2020年世界電信和信息社會(huì)日大會(huì)5月17日召開了。大會(huì)上,中國(guó)信科集團(tuán)副總經(jīng)理、專家委主任,無(wú)線移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、IEEE Fellow陳山枝博士以《“5G+車聯(lián)網(wǎng)”的技術(shù)與應(yīng)用》為題,分享5G賦能垂直行業(yè)、蜂窩車聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展、C-V2X產(chǎn)業(yè)進(jìn)展和應(yīng)用、“5G+車聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展展望、中國(guó)信科(大唐)對(duì)5G和車聯(lián)網(wǎng)的貢獻(xiàn)等內(nèi)容。
01、5G賦能垂直行業(yè)
移動(dòng)通信基本上按照10年一代進(jìn)行演進(jìn),從80年代的大哥大開始,2G承載話音+短信、3G支持互聯(lián)網(wǎng)、4G的高速數(shù)據(jù)和各種APP改變了我們的生活。5G的著重點(diǎn)是改變社會(huì),特別是萬(wàn)物互聯(lián)、進(jìn)入到垂直行業(yè)。5G從服務(wù)人到服務(wù)行業(yè),賦能產(chǎn)業(yè)升級(jí),催生新興業(yè)態(tài),對(duì)未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來很大變化。
5G的驅(qū)動(dòng)力基于兩個(gè)方面,一是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的增長(zhǎng),特別是視頻流量的增長(zhǎng),未來5G的流量將是現(xiàn)在流量的1000倍。二是萬(wàn)物互聯(lián),據(jù)預(yù)測(cè),未來連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備將是現(xiàn)在的100-1000倍,全球?qū)⒂?00-300億聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。5G最關(guān)鍵的三大典型應(yīng)用場(chǎng)景,增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)使得手機(jī)接入速率達(dá)到Gbps。另外兩個(gè)應(yīng)用,海量機(jī)器類通信(Mmtc)、超高可靠低時(shí)延通信(uRLLC)是之前移動(dòng)通信系統(tǒng)(特別是1G到3G)所沒有的。海量機(jī)器類通信(mMTC)實(shí)現(xiàn)每平方公里接入近1百萬(wàn)的設(shè)備,使智能物流、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能計(jì)量等應(yīng)用得以快速發(fā)展;超高可靠低時(shí)延通信(uRLLC)的ms級(jí)空口時(shí)延,使得自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能電網(wǎng)等對(duì)于時(shí)延特別敏感的業(yè)務(wù)接入成為可能。
我國(guó)政府的大力支持5G發(fā)展,由工信部牽頭的5G技術(shù)試驗(yàn)在2019年Q1整體完成;由運(yùn)營(yíng)商牽頭的5G規(guī)模試驗(yàn)在2019年Q3已經(jīng)完成,2020年進(jìn)入5G規(guī)模商用。隨著5G商用的啟幕,將推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)由消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,5G和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、人工智能等多種新技術(shù)疊加,催化反應(yīng),產(chǎn)生裂變,將顛覆部分傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),升級(jí)部分傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),孵化新應(yīng)用,催生新業(yè)態(tài)、產(chǎn)生新商業(yè)模式。
5G是產(chǎn)業(yè)升級(jí)引擎和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新極,預(yù)計(jì)2020--2035年5G產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈GDP貢獻(xiàn)將達(dá)3.5萬(wàn)億美元,相當(dāng)于世界第七大經(jīng)濟(jì)體印度的GDP,并將創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)2200萬(wàn)人次。5G將以全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),開啟萬(wàn)物廣泛互聯(lián)、人機(jī)深度交互的新時(shí)代,成為全面構(gòu)筑經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。5G也將帶來巨大的產(chǎn)業(yè)變革,跨界競(jìng)爭(zhēng)、打破壁、重構(gòu)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。電信運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商、移動(dòng)通信設(shè)備商、消費(fèi)電子設(shè)備商、IT制造商、汽車制造商等融合跨界競(jìng)爭(zhēng)。
