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聚焦5•17電信日丨中國信科集團副總經理陳山枝:“5G+車聯網”的技術與應用

2020年5月17日 16:34  CCTIME飛象網  

2020年世界電信和信息社會日大會5月17日召開了。大會上,中國信科集團副總經理、專家委主任,無線移動通信國家重點實驗室主任、IEEE Fellow陳山枝博士以《“5G+車聯網”的技術與應用》為題,分享5G賦能垂直行業、蜂窩車聯網(C-V2X)技術與標準進展、C-V2X產業進展和應用、“5G+車聯網”發展展望、中國信科(大唐)對5G和車聯網的貢獻等內容。

01、5G賦能垂直行業

移動通信基本上按照10年一代進行演進,從80年代的大哥大開始,2G承載話音+短信、3G支持互聯網、4G的高速數據和各種APP改變了我們的生活。5G的著重點是改變社會,特別是萬物互聯、進入到垂直行業。5G從服務人到服務行業,賦能產業升級,催生新興業態,對未來產業結構的轉型升級帶來很大變化。

5G的驅動力基于兩個方面,一是移動互聯網的增長,特別是視頻流量的增長,未來5G的流量將是現在流量的1000倍。二是萬物互聯,據預測,未來連接到網絡上的設備將是現在的100-1000倍,全球將有200-300億聯網設備。5G最關鍵的三大典型應用場景,增強移動寬帶(eMBB)使得手機接入速率達到Gbps。另外兩個應用,海量機器類通信(Mmtc)、超高可靠低時延通信(uRLLC)是之前移動通信系統(特別是1G到3G)所沒有的。海量機器類通信(mMTC)實現每平方公里接入近1百萬的設備,使智能物流、環境監測、智能計量等應用得以快速發展;超高可靠低時延通信(uRLLC)的ms級空口時延,使得自動駕駛、遠程醫療、智能電網等對于時延特別敏感的業務接入成為可能。

我國政府的大力支持5G發展,由工信部牽頭的5G技術試驗在2019年Q1整體完成;由運營商牽頭的5G規模試驗在2019年Q3已經完成,2020年進入5G規模商用。隨著5G商用的啟幕,將推動移動互聯網在我國由消費互聯網向產業互聯網發展,5G和大數據、云計算、區塊鏈、人工智能等多種新技術疊加,催化反應,產生裂變,將顛覆部分傳統產業,升級部分傳統產業,孵化新應用,催生新業態、產生新商業模式。

5G是產業升級引擎和經濟增長新極,預計2020--2035年5G產業價值鏈GDP貢獻將達3.5萬億美元,相當于世界第七大經濟體印度的GDP,并將創造就業機會2200萬人次。5G將以全新網絡架構,開啟萬物廣泛互聯、人機深度交互的新時代,成為全面構筑經濟社會數字化轉型的關鍵基礎設施。5G也將帶來巨大的產業變革,跨界競爭、打破壁、重構產業生態體系。電信運營商、互聯網服務商、移動通信設備商、消費電子設備商、IT制造商、汽車制造商等融合跨界競爭。

02、蜂窩車聯網(C-V2X)技術與標準進展

信息通信技術應用于汽車行業,從最早的收音機,到衛星導航、3G和4G的遠程信息服務(Telematics),再到目前的LTE-V2X車聯網以及未來的NR-V2X,車聯網技術使低時延、高可靠的通信成為可能,“5G+車聯網”將促進智能網聯汽車(ICV)、智能交通和自動駕駛的發展。中國每年約有26萬人死于交通事故,通過車聯網實現車車、車路間的實時通信將對剎車、變道、突發事故等提前預警,提高道路安全。我國每年道路擁堵時間達12億小時,汽車排放的有害氣體比正常行駛時高出40%之多,通過車聯網實現車車及車路協同將從技術上為綠波帶通行、高優級車輛通行提供保障,提升交通效率。此外車輛的信息娛樂服務,比如保險和金融服務、車輛的遠程診斷、多媒體信息與娛樂服務等,拓展了汽車信息服務和商業模式創新的空間。車聯網可以提升道路安全和交通效率,最終支撐自動駕駛成為可能。

