要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)駕駛,把車(chē)和周?chē)磺羞B接在一起靠的就是V2X,而C-V2X是其中更有前途的一種。
近年來(lái),自動(dòng)駕駛在汽車(chē)界越來(lái)越熱,無(wú)論是新勢(shì)力,還是舊勢(shì)力,都在把自動(dòng)駕駛作為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展方向而努力。
老司機(jī)都知道,開(kāi)車(chē)時(shí),要盡可能往遠(yuǎn)了看,以便前方道路出現(xiàn)情況時(shí),留出更多的時(shí)間做出反應(yīng)。
即使武裝了攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等眾多裝備組成的環(huán)境感知系統(tǒng),自動(dòng)駕駛車(chē)輛比人眼看到的視域也遠(yuǎn)不了多少,而且各種傳感器還都有局限性,比如攝像頭容易受光線強(qiáng)弱的影響,激光雷達(dá)怕壞天氣和煙塵,毫米波雷達(dá)怕雨、霧等高濕環(huán)境。
這些傳感器僅僅是對(duì)人的視線的增強(qiáng),在目前流行的ADAS系統(tǒng)中也有運(yùn)用,在駕駛員走神的時(shí)候可以發(fā)揮很大作用,但是對(duì)于人類(lèi)視線范圍之外的地方,這些傳感器就無(wú)能為力了。
這種情況下,就要有其他的設(shè)施來(lái)支持了。自動(dòng)駕駛汽車(chē)作為智慧交通系統(tǒng)工程的一個(gè)組成部分,只有在汽車(chē)與其他交通參與者都發(fā)生聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)之后,才有可能實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)駕駛,而把這一切連接在一起的就是車(chē)聯(lián)網(wǎng),也就是V2X, Vehicle To Everything。
V2X的路線之爭(zhēng)
V2X通過(guò)整合全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航技術(shù)、車(chē)對(duì)車(chē)交流技術(shù)、無(wú)線通信及遠(yuǎn)程感應(yīng)技術(shù)奠定了新的汽車(chē)技術(shù)發(fā)展方向,可以實(shí)現(xiàn)車(chē)和其他一切實(shí)體之間的信息交互,從而獲取實(shí)時(shí)路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息,提高駕駛安全性和交通效率。
V2X的研發(fā)目前業(yè)內(nèi)有兩套方案:DSRC(dedicated short range communication,專(zhuān)用短程通信技術(shù))和C-V2X(Cellular-Vehicle To Everything蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng))。這兩種技術(shù)都設(shè)計(jì)于5.9 GHzITS頻段上運(yùn)行,并且都能夠獨(dú)立于蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作。
DSRC以IEEE802.11p為基礎(chǔ),從Wi-Fi無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)而成,美國(guó)在1999年率先分配了5.9GHz 頻段內(nèi)的 75MHz 頻譜,引導(dǎo)企業(yè)和行業(yè)在這個(gè)頻段上開(kāi)發(fā)車(chē)和車(chē)的直接通信技術(shù),避免交通事故。2008年IEEE和SAE聯(lián)合制定了DSRC標(biāo)準(zhǔn)。
DSRC起步早,目前已被美國(guó)交通部確認(rèn)為V2V標(biāo)準(zhǔn),歐盟的協(xié)同式智能交通系統(tǒng)和日本的V2X也基于DSRC。但DSRC的性能不是很穩(wěn)定,所以一直處于測(cè)試階段。
2014年,美國(guó)多次組織大規(guī)模DSRC的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,花了三年去驗(yàn)證這個(gè)技術(shù)放到車(chē)上是不是能夠改善交通、避免交通事故的發(fā)生。結(jié)果令人振奮,DSRC確實(shí)可以把事故、尤其是致死事故率降低到原來(lái)的1/7。
但是大家也發(fā)現(xiàn),基于Wi-Fi改進(jìn)的DSRC技術(shù)太陳舊了,雖然業(yè)界包括高通在DSRC的增強(qiáng)上做了大量工作,但移動(dòng)速度一旦提高,尤其達(dá)到200公里/時(shí),DSRC信號(hào)的衰減就會(huì)非常快,因此它并不適用于高速場(chǎng)景。
