5G车联网需要哪一些技术来支持一起发展

5G车联网需要哪一些技术来支持一起发展

5G车联网不仅是实现车路协同，更是实现“人-车-路-网-云”五维高度协同。人方面，以MaaS（Mobility as a Service，出行即服务）为核心，为消费者提供一站式的出行服务，让消费者成为自由的人;车方面，未来的车不仅是数据发送和接收方，还是计算节点，更是数据分享节点，聪明的车将越来越聪明;路方面，将兼具各类通讯方式（LTE、5G、LTE-V2X、5G NR-V2X等）、具备集成路侧交通信息采集发布、具备本地边缘计算能力等，通过一体化路侧智能设施打造智慧的路;网方面，5G网络两大核心能力，移动边缘计算和网络切片将构建灵活的网;云方面，将构建一体化开放数据公共服务平台和云控平台，同时通过云边协同形成强大的云。

自动驾驶方面，目前主流车企正从L2/L2.5迈向L3，陆续发布L3量产车型，并逐步向L4/L5演进。自动驾驶初创公司绝大部分直接切入到L4/L5。而实现自动驾驶L4/L5，存在仅仅依靠单车智能无法解决的场景，比如前方大车遮挡住红绿灯、大车遮挡鬼探头、前方几公里外交通事故预知等。这些场景，依靠车联网技术的上帝视角可以较好解决。

另外，还存在一些场景，仅仅依靠单车智能虽然能够较好解决，但依然存在长尾效应。所谓长尾效应，是指99%力量用于解决1%的问题。比如依靠单车视觉识别交叉路口红绿灯信息，由于存在树木遮挡、强光效应、极端天气等因素，无法做到100%准确。对于这样存在自动驾驶长尾效应的场景，可以利用车联网的车路协同技术共同解决。

以上三方面因素，意味着5G车联网是实现L4/L5自动驾驶的必要条件之一。这也是为什么网联自动驾驶（CAV），即网联（CV，Connected Vehicle）+自动驾驶（AV，Autonomous Vehicle），是美国自动驾驶发展的重点方向之一。当然，现阶段车联网技术按照标准定义仅能实现信息告警类业务，还不足以达成此目标，需要车联网标准持续演进。

智慧交通的持续演进，已经不能只依靠解决道路侧的问题，而是需要综合解决人、车、路、环境的问题。车联网恰好可以助力智慧交通从1.0迈进2.0，并进一步演进到3.0阶段。5G车联网是实现自主智慧交通的必要条件之一。

5G车联网发展需要依托于“人-车-路-网-云“五维协同，打造自由的人、聪明的车、智慧的路、灵活的网、强大的云。

自由的人

5G车联网的目标是解放人的双手双脚大脑，让人类出行变得自由自在。车联网提供的业务从信息娱乐服务类业务，向安全出行类业务和交通效率类业务快速迭代发展，并逐步向支持实现自动驾驶协同服务类业务演进。

当前车联网重点关注的是安全出行类业务和交通效率类业务。3GPP已经发布了LTE-V2X的27种（3GPP TR 22.885）应用场景标准，主要实现辅助驾驶功能，包括主动安全（例如碰撞预警、紧急刹车等）、交通效率（例如车速引导）、信息服务等。

中国汽车标准委员会T/CSAE 53-2017应用列表中定义了17种典型车联网应用层标准，包括12种安全类业务，4种效率类业务，1种近场支付信息服务。而5G车联网定义实现自动驾驶功能的25种（3GPP TR 22.886）应用场景，包括车辆编队、高级驾驶、远程驾驶、扩展传感器四大类功能，加上基础功能，共25种应用场景（来源《3GPP TR 22.886 V15.1.0 （2017-03）》）。

聪明的车

聪明的车不仅是车本身聪明，而且车还能和外界实现联网交互，即聪明的车=单车智能+智能网联。

智能网联主要通过OBU（On Board Unit）实现。OBU是一种安装在车辆上用于实现 V2X 通信的硬件设备，可实现和其他车辆OBU（PC5）、路侧RSU（PC5）、行人（PC5）和V2X平台（Uu）之间通讯。OBU上需要集成通讯网络，包括4G/5G Uu通信芯片和模组，LTE-V2X/5G NR-V2X通信芯片和模组。