廣義車聯網包含:車內網、車際網和車云網;狹義車聯網專指“V2X”。車內網通過控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)技術建立的整車內部通信網絡,實現汽車內部控制系統與各檢測和執行部件間的數據通信;車云網(Telematics)遠程信息服務或車載移動互聯網,指車載終端通過3G/4G等實現與互聯網的無線連接;車際網(V2X)是實現車車通信、車路通信的無線通信技術,包括C-V2X和IEEE 802.11p。C-V2X技術提出后,車云網和車際網都可以通過C-V2X實現。廣義車聯網(三者結合)是實現智能交通和無人駕駛的關鍵,車際網(V2X)聯合ADAS 實現車車和車路協同,車云網將各種數據上傳至云平臺,實現宏觀交通調控及開拓“出行即服務(MaaS)”等新市場。

相比通過3G和4G的Telematics只提供實時性和可靠性要求不高的遠程信息服務,V2X (Vehicle to everything )支持車與車之間(V2V,Vehicle-to-Vehicle)、車與路之間(V2I,Vehicle-to-Infrastructure)、車與人之間(V2P,Vehicle-to-Pedestrian)、車與網絡之間(V2N,Vehicle-to-Network),提供低時延、高可靠信息傳輸,支持道路安全類應用。

本人在2013年517電信日,首次在國內外公開提出LTE-V2X概念和關鍵技術,之后中國信科(原大唐)與產業界共同在3GPP形成國際標準,是首個基于蜂窩與直通融合的車聯網技術。LTE-V2X支持LTE-V-CELL 和LTE-V-Direct兩種模式。LTE-V-CELL利用運營商部署的集中式網絡架構,支持車輛本地快速接入。LTE-V-Direct為分布式網絡架構,采用靈活可靠的MAC機制,靈活支持車輛通信。通過大唐-福特汽車(Ford)京津高速公路聯合測試,測試結果表明LTE-V2X通信性能優于IEEE 802.11p標準,LTE-V2X的各項性能居國際領先水平。在相同傳輸距離時,傳輸可靠性比IEEE 802.11p提升25%以上。

根據3GPP C-V2X車聯網技術標準演進,LTE V2X和NR V2X互補關系,而不是替代關系(LTE-V2X和NR-V2X的in-device共存)。相比LTE-V,NR-V2X面向更高級V2X業務,提供更靈活、更可靠、更快速通信服務。比如車輛編隊、高級駕駛、傳感擴展、遠程駕駛等時延在3-10MS級,接入可靠性在99.999%,數據傳輸速率要求100Mbps -1000Mbps等應用,NR-V2X相當于要求在直通鏈路(Sidelink)上實現eMBB以及URLLC。

03、V2X產業進展與應用

2017年9月,國家制造強國建設領導小組召開車聯網產業發展專項委員會第一次會議,提出發展LTE-V2X,到2019年9月國務院印發《交通強國建設綱要》,我國頒布了一系列政策支持C-V2X的發展。特別是《交通強國建設綱要》指出:要加強智能網聯汽車(智能汽車、自動駕駛、車路協同)研發,形成自主可控完整的產業鏈。

在一系列政策的支持下,我國建設了10個智能網聯汽車示范區,中國信科(大唐)的產品和解決方案廣泛應用于各大示范區部署。2018年8月,重慶i-VISTA自動駕駛大賽中首次引入LTE-V2X,中國信科(大唐)獨家為此次挑戰賽提供了LTE-V2X相關設備和技術支持。2018年11月,V2X“三跨”互聯互通應用展示是世界首例跨通信模組、跨終端提供商和跨整車廠的互通測試,體現了中國C-V2X標準及產業的成熟度。2019年10月,汽車工程學會,IMT-2020 C-V2X工作組等單位聯合組織了C-V2X“四跨”互聯互通應用展示活動,在18年三跨基礎上增加了安全機制,共70多家廠商參與,體現了中國C-V2X產業的健康有序的發展勢頭。中國信科(大唐)作為唯一端到端供應商全面參與“三跨”、“四跨”活動,全面提供路側設備(RSU)、車載終端(OBU)、LTE-V2X通信模組、CA和安全模塊等產品和解決方案。

國際上,2019年3月為加快C-ITS部署,歐盟出臺新規試圖在底層技術上排除C-V2X。2019年6月在5GAA等組織的努力推動下,歐盟委員會駁回了上述提案,保持技術中立。2019年11月21日,美國聯邦通信委員會(FCC)提出在5.9GHz頻段中劃撥20MHz專用于C-V2X的建議。

