研計劃,進一步鼓勵車企與通信企業在 LTE-V2X産業化合作。

相信在“創新型國家”的戰略指引和“政産學研用”共同推進下,LTE-V2X也能像 TD-LTE一樣代表中國創新力量走向全球市場,再一次展現中國的“科技自信”。

大唐高鴻資料網絡技術股份有限公司(簡稱“高鴻股份”)是國資委直管中央企業——中國信科集團旗下上市公司(股票代碼:000851),是集團車聯網産業的骨幹載體。

依托中國信科集團在移動通信領域的技術積累,高鴻股份從2012年即開展我國自主知識産權的C-V2X(LTE-V2X和NR-V2X)技術标準研究、産品開發和市場推廣工作,擁有完整的車路協同解決方案及端到端産品系列。高鴻股份産品涵蓋基于集團自研晶片的系列模組、車載終端(OBU)、路側終端(RSU)、C-V2X雲控平台、CA安全認證解決方案等;高鴻股份C-V2X專家團隊,可為業界提供C-V2X技術咨詢、技術教育訓練及測試聯調等全流程服務。高鴻股份期待與産業鍊上下遊協同合作,共同推動C-V2X在中國乃至全世界範圍内的産業化落地。

作者:陳山枝, 胡金玲, 時岩, 趙麗  

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LTE-V2X車聯網技術、标準、應用

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