C-V2X基于蜂窩技術(shù),是專(zhuān)為高速移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的一種通信技術(shù),對(duì)汽車(chē)應(yīng)用進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的優(yōu)化。C-V2X在高數(shù)據(jù)量信息共享方面提供了充分的技術(shù)支持,包括寬帶載波支持、超低延遲和高可靠性等,并且所有的功能都可以基于新車(chē)已經(jīng)內(nèi)置的蜂窩調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn),同時(shí)包含了802.11p 的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和無(wú)線通信的基礎(chǔ)進(jìn)展內(nèi)容。2017年6月3GPP完成了第一版的標(biāo)準(zhǔn)。
C-V2X目前關(guān)鍵指標(biāo):傳輸帶寬最高可擴(kuò)展至100MHz,峰值速率上行500Mbps,下行1Gbps,用戶面時(shí)延≤10ms,控制面時(shí)延≤50ms,支持車(chē)速 500km/h,覆蓋范圍與 LTE 范圍類(lèi)似。
C-V2X包括了V2V(vehicle-to-vehicle,車(chē)-車(chē))、V2I(vehicle-to-infrastructure,車(chē)-基礎(chǔ)設(shè)施)、V2P(vehicle-to-pedestrian,車(chē)-行人)的直接通信,也包括V2N(vehicle-to-network,車(chē)-互聯(lián)網(wǎng)),能夠很好地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
V2N是我們所熟悉的或正在使用的,就是通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),連接到云服務(wù)器,使用云服務(wù)器提供的導(dǎo)航、娛樂(lè)、防盜等應(yīng)用功能,隨著5G的到來(lái),它的功能會(huì)不斷增強(qiáng)。
C-V2X 中的V2V、V2I 和 V2P,采用的是設(shè)備間的直接通信,就像我們平時(shí)用的手臺(tái),不依賴蜂窩網(wǎng)絡(luò)的協(xié)助或覆蓋,就可支持實(shí)時(shí)安全信息交換,從而提供了擴(kuò)展的通信范圍和增強(qiáng)的可靠性。
V2V是指車(chē)與車(chē)之間的溝通,在一定距離內(nèi)彼此溝通信息。利用信息的充分共享,V2V可以有效增強(qiáng)ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))的功能,幫助在附近行駛的車(chē)輛更主動(dòng)地規(guī)劃駕駛行為及路徑,避免事故的發(fā)生。
V2I,指的是車(chē)和基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息溝通。I代表Infrastructure,指路邊的基礎(chǔ)設(shè)施,包括信號(hào)燈、限速標(biāo)志等。有了V2I,在車(chē)輛經(jīng)過(guò)限速變化路段時(shí),這些限速標(biāo)志的信息會(huì)被“廣播”出來(lái),你的車(chē)如果能接收到相關(guān)提示,就不會(huì)莫名奇妙地被扣分了。
V2P指的是車(chē)輛與道路上行人或非機(jī)動(dòng)車(chē)的信息溝通。前不久,美國(guó)有一輛Uber自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)輛撞死了橫穿馬路的行人。如果那位女士身上佩戴了V2P(車(chē)-行人)裝置,那穿越馬路的時(shí)候,就可以播放信息提示同樣裝備了C-V2X的經(jīng)過(guò)車(chē)輛,從而避免事故的發(fā)生。
C-V2X相對(duì)于DSRC的優(yōu)勢(shì)
在前不久進(jìn)行的Qualcomm C-V2X技術(shù)媒體沙龍上,高通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高級(jí)總監(jiān)李儼博士向記者介紹:
C-V2X更適合高速移動(dòng)場(chǎng)景。在相對(duì)速度高達(dá)500公里/時(shí)的速度下仍然可以實(shí)現(xiàn)可靠的通信、可靠的信息傳遞、進(jìn)行可靠的預(yù)警,而DSRC在速度達(dá)到200公里/時(shí)的情況下,信號(hào)的衰減就會(huì)非常快。
C-V2X通信有效距離范圍可以達(dá)到DSRC的兩倍以上。因此,C-V2X還獲得鐵路系統(tǒng)的青睞,希望能夠在5.9GHz這個(gè)頻段上用這個(gè)技術(shù)支持鐵路的直連應(yīng)用。
C-V2X安全性能更高、更一致。因?yàn)樗永m(xù)了蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證體系架構(gòu),當(dāng)最小性能認(rèn)證得到保障之后,所有汽車(chē)廠商只要能滿足最小性能要求,產(chǎn)品上路就可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,這樣就可以把整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)建立起來(lái)。
