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汽车新定义05期

admin 业界资讯 2020-10-13 02:31:44 12 0

原标题:汽车新定义05期 | 车联网秣马厉兵,C-V2X商用是何年?

汽车新定义05期

摘要:

1. 信息通信技术的发展推动车联网进入3.0时代,“端-管-云”一体化支撑实现自动驾驶和智能交通终极目标;

2. C-V2X技术路线优势显著,我国依托4G/5G的崛起抢占发展先机,超越欧美形成C-V2X标准与专利优势;

3. LTE-V2X进入产业化部署导入期,车的“渗透”和网的“覆盖”协同推进,2021年有望成为商用元年。

出品 | 搜狐汽车研究室

作者 | 鲁楠

美国时间10月8日,无人驾驶商业化的领头羊——谷歌旗下自动驾驶公司Waymo宣布其robotaxi(无人驾驶出租车)业务将对公众全面开放。这意味着,在美国凤凰城,原本只面向特定体验用户的无人驾驶出租车,将正式铺开,从“试点”走向“商用”。当美国走在“单车智能”无人驾驶商用的前列,中国能否后来居上?

面对无人驾驶的发展,“单车智能”和“车路协同”一直是各国各企业不得不面临的决策,通常而言前者是短期内的必要条件,而后者则是最终目标。

10月9日,工信部党组书记、部长肖亚庆在《人民日报》发表《制造强国和网络强国建设扎实推进》一文,指出我国在移动通信领域,5G国际标准必要专利占比全球领先,基于蜂窝移动网络的车联网无线通信技术成为国际标准并加速产业化

“单车智能”之外,我国正在大力推进基于车联网的“车路协同”和智能交通系统建设。随着我国在C-V2X技术、标准、产品、应用等方面取得显著发展,车联网虚掩的门已被推开,整体进入产业化导入的关键时期。

01“端-管-云”协同的车联网是实现高等级无人驾驶和智能交通的必然路径

广义的车联网包含远程信息服务、数字化运营服务以及车路协同服务,它是运用大数据、云计算、人工智能等信息通信技术,通过车内网、车际网和车载移动互联网,进行车-车、车-路、车-人、车-平台等的全方位连接和数据交互,实现动态信息服务、车辆智能化控制和智能交通管理的一体化网络

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汽车新定义05期

从发展历程来看,从20世纪60年代开始,日本、欧美等国就开始研究汽车通信与智能交通系统,车联网的概念也随之发展起来。通用汽车在1996年芝加哥车展发布的OnStar计划被视作车联网规模化商用的开端。进入21世纪,3G/4G/5G技术的进步推动了车联网应用快速发展,使其功能和内容不断拓展延伸,大致可划分为三个阶段:

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第一阶段 车载信息服务(to C):

上世纪90年代末是车联网的发展初期,整车企业开始注重打通车内外信息共享,通过提供车载信息服务来提升车辆功能属性,实现产品的差异化。最早的功能是呼叫中心,通过2G的车载电话实现“三call”,即紧急救援“eCall”,道路救援“bCall”,一键导航“iCall”,多依赖于数量庞大的人工座席提供服务。

随着车内信息娱乐系统的发展,车机中控屏逐步普及,插上一张SIM卡,在3G网络下即可实现在线地图、在线天气、在线音乐等服务功能,用户体验大大提升。

第二阶段 数字化运营(to C + to B):

车联网发展的第二阶段,4G通信技术推动车载信息服务从单一的地图、影音下载过渡到云端协同的智能化人机交互、OTA车载软件更新等,实现更加个性化、更加全面、更加实时的应用服务。另一方面,以用户为核心的车辆全生命周期管理成为行业发展的重点,越来越多的整车企业和行业用户通过建立车联网云平台,实现基于车联网的数字化运营。

第三阶段 车路协同(to All):

随着4G/5G等信息技术的进步,基于C-V2X(Cellular-V2X,蜂窝车联网)的汽车网联化、车路协同成为车联网新的组成部分。通过将“人-车-路-云”交通参与要素有机地联系在一起,促进汽车和交通基础设施全面升级,形成高度安全和高效的智能交通体系成为车联网的终极发展目标。

可以看出,从2G到5G,每一次信息通信技术的进步,都加速着车联网硬件、软件、数据和云服务不断升级,推动车联网应用走上新台阶。

如今汽车和交通行业讨论车联网,更多的是将其聚焦于面向“车路协同”自动驾驶、智能交通的V2X车联网。从体系架构看,车联网主要分为云、管、端3个层面:

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端,包括移动终端设备、路基感知设施等硬件设备和智能网联汽车,主要负责采集数据,感知车辆行驶状态和车内乘客状况,实时收集车辆的行驶情况、周边交通状况等动态信息,同时让联网汽车具备通信、寻址和可信标识功能,关键技术包括:汽车电子、通讯电子、车载操作系统及软件技术;

管,主要负责数据传输,是连接云和端的通道,解决车与车(V2V)、车与路(V2R)、车与网(V2I)、车与人(V2H)等各类异构网络之间的互联互通,实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫游,在功能和性能上保障实时性、可服务性与网络泛在性,其中通信技术主要包括蜂窝网通信和直连通信;

云,指提供车联管理、信息内容服务、计算控制的云端平台,具备虚拟化、安全认证、实时交互、海量存储等云计算功能,是围绕车辆的数据汇聚、计算、调度、监控、管理、控制与应用的复合体系,主要技术包括云计算、大数据、人工智能等平台关键技术。

从车联网网络架构可以看出,其涉及汽车、电子、信息通信、交通等多个领域,极富创新和融合趋势,是未来汽车和交通行业转型升级的方向,因此很多时候人们也将其与智能网联、车路协同、智能交通相提并论。

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车联网是智能网联汽车和智能交通的重要载体,聚焦点是建立大交通体系,发展重点是给汽车提供信息服务,终极目标是实现完全无人驾驶和智能交通系统。

V2X在ETSI(欧洲电信标准化协会)中定义了53个应用场景,在3GPP(第三代合作伙伴计划)中定义了27个应用场景。主要可划分为三大类:交通安全类、交通效率类和信息服务类。

以车辆驾驶为核心的交通安全涉及紧急制动预警、异常车辆提醒、交叉路口碰撞预警、道路危险状况提示、弱势交通参与者预警等。

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以车路协同为核心的交通效率涉及基于信号灯的车速引导、绿波带、前方拥堵提醒、紧急车辆信号灯优先权等。

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以用户体验为核心的信息服务涉及导航、娱乐、远程诊断和救援、资讯、共享出行等。

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V2X发展的重点在于交通应用的实现,使车联网能够通过车-车、车-路通信获取周围车辆与道路情况的运行信息,并考虑周围环境对车辆驾驶的影响,充分保障驾驶安全,把握预测驾驶员的未来驾驶行为,相应准确量化目标车辆加速度产生变化,从而有效平滑速度控制和改善交通流稳定性。

研究表明,车辆自动化可以大幅提升道路通行能力,在 10%、50% 和 90% 的市场占有率情况下,仅部署协作式自适应巡航控制的车辆便能够分别增加 1%、21% 和 80% 的道路通行能力。

02把握C-V2X发展先机,我国已形成标准与专利优势

车联网以车内网车际网车载移动互联网为基础,按照约定的体系架构及其通信协议和数据交互标准,实现无线通信和信息交换,是物联网技术在智能交通系统领域的延伸。车用无线通信(Vehicle to Everything,V2X)技术作为车际网的关键信息交互技术,主要用于实现车辆与人、车、路、云平台间的信息通信及协同控制。

目前,用于V2X通信的主流技术为专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)技术和蜂窝车联网通信(Cellular Vehicle to Everything,C-V2X)技术。

DSRC由物理层标准IEEE 802.11p又称为WAVE及网络层标准IEEE 1609所构成,专门应用于车用环境的无线通信技术,支持915MHz与5.9 GHz。可在特定小区域内(数十米)识别高速运动下的移动目标,提供高速数据传输,并保证通信链路的低时延和低干扰。实时传输图像、语音和数据信息,实现V2I、V2V及V2P的双向通信,支持ETC不停车收费、出入控制、车队管理、路网与车辆之间信息交互等应用。

C-V2X是基于3GPP 全球统一标准的通信技术,包含LTE-V2X、5G-V2X 及后续演进。C-V2X 技术基于蜂窝网络,提供Uu 接口(蜂窝通信接口)和PC5接口(直连通信接口),可复用蜂窝网的基础设施,部署成本更低、网络覆盖更广,在更密集的环境中,C-V2X 支持更远的通信距离、更佳的非视距通信性能、增强的可靠性(更低的误包率)、更高的容量和更佳的拥塞控制。

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C-V2X 拥有清晰地、具有前向兼容性的5G 演进路线,利用5G 技术的低延时、高可靠性、高速率、大容量等特点,不仅可以帮助车辆之间进行位置、速度、驾驶方向和驾驶意图的交流,而且可以用在道路环境感知、远程驾驶、编队驾驶等方面。