02、蜂窩車聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展
信息通信技術(shù)應(yīng)用于汽車行業(yè),從最早的收音機(jī),到衛(wèi)星導(dǎo)航、3G和4G的遠(yuǎn)程信息服務(wù)(Telematics),再到目前的LTE-V2X車聯(lián)網(wǎng)以及未來的NR-V2X,車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使低時(shí)延、高可靠的通信成為可能,“5G+車聯(lián)網(wǎng)”將促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(ICV)、智能交通和自動(dòng)駕駛的發(fā)展。中國(guó)每年約有26萬(wàn)人死于交通事故,通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車車、車路間的實(shí)時(shí)通信將對(duì)剎車、變道、突發(fā)事故等提前預(yù)警,提高道路安全。我國(guó)每年道路擁堵時(shí)間達(dá)12億小時(shí),汽車排放的有害氣體比正常行駛時(shí)高出40%之多,通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車車及車路協(xié)同將從技術(shù)上為綠波帶通行、高優(yōu)級(jí)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(wù),比如保險(xiǎn)和金融服務(wù)、車輛的遠(yuǎn)程診斷、多媒體信息與娛樂服務(wù)等,拓展了汽車信息服務(wù)和商業(yè)模式創(chuàng)新的空間。車聯(lián)網(wǎng)可以提升道路安全和交通效率,最終支撐自動(dòng)駕駛成為可能。
廣義車聯(lián)網(wǎng)包含:車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車云網(wǎng);狹義車聯(lián)網(wǎng)專指“V2X”。車內(nèi)網(wǎng)通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)技術(shù)建立的整車內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行部件間的數(shù)據(jù)通信;車云網(wǎng)(Telematics)遠(yuǎn)程信息服務(wù)或車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),指車載終端通過3G/4G等實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線連接;車際網(wǎng)(V2X)是實(shí)現(xiàn)車車通信、車路通信的無(wú)線通信技術(shù),包括C-V2X和IEEE 802.11p。C-V2X技術(shù)提出后,車云網(wǎng)和車際網(wǎng)都可以通過C-V2X實(shí)現(xiàn)。廣義車聯(lián)網(wǎng)(三者結(jié)合)是實(shí)現(xiàn)智能交通和無(wú)人駕駛的關(guān)鍵,車際網(wǎng)(V2X)聯(lián)合ADAS 實(shí)現(xiàn)車車和車路協(xié)同,車云網(wǎng)將各種數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)宏觀交通調(diào)控及開拓“出行即服務(wù)(MaaS)”等新市場(chǎng)。
相比通過3G和4G的Telematics只提供實(shí)時(shí)性和可靠性要求不高的遠(yuǎn)程信息服務(wù),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(wǎng)絡(luò)之間(V2N,Vehicle-to-Network),提供低時(shí)延、高可靠信息傳輸,支持道路安全類應(yīng)用。
本人在2013年517電信日,首次在國(guó)內(nèi)外公開提出LTE-V2X概念和關(guān)鍵技術(shù),之后中國(guó)信科(原大唐)與產(chǎn)業(yè)界共同在3GPP形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),是首個(gè)基于蜂窩與直通融合的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。LTE-V2X支持LTE-V-CELL 和LTE-V-Direct兩種模式。LTE-V-CELL利用運(yùn)營(yíng)商部署的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),支持車輛本地快速接入。LTE-V-Direct為分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),采用靈活可靠的MAC機(jī)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(lián)合測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明LTE-V2X通信性能優(yōu)于IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn),LTE-V2X的各項(xiàng)性能居國(guó)際領(lǐng)先水平。在相同傳輸距離時(shí),傳輸可靠性比IEEE 802.11p提升25%以上。
根據(jù)3GPP C-V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn),LTE V2X和NR V2X互補(bǔ)關(guān)系,而不是替代關(guān)系(LTE-V2X和NR-V2X的in-device共存)。相比LTE-V,NR-V2X面向更高級(jí)V2X業(yè)務(wù),提供更靈活、更可靠、更快速通信服務(wù)。比如車輛編隊(duì)、高級(jí)駕駛、傳感擴(kuò)展、遠(yuǎn)程駕駛等時(shí)延在3-10MS級(jí),接入可靠性在99.999%,數(shù)據(jù)傳輸速率要求100Mbps -1000Mbps等應(yīng)用,NR-V2X相當(dāng)于要求在直通鏈路(Sidelink)上實(shí)現(xiàn)eMBB以及URLLC。