目前的LTE-V2X OBU主要做消息展示与提醒，对应前装和后装有不同的产品形态。

前装方面，除了C-V2X功能集成到T-BOX外，消息显示与提醒可以放到液晶仪表盘或者中控显示屏。2019年4月15日，广汽、上汽、东风、长安、一汽、北汽、江淮、长城、东南、众泰、江铃集团新能源、比亚迪、宇通13家车企共同宣布支持C-V2X商用路标，并规划于2020年下半年到2021年上半年实现C-V2X技术支持汽车的规模化量产;福特在2019年9月6日新闻宣布计划于明年上半年推出基于C-V2X的部分预商用功能，即基于中国道路交通法规与实际路况，结合驾驶者意图、速度、距离等信息对算法模型进行优化，为车主准确、适时、智能地推送道路交通信息与最佳驾驶方案，避免不必要的信息干扰;作为国内首家进行V2X交通信号灯信息演示的车企奥迪，也在无锡展示了城市交通环境下的全新自动驾驶功能。

前装方面还有另外一个趋势，除了乘用车，C-V2X OBU会在商用车型先行部署，如出租车、公交车、物流卡车、矿卡、港口车辆等。这些类型的商用车型，相对乘用车型来说具有更为清晰的商业模式。以物流行业为例，总额高昂的人力成本，为物流行业引入自动驾驶和车联网提供了最基本的驱动力。

后装方面，在国家第一个车联网先导区无锡，移动发布了YJ801后视镜V2X试商用版本，能够实现红绿灯信号推送、导航、定位等功能;在美国怀俄明州交通局（WYDOT）DSRC项目中使用Onboard HMI设备，可以看到严重告警信息（例如极端大雾天气、道路施工等）、普通告警信息（例如雨雪天气等）、限速信息、前向碰撞预警、车辆速度信息等;在美国佛罗里达州Tampa，由坦帕-希尔斯堡高速公路管理局（THEA）牵头的DSRC项目中部署智能后视镜HMI设备，可显示前车紧急刹车信息、限速信息、车辆速度信息等等。

智慧的路

车联网路侧基础设施主要包括①通信基础设施：4G/5G蜂窝基站;②C-V2X专用通信基础设施：RSU（Road Side Unit）;③路侧智能设施：包括交通信号灯、标志、标线、护栏等交通控制设施智能化，以及在路侧部署摄像头、毫米波雷达、激光雷达和各类环境感知设备;④MEC（多接入边缘计算/移动边缘计算）设备。

一体化路侧智能设施由上述四类设备综合构成，除了第①类明确由运营商投资建设外，其它②、③、④类涉及的投资规模巨大，投资建设主体碎片化。截至2018年，中国高速公路里程14.26万公里，国道里程36.30万公里，省道里程37.22万公里，农村公路里程403.97万公里，城市道路超过40万公里，50多万个城市路口。以每公里智能化改造费用100万保守测算，仅高速公路智能化改造投入即高达1400多亿元。如果需要覆盖全国高速公路和城市道路，基础建设投资预计在3000亿以上。

C-V2X RSU是部署在路侧的通信网关。RSU基本功能包括业务功能、管理功能和安全功能。业务功能主要包括数据收发、协议转换、定位、时钟同步等。

RSU具有不同的产品形态。基础版本支持LTE-V2X PC5通信能力，汇集路侧智能设施和道路交通参与者的信息，上传至云平台，并将V2X消息广播给道路交通参与者。RSU还有LTE Uu + LTE-V2X PC5双模版本。

5G时代到来后，RSU产品形态将更加多样化，比如5G Uu + LTE-V2X PC5版本，或者LTE-V2X PC5 + 5G NR-V2X PC5版本，或者5G Uu + LTE-V2X PC5 + 5G NR-V2X PC5版本。