雷達、激光、攝像頭等高級駕駛輔助系統(ADAS, Advanced Driving Assistance System)受限于視距、環境等因素,成本高且難以適應復雜道路環境,需要車聯網技術配合,實現從單車智能到網聯智能。車聯網技術與ADAS是互補關系,ADAS+C-V2X將從單車智能到網聯智能,提升道路安全和交通效率,最終實現自動駕駛。

04、“5G+車聯網”發展展望

隨著《工業和信息化部關于推動5G加快發展的通知》等文件的發布,5G新基建已經出現,未來需要更豐富5G應用場景,培育新型應用模式,構建 5G應用生態系統。5G+車聯網、5G+工業互聯網、5G+醫療健康等在眾多應用中相比更加成熟,將有利于得到更快的推廣和應用。

基于C-V2X的道路基礎設施將包括應用層的交通監管、事故處理、信息發布、車輛調度、行車輔助、出行輔助、合作駕駛等的應用系統建設,包括LTE –V2X網絡建設,以及智能終端、道路傳感網、車輛傳感網、監控設備等基礎交通設施的投資和建設。在現有的高速公路、城市道路的基礎設施上,增加基于C-V2X技術的道路基礎設施的建設與投資,將是構建智能網聯新架構的重要組成,從而構成車路協同的新的網絡。新的網絡將實現交通和交警的跨界融合,為大眾帶來新的智慧出行服務。

車聯網的建設將分為三個階段,第一階段通過V2X車車/車路協同,在城市道路和高速公路部署LTE-V2X,實現智能交通,提高交通效率,駕駛輔助安全;第二階段將實現在特定區域、特定場景(園區、港口)等部署LTE-V2X,通過區域性中低速行車協同決策與控制,實現商用車(如工程車、貨運車等)自動駕駛;階段三將通過高度智能、廣域網聯感知、決策、控制等廣域高速行車協同決策與控制,實現乘用車自動駕駛。第一階段和第二階段在這幾年都會部署和商用。但第三階段涉及普通消費者的乘用車自動駕駛可能需要很長時間才能實現,因為還涉及到法律等其它因素。

在上述應用中,C-V2X提供低時延、高可靠通信保障,異構多域連接提升協同信息感知,網聯智能降低單車感知要求、降低成本。結合MEC(邊緣計算)更大數據量更大范圍的信息傳播、邊緣部署保障高帶寬、低時延的特點,將能提供更廣泛、更精確的信息感知、更強大的群體智能、更低的建設和投資成本。

汽車產業正面臨百年未有之的大變革,汽車產業的“四化”變革 (電動化、智能化、網聯化、共享化) 中的“三化”(智能化、網聯化、共享化)與5G+車聯網等技術的直接相關。未來的汽車將是新型的載人移動智能電子設備,當前是我國由汽車大國走向汽車強國的戰略機遇期,我們愿與產業界共同合作實現夢想。

05、中國信科(大唐)對5G和車聯網的貢獻

中國信科是由大唐電信集團與烽火通信集團2018年7月重組成立的一家新的中央企業,大唐電信集團是我國移動通信“創新高地”,是3G TD-SCDMA的提出者,4G TD-LTE核心知識擁有者和標準主導者,5G關鍵技術和國際標準的主要貢獻者;烽火通信集團是光通信的發源地,我國光通信系列核心器件的首創者,建立6+1產業基地,從1965年至今承擔國家多條干線網絡工程。

大唐從3G開始、對4G、5G和車聯網的核心技術有著重要貢獻,5G標準提案數量5000+、5G相關專利3400+,是TDD空口設計、大規模組網、超密集組網、車聯網等核心技術的提出者,中國信科的專家分別擔任國際電聯(ITU) 5G技術評估組主席,3GPP核心網與終端(CT)組副主席,3GPP RAN5組副主席。目前中國信科的5G系列化產品與解決方案已投入5G新基建的建設當中。

2013年大唐首次在國內外提出LTE-V車聯網概念,并主導國際標準制定;2014推動3GPP標準立項,發布全球首臺LTE-V樣機;2017年發布業界首款基于自研芯片LTE-V2X預商用產品OBU/RSU;2018發布全球首款車聯網模組產品升級支持R14;2019發布車規級參考設計模組用于前裝車載終端市場,發布具備融合感知及地基增強能力的整體解決方案。目前,大唐已經率先推出車規級通信模組DMD3A。

中國信科希望后續與業界同仁隨5G揚帆起航推進5G商用和車聯網應用,創新合作共贏。

編 輯:孫秀杰
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