03、V2X產(chǎn)業(yè)進(jìn)展與應(yīng)用
2017年9月,國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組召開車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)委員會(huì)第一次會(huì)議,提出發(fā)展LTE-V2X,到2019年9月國(guó)務(wù)院印發(fā)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》,我國(guó)頒布了一系列政策支持C-V2X的發(fā)展。特別是《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》指出:要加強(qiáng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(智能汽車、自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同)研發(fā),形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
在一系列政策的支持下,我國(guó)建設(shè)了10個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范區(qū),中國(guó)信科(大唐)的產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于各大示范區(qū)部署。2018年8月,重慶i-VISTA自動(dòng)駕駛大賽中首次引入LTE-V2X,中國(guó)信科(大唐)獨(dú)家為此次挑戰(zhàn)賽提供了LTE-V2X相關(guān)設(shè)備和技術(shù)支持。2018年11月,V2X“三跨”互聯(lián)互通應(yīng)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(cè)試,體現(xiàn)了中國(guó)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)的成熟度。2019年10月,汽車工程學(xué)會(huì),IMT-2020 C-V2X工作組等單位聯(lián)合組織了C-V2X“四跨”互聯(lián)互通應(yīng)用展示活動(dòng),在18年三跨基礎(chǔ)上增加了安全機(jī)制,共70多家廠商參與,體現(xiàn)了中國(guó)C-V2X產(chǎn)業(yè)的健康有序的發(fā)展勢(shì)頭。中國(guó)信科(大唐)作為唯一端到端供應(yīng)商全面參與“三跨”、“四跨”活動(dòng),全面提供路側(cè)設(shè)備(RSU)、車載終端(OBU)、LTE-V2X通信模組、CA和安全模塊等產(chǎn)品和解決方案。
國(guó)際上,2019年3月為加快C-ITS部署,歐盟出臺(tái)新規(guī)試圖在底層技術(shù)上排除C-V2X。2019年6月在5GAA等組織的努力推動(dòng)下,歐盟委員會(huì)駁回了上述提案,保持技術(shù)中立。2019年11月21日,美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)提出在5.9GHz頻段中劃撥20MHz專用于C-V2X的建議。
雷達(dá)、激光、攝像頭等高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS, Advanced Driving Assistance System)受限于視距、環(huán)境等因素,成本高且難以適應(yīng)復(fù)雜道路環(huán)境,需要車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)配合,實(shí)現(xiàn)從單車智能到網(wǎng)聯(lián)智能。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與ADAS是互補(bǔ)關(guān)系,ADAS+C-V2X將從單車智能到網(wǎng)聯(lián)智能,提升道路安全和交通效率,最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。
04、“5G+車聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展展望
隨著《工業(yè)和信息化部關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》等文件的發(fā)布,5G新基建已經(jīng)出現(xiàn),未來需要更豐富5G應(yīng)用場(chǎng)景,培育新型應(yīng)用模式,構(gòu)建 5G應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)。5G+車聯(lián)網(wǎng)、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G+醫(yī)療健康等在眾多應(yīng)用中相比更加成熟,將有利于得到更快的推廣和應(yīng)用。
基于C-V2X的道路基礎(chǔ)設(shè)施將包括應(yīng)用層的交通監(jiān)管、事故處理、信息發(fā)布、車輛調(diào)度、行車輔助、出行輔助、合作駕駛等的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè),包括LTE –V2X網(wǎng)絡(luò)建設(shè),以及智能終端、道路傳感網(wǎng)、車輛傳感網(wǎng)、監(jiān)控設(shè)備等基礎(chǔ)交通設(shè)施的投資和建設(shè)。在現(xiàn)有的高速公路、城市道路的基礎(chǔ)設(shè)施上,增加基于C-V2X技術(shù)的道路基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與投資,將是構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)新架構(gòu)的重要組成,從而構(gòu)成車路協(xié)同的新的網(wǎng)絡(luò)。新的網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)交通和交警的跨界融合,為大眾帶來新的智慧出行服務(wù)。
車聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將分為三個(gè)階段,第一階段通過V2X車車/車路協(xié)同,在城市道路和高速公路部署LTE-V2X,實(shí)現(xiàn)智能交通,提高交通效率,駕駛輔助安全;第二階段將實(shí)現(xiàn)在特定區(qū)域、特定場(chǎng)景(園區(qū)、港口)等部署LTE-V2X,通過區(qū)域性中低速行車協(xié)同決策與控制,實(shí)現(xiàn)商用車(如工程車、貨運(yùn)車等)自動(dòng)駕駛;階段三將通過高度智能、廣域網(wǎng)聯(lián)感知、決策、控制等廣域高速行車協(xié)同決策與控制,實(shí)現(xiàn)乘用車自動(dòng)駕駛。第一階段和第二階段在這幾年都會(huì)部署和商用。但第三階段涉及普通消費(fèi)者的乘用車自動(dòng)駕駛可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn),因?yàn)檫涉及到法律等其它因素。
在上述應(yīng)用中,C-V2X提供低時(shí)延、高可靠通信保障,異構(gòu)多域連接提升協(xié)同信息感知,網(wǎng)聯(lián)智能降低單車感知要求、降低成本。結(jié)合MEC(邊緣計(jì)算)更大數(shù)據(jù)量更大范圍的信息傳播、邊緣部署保障高帶寬、低時(shí)延的特點(diǎn),將能提供更廣泛、更精確的信息感知、更強(qiáng)大的群體智能、更低的建設(shè)和投資成本。
汽車產(chǎn)業(yè)正面臨百年未有之的大變革,汽車產(chǎn)業(yè)的“四化”變革 (電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化) 中的“三化”(智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化)與5G+車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的直接相關(guān)。未來的汽車將是新型的載人移動(dòng)智能電子設(shè)備,當(dāng)前是我國(guó)由汽車大國(guó)走向汽車強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略機(jī)遇期,我們?cè)概c產(chǎn)業(yè)界共同合作實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想。
05、中國(guó)信科(大唐)對(duì)5G和車聯(lián)網(wǎng)的貢獻(xiàn)
中國(guó)信科是由大唐電信集團(tuán)與烽火通信集團(tuán)2018年7月重組成立的一家新的中央企業(yè),大唐電信集團(tuán)是我國(guó)移動(dòng)通信“創(chuàng)新高地”,是3G TD-SCDMA的提出者,4G TD-LTE核心知識(shí)擁有者和標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)者,5G關(guān)鍵技術(shù)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的主要貢獻(xiàn)者;烽火通信集團(tuán)是光通信的發(fā)源地,我國(guó)光通信系列核心器件的首創(chuàng)者,建立6+1產(chǎn)業(yè)基地,從1965年至今承擔(dān)國(guó)家多條干線網(wǎng)絡(luò)工程。
大唐從3G開始、對(duì)4G、5G和車聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)有著重要貢獻(xiàn),5G標(biāo)準(zhǔn)提案數(shù)量5000+、5G相關(guān)專利3400+,是TDD空口設(shè)計(jì)、大規(guī)模組網(wǎng)、超密集組網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等核心技術(shù)的提出者,中國(guó)信科的專家分別擔(dān)任國(guó)際電聯(lián)(ITU) 5G技術(shù)評(píng)估組主席,3GPP核心網(wǎng)與終端(CT)組副主席,3GPP RAN5組副主席。目前中國(guó)信科的5G系列化產(chǎn)品與解決方案已投入5G新基建的建設(shè)當(dāng)中。
2013年大唐首次在國(guó)內(nèi)外提出LTE-V車聯(lián)網(wǎng)概念,并主導(dǎo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定;2014推動(dòng)3GPP標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng),發(fā)布全球首臺(tái)LTE-V樣機(jī);2017年發(fā)布業(yè)界首款基于自研芯片LTE-V2X預(yù)商用產(chǎn)品OBU/RSU;2018發(fā)布全球首款車聯(lián)網(wǎng)模組產(chǎn)品升級(jí)支持R14;2019發(fā)布車規(guī)級(jí)參考設(shè)計(jì)模組用于前裝車載終端市場(chǎng),發(fā)布具備融合感知及地基增強(qiáng)能力的整體解決方案。目前,大唐已經(jīng)率先推出車規(guī)級(jí)通信模組DMD3A。
中國(guó)信科希望后續(xù)與業(yè)界同仁隨5G揚(yáng)帆起航推進(jìn)5G商用和車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,創(chuàng)新合作共贏。