LTE-V2X位于5G-V2X(NR)前一个阶段,目前已经能够解决大部分基础安全预警和效率提升类应用需求,主要用于辅助驾驶。5G-V2X(NR)则主要是为了满足未来高等级自动驾驶应用场景需求,两者业务能力互补,将长期共存。

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我国在信息通信领域经历了2G落后,3G追赶,4G并跑,5G超越的过程,信息通信领域的技术优势和C-V2X更为优异的技术特性决定了我国在车联网技术路线上的抉择,主导推动C-V2X技术,包括LTE-V2X和5G-V2X(NR)。

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工信部则于2018年11月发布《车联网 直接通信使用5905~5925MHz的管理规定》,明确规范5.9G频段作为基于LTE的C-V2X技术之车联网(智慧网联汽车)直连通讯工作频段。

由于DSRC发展缓慢,随着蜂窝通信技术的发展,C-V2X对比DSRC的优势愈加明显,一年以后,2019年12月,美国联邦通信委员会(FCC)一致投票通过了一项提案,将5.9GHz频段比较靠上的30MHz(5.895-5.925GHz)将保留专用于运输和车辆安全,其中的20MHz(5.905-5.925GHz)将专用于C-V2X技术。

可以说,中国引领着国际车联网频谱规划。据中国通信学会发布的《车联网知识产权白皮书》截止2019年9月,全球车联网领域专利申请累计114587件,中国占据25%居第二位,在C-V2X车联网通信技术专利方面,中国专利申请占比达到52%。产业内接年的“三跨”、“四跨”测试使得基于LTE-V2X标准的互联互通也处于国际领先地位。

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2020年2月,发改委、工信部等11部委联合发布《智能汽车创新发展战略》进一步强调智能化与网联化的协同,也体现多部门在车联网发展道路上更加凝心聚力。

信息通信产业基础强、车联网战略路径明确、统筹规划有力,我国具备发展C-V2X车联网的有利条件。得益于5G技术的领先优势以及庞大的汽车市场规模,我国车联网产业将进入快速发展新阶段。据赛迪预测,到2021年我国车联网市场规模将超过千亿元,增速超过60%。

03 LTE-V2X具备量产条件,车的“渗透”和网的“覆盖”协同推进

经过几年快速发展,我国C-V2X 标准体系初步建立、产业链初具雏形、相关企业具备了较高的技术实力,LTE-V2X已具备大规模部署及产业化的条件,5G-V2X(NR)尚在标准形成过程中。

Ø LTE-V2X即将进入量产,5G-V2X仍待推进

4G赋予车路协同基础业务实现的可能,成熟的车路协同有待5G技术和产业基础的进一步巩固成熟。

中国智能网联汽车产业创新联盟、IMT-2020(5G)推进组C-V2X 工作组、中国智能交通产业联盟等联合发布的《C-V2X产业化路径和时间表》总结C-V2X产业化部署的关键要素,给出我国C-V2X产业化部署整体时间表。

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拉菲7娱乐根据《时间表》的发展预测:

2019 年,完成LTE-V2X 相关的标准制定和大规模测试。

2020 年,实现支持LTE-V2X 车载终端的量产(包含4G/5G+LTE-V2X 多模终端)。

2021-2025 年,开展5G-V2X 相关的标准制定工作。开发支持5G-V2X 通信功能的车载终端(包含4G/5G+LTE/5G-V2X 多模终端),开展相关验证测试工作。

2025 年以后,推动5G-V2X 规模化应用。

当前LTE-V2X 车载终端的量产上车略显滞后,但根据2019年4月上汽集团、一汽集团、东风公司、长安汽车、北汽集团、广汽集团、比亚迪汽车、长城汽车、江淮汽车、东南汽车、众泰汽车、江铃集团新能源、宇通客车等13家车企联合发布的C-V2X商用路标:2020H2~2021H2年量产C-V2X汽车,各车企支持C-V2X的量产车型最晚预计于2021年纷至沓来。

C-V2X 真正实现产业化应用还应充分考虑目前C-V2X 技术发展成熟度,包括标准制定情况,芯片、模组、终端研制和生产情况,产业链支撑情况,应用开发情况,与其他行业衔接情况、数据平台和服务保障情况等。

产业链上游的通信芯片/模组、协议栈、安全解决方案以及测试认证技术均已取得突破,华为、中国移动、高鸿股份、中兴通讯、东软集团等ICT和科技企业主导着通讯领域的标准与专利制定,华为、高鸿股份率先完成自主C-V2X芯片突破。