C-V2X可以很好地適應(yīng)即將到來(lái)的 5G 新空口特性,為自動(dòng)駕駛和先進(jìn)應(yīng)用提供高吞吐量、寬帶載波支持、超低延遲和高可靠性。
如果想做真正全自動(dòng)的駕駛,不光自己的車(chē)能力很強(qiáng),周邊的車(chē)輛也要感知能力。C-V2X的解決方法是,讓車(chē)輛把感知的情況實(shí)時(shí)分享出來(lái),讓那些沒(méi)有配備先進(jìn)傳感器的車(chē)輛通過(guò)廣播了解整個(gè)道路的狀況,使整個(gè)道路變得可預(yù)測(cè)性更強(qiáng),實(shí)現(xiàn)更可靠的自動(dòng)駕駛。
C-V2X還有一個(gè)很重要的優(yōu)勢(shì)就是成本效益。DSRC組網(wǎng)需要新建大量路側(cè)單元(RSU,Road Side Unit),基站設(shè)備新建成本較大,硬件產(chǎn)品成本也比較高。而C-V2X可以集成在現(xiàn)有的蜂窩基站里面。今天中國(guó)的基站數(shù)量很大,5G來(lái)了之后,基站的數(shù)量還會(huì)增大,因此我們可以對(duì)基站進(jìn)行改造,把C-V2X 基礎(chǔ)設(shè)施加進(jìn)去,從而實(shí)現(xiàn)部署成本最優(yōu)。
在終端側(cè),C-V2X可以將LTE、V2X的相關(guān)芯片集成在一起,裝在T-box里面,形成統(tǒng)一的連接性解決方案。大量沒(méi)有前裝C-V2X設(shè)備的車(chē)輛,可以通過(guò)加裝T-box,連到C-V2X車(chē)聯(lián)網(wǎng)中,從這個(gè)角度來(lái)講,成本也是最優(yōu)的。
C-V2X在國(guó)際上的發(fā)展
C-V2X產(chǎn)業(yè)鏈主要包括通信芯片、通信模組、終端與設(shè)備、整車(chē)制造、解決方案、測(cè)試驗(yàn)證以及運(yùn)營(yíng)與服務(wù)等環(huán)節(jié),這其中包括了芯片廠商、設(shè)備廠商、主機(jī)廠、方案商、電信運(yùn)營(yíng)商等眾多參與方。
如考慮到實(shí)現(xiàn)完整的C-V2X應(yīng)用,還需要若干產(chǎn)業(yè)支撐環(huán)節(jié),主要包括科研院所、標(biāo)準(zhǔn)組織、投資機(jī)構(gòu)以及關(guān)聯(lián)的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)。
支持LTE-V2X的3GPP R14版本標(biāo)準(zhǔn)已于2017年正式發(fā)布;支持LTE-V2X增強(qiáng)(LTE-eV2X)的3GPP R15版本標(biāo)準(zhǔn)于2018年6月正式完成;支持5G-V2X的3GPP R16+版本標(biāo)準(zhǔn)宣布于2018年6月啟動(dòng)研究,將與以前的標(biāo)準(zhǔn)形成互補(bǔ)關(guān)系。
C-V2X由于技術(shù)更新,更適合高速移動(dòng)的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)獲得了廣泛汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)的支持,包括快速增長(zhǎng)的全球行業(yè)組織——5G汽車(chē)聯(lián)盟(5GAA)。
它的創(chuàng)始成員包括德國(guó)的三家車(chē)企(奔馳、奧迪、寶馬),還包括高通、愛(ài)立信等五家通信企業(yè)。2017年年初的時(shí)候共有七十多個(gè)成員,現(xiàn)在已經(jīng)有近百家成員企業(yè)。全球領(lǐng)先的汽車(chē)企業(yè)、電信運(yùn)營(yíng)商、公路運(yùn)營(yíng)商、部件廠商、模組廠商都在這個(gè)組織里。
C-V2X在我國(guó)的發(fā)展
我國(guó)于2015 年啟動(dòng)了基于 C-V2X 技術(shù)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)頻譜研究, 2016 年 11 月工信部正式劃分5905-5925MHz 用于 C-V2X 技術(shù)試驗(yàn),并通過(guò)北京-保定、重慶、浙江、吉林、湖北、上海、無(wú)錫等車(chē)聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)開(kāi)展測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
2016 年11 月,大唐基于自主研發(fā)的芯片級(jí)解決方案發(fā)布了 C-V2X 車(chē)載終端和路側(cè)通信測(cè)試設(shè)備。
華為在2016年推出支持 C-V2X 的車(chē)載終端原型機(jī),并在 2018 年世界移動(dòng)大會(huì)·上海首次對(duì)外解讀C-V2X車(chē)聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略,并發(fā)布首款商用C-V2X解決方案RSU(路邊單元)。
