蜂窝车联网及其赋能智能网联汽车发展的建议
■ 中国信科集团副总经理、总工程师 陈山枝 近些年,随着我国汽车产业转型持续升级,智能网联汽车已经从小范围测试验证转入技术快速发展、生态加速构建的新阶段。目前,依托C-V2X车联网技术,推进车路云协同发展的智能网联汽车和智慧交通方案,已经成为新的路径,牵引中国智能网联汽车和新能源汽车创新发展。车联网技术结合人工智能、大数据、云计算、视觉和雷达感知、高精度地图等技术,满足目前智能交通系统在汽车行驶安全、效率提升和信息服务等方面的需求,为汽车向自动驾驶与无人驾驶系统的平滑演进提供技术支撑。 车联网是通信、交通、汽车行业融合的国家战略和行业发展需求,国家 “十四五”规划中明确指出 “要积极稳妥发展车联网”。对于交通行业,车联网支撑道路安全、交通效率和节能减排;对于汽车行业,车联网支撑从辅助驾驶到未来的无人驾驶及其信息娱乐需求。 在跨界合作过程中,我们发现,业界存在某些混淆的概念及误区。为此,本文将对C-V2X蜂窝车联网相关概念及误区进行澄清。 目前,业界容易将车联网简单等同于3G/4G时期的远程信息服务或空中下载技术,这只是车云网通信。事实上,广义的车联网包括车内网、车云网和车际网。未来自动驾驶需要这三者有机结合实现。一方面,车际网 (V2V和V2I)联合车载感知和路侧感知实现车与车、车与路间协同,即近程数据交互;另一方面,车云网实现车与边缘云和中心云平台通信,实现宏观交通服务,并开拓行即服务等新商业模式和新市场。需要说明的是:C-V2X技术可同时支持车云网(通过Uu接口)和车际网 (通过PC5接口); 近期热议的低轨卫星通信只能为车辆提供远程信息和OTA服务,即V2N服务,因为其时延和可靠性达不到V2V和V2I道路安全业务的严苛性能要求,但低轨卫星通信可以解决地面移动通信没有覆盖的偏远地区以及沙漠、极地等V2N通信难题,且在这些地区车辆稀少,对V2V和V2I的需求较弱。 针对车联网是否等同于物联网,本人认为,物联网的概念很泛化,因此有人将车联网看作物联网的子集。两者区别是很大的,不能简单等同。物联网的短距离通信主要有ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、射频识别等技术,广域网通信主要有LoRa、NB-IoT等技术。物联网技术在智能交通领域有广泛的应用,在此不再细述。对应IoT,车联网也称IoV。 本人团队最早提出LTE-V2X的初衷是要解决高速移动下,多车对多车间且高频度通信的低时延高可靠难题。针对一个单跳多点共享无线信道,LTE-V2XPC5的创新是结合车辆运动特征和周期性数据通信需求,提出预约和感知结合的分布式无线信道接入控制和资源分配机制,比CSMA/CA技术先进,也不是一个简单的广播通信机制。但为什么有人说C-V2X是广播机制呢?因为PC无线物理层没有设计地址标识,发送时没有目的地标识,主要是为了解决车辆在高速运动中通信对象的不确定性问题,同时又巧妙实现了车与周围车辆、人、路间周期性交换状态信息的通信需求。LTE-V2X在应用层已解决单播和组网问题。NR-V2XPC5无线通信沿用了LTE-V2X基本方法,另外NR-V2X标准化时已支持层二应用的广播、多播和单播三种特性。 在基于C-V2X的通信方式的车辆高密度V2V场景下,车辆以单播模式将数据上行传输至基站,基站再以多播模式将信息下行传至其他车辆,带来的后果是信息不能及时到达目的地址,消息可靠性降低。本人认为V2V通信要经过基站转发,时延高于DSRC(IEEE802.11p),这是错误的理解。 过去几年,学术界和产业界从仿真验证、实际道路测试等多方面开展了C-V2X与DSRC(IEEE802.11p)的比较研究工作。国际组织下一代移动通信网络联盟的V2X工作组联合LG、大唐、高通等公司,对IEEE802.11p和C-V2X(LTE-V2X)在相似假设条件 (如信道模型、业务模型等)下,进行了链路级和系统级仿真。各公司系统仿真结果表明,以高速场景车辆相对速度280km/h为例,90%可靠性对应的通信范围,LTE-V2X比IEEE802.11p远约170m。2017年,大唐和福特汽车在京津高速进行联合测试,测试结果显示,在相同的测试环境下,通信距离在400~1200m时,LTE-V2X的分组错误接收率明显低于IEEE802.11p;典型通信距离为600m时,IEEE802.11p分组错误接收率约为37.9%,而LTE-V2X分组错误接收率约为7.7%。相关学术研究表明LTE-V2X比IEEE802.11p有明显的性能优势。可见,C-V2X相比 DSRC(IEEE802.11p)具有更远的通信距离、更强的可靠性和更佳的拥塞控制能力。
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