支持C-V2X的车载通信终端、RSU路侧单元已实现量产。华为、高鸿股份、高新兴等厂商在自研芯片/模组的基础上推出终端设备,中兴通讯、百度、星云互联等依托与高通的芯片合作,亦有量产终端产品问世,博泰、东软集团作为传统汽车Tier 1也各自推出支持5G与C-V2X的T-BOX产品。

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拉菲7娱乐从2018年“三跨”的“芯片模组+终端+车企”到2019年“四跨”的“芯片模组+终端+车企+CA平台”,参与企业从20家扩展到63家,测试业务从7种扩充到11种,体现出车联网产业链更加完善,业务更加丰富,产业化落地进程不断加速。

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Ø 智能化、网联化、集成化需协同推进,车的“渗透”和网的“覆盖”相辅相成

除LTE-V2X/5G-V2X通信技术、终端设备的攻关,完整的车联网还涉及与道路基础设施、交通运营管理平台之间的交互和协作。因此C-V2X 需要汽车、通信、道路、交通管理等行业进行深度的协同创新。

2016年汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中提出了对智能网联汽车网联化等级的划分,分别为网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制。

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2019年中国公路学会自动驾驶工作委员会、自动驾驶标准化工作委员会发布了《智能网联道路系统分级定义与解读报告》(征求意见稿),将交通基础设施系统分为 6 级。

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东南大学冉斌教授也提出车辆自动化、网络互联化、系统集成化构成了车路协同发展的必要条件,其中网络互联化将经历信息辅助、有限的互联传感、丰富的信息共享和全网优化性互联 4 个发展阶段,充分强调车与路、云协同发展的必然趋势。

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现阶段车联网的纵深发展有赖于车的“联网渗透率”和网的“覆盖率”,其决定了车联网的商用速度。

受前装成本和应用环境的影响,预计C-V2X将优先在商用车和特定条件下实现应用。出租车、公交车、物流卡车、矿卡、港口车辆等通过部署C-V2X车载终端实现安全与交通效率业务场景,例如车辆编队行驶即是V2V的绝佳应用。

开放道路的商业应用将在无锡、天津等先导区以及部分重点示范高速率先落地。通过部署C-V2X和5G网络,先期实现V2I(车-基础设施)交通信息辅助业务场景,如闯红灯预警、绿波车速引导等。除了示范区、测试场建设,国家也正在持续推动车联网在重点城市公共道路的覆盖。

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随着网的覆盖率达到一定程度,将带动车载终端安装渗透率提升。高新兴集团副总裁吴冬升表示,当车载安装渗透率达到30%临界值的时候,又会进一步拉动网的部署。车的“渗透率”和网的“覆盖率”二者相辅相成,推动车联网商用。

根据《时间表》,2019-2021年为C-V2X产业化部署导入期。在这一阶段,C-V2X通信设备、安全保障、数据平台、测试认证方面可基本满足C-V2X 产业化初期部署需求。同时,在国家和联网示范区、先导区及部分特定园区部署路侧设施,形成示范应用,车企逐步在新车前装C-V2X 设备,鼓励后装C-V2X 设备,车、路部署相辅相成,形成良性循环,C-V2X生态环境逐步建立,探索商业化运营模式。

2022-2025 年为C-V2X 产业化部署发展期,根据前期示范区、先导区建设经验,形成可推广的商业化运营模式,在全国典型城市和道路进行推广部署,并开展应用。

2025 年以后为C-V2X 产业高速发展期,逐步实现C-V2X 全国覆盖,建成全国范围内的多级数据平台,跨行业数据实现互联互通,提供多元化出行服务。

所以,我国当前已具备C-V2X产业化部署的技术与产业条件,如何定义“商用”?仅从搭载C-V2X功能的量产车落地、实现部分城市部分区域的驾驶信息辅助来看,最晚在2021年就可以实现商用。完全的商业化运营,解决高级别无人驾驶,有待基础设施的持续建设和大规模C-V2X车载前装后装渗透,这一进程正在不断加快。

04 结语

总体而言,C-V2X车联网产业生态环境已逐步建立,产业链日渐成熟。发展车联网不仅仅是服务于自动驾驶,更是为打造智慧交通,智慧城市而做的长远谋划。短期内,车联网的基建是发展核心,ICT企业、车联网运营商紧密展开对前装车型和示范建设项目的争夺。长期来看,车联网数据获取、运营将是产业价值链的桂冠。

不论车联网将以何种形式实现商业化运营,坚守对车联网持续发展的信念,在产业兴起之前深入车联网产业体系构建,在关键技术与核心产品领域持续攻关的企业必将占据市场先机。

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