除此之外，交通部主推的ETC路侧设备，公安部主推的汽车电子标识路侧设备，甚至是交通信号灯都存在和V2X合一的产品形态。

RSU产品形态除了丰富通信能力外，还有一种可能，向智能化RSU演进，即RSU上集成智能化边缘计算能力。

从部署的节奏看，预测未来2-3年将以LTE-V2X PC5 RSU + 5G Uu蜂窝基站这样的网络部署为主。即点对点（V2I）通过LTE-V2X专网支撑，蜂窝（V2N）通过5G网络或者已有的4G网络支撑。

路侧智能设施包括智能化交通控制设施（交通信号灯、标志、标线、护栏等）和摄像头、毫米波雷达、激光雷达、各类环境感知设备。

采用单一传感器存在诸多挑战，比如摄像头没有深度信息、受外界条件影响大;毫米波雷达没有高度信息、行人探测效果弱（多适用于高速公路）;激光雷达距离有限（16线约100米，32线约200米）、角分辨率不足（识别小动物能力远弱于视觉方式）、环境敏感度高（受大雪、大雨、灰尘影响）等。

因此路侧可以考虑采取多传感器融合方式，比如大于200米采用毫米波雷达，200米以内采用激光雷达+毫米波雷达，80米以内采用摄像头+激光雷达+毫米波雷达。

毫米波雷达和激光雷达实时采集环境信息，分析路面所有大机动车、小机动车、非机动车、行人等的位置、速度、角度和距离，判断障碍物的危险系数，有效提前预警;雷达和摄像头安装的越近越好，有利于激光雷达三维坐标标定到图像上，这样摄像头可以为雷达检测到的障碍物提供融合识别数据，并能提供障碍物真实的图像信息。

MEC或者部署在路侧，或者由运营商部署在其边缘DC和综合接入局房

灵活的网

5G网络两大核心技术移动边缘计算（Mobile Edge Computing）和网络切片（Network Slicing）将与车联网深度融合，为C-V2X提供灵活性高、鲁棒性强的网络能力。

5G车联网的MEC需要具备多设备连接能力，接入RSU、OBU、智能化交通控制设施（交通信号灯、标志、标线、护栏等）、摄像头、毫米波雷达、激光雷达、各类环境感知设备的信息，同时向上连接云平台;MEC需要具备多传感器融合处理能力，比如摄像头+激光雷达+毫米波雷达融合分析算法;MEC还需要具备ITS相关协议处理能力，比如针对交叉路口防碰撞预警业务，在车辆经过交叉路口时，MEC通过对车辆位置、速度及轨迹分析研判，分析出可能存在的碰撞风险，通过RSU传输到车辆OBU，起到预警目的。

网络切片是SDN/NFV技术应用于5G网络的关键服务，一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络，涵盖所有网段，包括无线网络、有线网络、传输网、核心网、业务应用，按切片需求方的需求灵活地提供一种或多种网络服务。

网络切片在5G SA网络中由运营商投资建设。未来需要界定各类车联网业务到底是在LTE-V2X PC5 + 5G NR-V2X PC5专网部署，还是在5G网络切片上承载。

强大的云

强大的云将构建一体化开放数据公共服务平台和云控平台，可为车载终端、一体化路侧智能设施、第三方车联网应用平台提供高并发接入、实时计算、应用托管、数据开放、决策控制等能力。

海量微观数据和宏观数据，比如微观的个人驾驶行为数据，宏观的交通数据等，将接入到云平台。车联网数据经过清洗、脱敏、建模、分析以及可视化后，一方面可用于提供一体化开放数据公共服务，衍生出大量面向主机厂、Tier 1、运营商、行业客户、政府管理者、普通消费者的增值服务;另外一方面可用于提供云控服务，实现智能决策和实时调控。

“人-车-路-网-云”五维协同发展，将赋能5G车联网探索个人服务、行业服务和公共管理服务。

来源：5G行业应用