2017年底,中國(guó)LTE-V2X相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)于基本完成,包括LTE-V2X體系架構(gòu)、頻譜、空中接口、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層、安全等。
2018年1月5日,國(guó)家發(fā)改委公布《智能汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》征求意見(jiàn)稿,到2020年智能汽車(chē)新車(chē)占比達(dá)到50%,大城市、高速公路的LTE-V2X覆蓋率達(dá)到90%,北斗高精度時(shí)空服務(wù)實(shí)現(xiàn)全覆蓋,到2025年, 5G-V2X基本滿足智能汽車(chē)發(fā)展需要等相關(guān)要求。
2018年6月底,工信部下屬中國(guó)信通院在官網(wǎng)上發(fā)布了由IMT-2020(5G)推進(jìn)組編寫(xiě)的《C-V2X白皮書(shū)》。
在通信芯片研制方面,大唐電信已發(fā)布PC5 Mode 4模式的LTE-V2X測(cè)試芯片模組;華為也已發(fā)布了支持包括LTE-V2X在內(nèi)的多模4.5G LTE調(diào)制解調(diào)芯片Balong 765。
在通信模組方面,大唐、華為等芯片企業(yè)都將提供基于各自芯片的通信模組;中興通訊也計(jì)劃于2018年發(fā)布基于高通芯片的LTE-V2X測(cè)試模組;上海移遠(yuǎn)通信也計(jì)劃推出基于高通9150芯片的通信模組。
在終端與設(shè)備方面,大唐、華為、東軟、星云互聯(lián)、千方科技、車(chē)網(wǎng)互聯(lián)、萬(wàn)集科技等企業(yè)均可提供支持LTE-V2X的OBU和RSU通信終端產(chǎn)品。
在通信基站方面,華為已推出測(cè)試用LTE-V2X基站。中興將于2018年提供測(cè)試用LTE-V2X基站。上海諾基亞貝爾也將提供LTE+MEC的基站產(chǎn)品,支持V2I類(lèi)應(yīng)用。
中國(guó)一汽、上汽、江淮汽車(chē)、眾泰汽車(chē)、長(zhǎng)城汽車(chē)等實(shí)現(xiàn)了LTE-V2V、V2I、V2P應(yīng)用,并與東軟、大唐、ALPS、大陸等合作進(jìn)行了示范演示。眾泰新能源汽車(chē)正在建設(shè)融合了LTE-V2X應(yīng)用和ADAS技術(shù)的小鎮(zhèn)無(wú)人駕駛解決方案。
C-V2X的商業(yè)化前景
迄今為止,全球都沒(méi)有商用的DSRC系統(tǒng),除了日本有局部的部署。DSRC這個(gè)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多年,但時(shí)間長(zhǎng)并不等于成熟。
雖然C-V2X標(biāo)準(zhǔn)2017年6月份才全部完成,但是過(guò)去一年里,產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。高通等芯片廠商和主機(jī)廠商、部件廠商合作,在全球內(nèi)做了大量的測(cè)試和驗(yàn)證。
據(jù)高通公司預(yù)計(jì),2019年底、2020年初,會(huì)看到支持C-V2X的量產(chǎn)車(chē)上市。如果考慮汽車(chē)行業(yè)的開(kāi)發(fā)周期,現(xiàn)在開(kāi)始開(kāi)發(fā),兩到三年生產(chǎn),基本上DSRC和C-V2X上市的時(shí)間從商業(yè)角度來(lái)講,基本是一致的。
C-V2X是目前唯一一項(xiàng)遵循全球3GPP標(biāo)準(zhǔn)的V2X技術(shù),并支持持續(xù)演進(jìn)以實(shí)現(xiàn)對(duì)5G前向兼容;從技術(shù)提出,就得到了汽車(chē)行業(yè)和交通行業(yè),包括快速增長(zhǎng)的5G汽車(chē)聯(lián)盟在內(nèi)的全球汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)的廣泛支持。
我國(guó)擁有全球最大的LTE網(wǎng)絡(luò),我國(guó)企業(yè)在 3GPP 中主導(dǎo)了部分C-V2X標(biāo)準(zhǔn)的制定及后續(xù)演進(jìn)技術(shù)的研究,基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的C-V2X與目前的4G和未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)都可以復(fù)用,部署成本低。這些因素讓C-V2X將成為中國(guó)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的首選解決方案。
不過(guò),C-V2X的布署是個(gè)非常大的系統(tǒng)工程,涉及行業(yè)、企業(yè)眾多,仍有諸多問(wèn)題需要解決,包括各方利益的平衡,及技術(shù)、法規(guī)、政策、商業(yè)模式等等。C-V2X的真正發(fā)揮作用,需要多方面的共同努力,雖然道路是曲折的,但我們相信C-V2X前途是光明的。
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