在上海舉辦的2020世界人工智能大會上，自動駕駛是一個熱門的話題。近日，國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP也剛剛完成了R16版本的標(biāo)準(zhǔn)制定。在這一版本的標(biāo)準(zhǔn)中，首次對基于5G新空口（NR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的V2X（車聯(lián)網(wǎng)）功能進(jìn)行了定義，參與標(biāo)準(zhǔn)制定的專家認(rèn)為，R16能夠支持L3/L4級別的自動駕駛。那么，新的標(biāo)準(zhǔn)是否能夠很快在車聯(lián)網(wǎng)中商用推廣？
《中國電子報》記者近日對C-V2X技術(shù)與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人物，中國信科副總經(jīng)理、專家委主任，無線移動通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，IEEE Fellow陳山枝博士就R16標(biāo)準(zhǔn)對車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響進(jìn)行了專訪。
陳山枝認(rèn)為，R16是C-V2X車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的重要里程碑，也是NR-V2X車聯(lián)網(wǎng)的起點(diǎn)，為C-V2X服務(wù)于汽車產(chǎn)業(yè)和交通行業(yè)提供了長期演進(jìn)的技術(shù)方向，意義重大。但從標(biāo)準(zhǔn)推出到產(chǎn)業(yè)落地，要經(jīng)過一個嚴(yán)格的性能和安全測試過程，尤其是用于自動駕駛的功能，需要經(jīng)過從芯片到產(chǎn)品研發(fā)，再到車規(guī)級嚴(yán)格測試的過程，真正實(shí)現(xiàn)落地商用，還需要三到五年。而當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)的商用，更多要依靠已經(jīng)成熟的基于LTE-V2X支持的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
R16車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為業(yè)界指明技術(shù)演進(jìn)路徑
C-V2X是結(jié)合蜂窩移動通信和直通通信的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)展歷史并不算長。
美國主導(dǎo)的IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)在WiFi基礎(chǔ)上增強(qiáng)設(shè)計為V2X直通通信，已有近十年的研究和測試評估，雖然能夠提供多對多、低時延通信，但可靠性差。此外，蜂窩移動通信（如4G LTE）技術(shù)具有覆蓋廣、容量大、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但端到端通信時延大。單一的直通通信或蜂窩通信制式各具優(yōu)缺點(diǎn)，但均無法滿足車聯(lián)網(wǎng)通信的嚴(yán)苛需求。
為了解決這一世界性的共同難題，陳山枝帶領(lǐng)大唐研究團(tuán)隊(duì)在2013年提出蜂窩通信與直通通信融合的LTE-V2X概念和關(guān)鍵技術(shù)，之后從2015年開始在3GPP牽頭并聯(lián)合相關(guān)企業(yè)制定LTE-V2X國際標(biāo)準(zhǔn)，于2017年3月完成標(biāo)準(zhǔn)化，建立了基本（道路）安全服務(wù)的基礎(chǔ)。過去幾年的多次實(shí)際道路測試的結(jié)果均表明，相對于DSRC（IEEE802.11p）車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，LTE-V2X技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、通信場景、時延、可靠性、通信速率等關(guān)鍵性能指標(biāo)方面具有顯著比較優(yōu)勢，吸引了來自信息通信、汽車、交通運(yùn)輸領(lǐng)域的學(xué)術(shù)專家與行業(yè)專家們的濃厚興趣。由此，C-V2X已發(fā)展成為全球主流的車聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)。
此外，隨著移動通信系統(tǒng)從4G向5G演進(jìn)，為滿足自動駕駛、車輛編隊(duì)等增強(qiáng)應(yīng)用及更高通信傳輸速率、更低時延、更高可靠性等要求，LTE-V2X進(jìn)一步向NR-V2X演進(jìn)。中國信科（大唐）團(tuán)隊(duì)在此次R16的NR-V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面做出了重要貢獻(xiàn)，提出了適應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)拓?fù)鋭×易兓母咝?、快速和可靠的車輛間同步技術(shù)方案；高效的資源分配和反饋方案，降低資源碰撞概率，保證車聯(lián)網(wǎng)傳輸可靠性和實(shí)時性。
C-V2X目前主要包括LTE-V2X和5GNR-V2X兩個大的標(biāo)準(zhǔn)階段，其中LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)在3GPP的R14、R15中完成，NR-V2X標(biāo)準(zhǔn)則在3GPP的R16、R17中完成。陳山枝說，LTE-V2X和NR-V2X是互補(bǔ)的關(guān)系，而非替代，未來支持C-V2X的汽車中，LTE-V2X和NR-V2X將在車內(nèi)設(shè)備內(nèi)共存。
相比LTE-V2X，NR-V2X面向更高級的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，提供更靈活、更可靠、更快速的通信服務(wù)，包括空口時延3毫秒級、接入可靠性99.999%、數(shù)據(jù)包大小從600-1200 Bytes、消息發(fā)送頻率高達(dá)100Hz等更嚴(yán)苛的通信需求，支持如車輛編隊(duì)、高級駕駛、傳感擴(kuò)展、遠(yuǎn)程駕駛等業(yè)務(wù)。
陳山枝說，對汽車工業(yè)來說，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是否具有長期演進(jìn)路徑和能否平滑升級，對汽車業(yè)能否提供長期穩(wěn)定和發(fā)展的支持，是極其重大的事情。R16版本中NR-V2X的確是一個強(qiáng)烈的信號，給產(chǎn)業(yè)界以足夠的信心。
NR-V2X商用落地尚需時日
R16標(biāo)準(zhǔn)定義之后，NR-V2X會像5G用在智能手機(jī)里一樣，很快用在汽車上嗎？陳山枝說，手機(jī)是通信消費(fèi)類產(chǎn)品，追求技術(shù)的先進(jìn)性和時尚感；汽車則是車規(guī)級產(chǎn)品，追求技術(shù)的可靠性和產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定性。盡管近年受造車新勢力的影響，汽車業(yè)的技術(shù)迭代節(jié)奏在加快，但這種速度依然無法與移動通信行業(yè)的手機(jī)每年的更新?lián)Q代速度相提并論。
目前，產(chǎn)業(yè)界使用的通信模組分為三個等級，分別是消費(fèi)級、工業(yè)級和車規(guī)級。消費(fèi)級的要求與手機(jī)的要求相當(dāng)，最高級別是車規(guī)級的通信芯片和模組，它們要做包括高低溫度、振動、電磁兼容、破壞性測試等各種嚴(yán)苛測試。陳山枝告訴記者，車規(guī)級僅溫度一項(xiàng)，要做從-40℃低溫到80℃高溫的連續(xù)幾千次沖擊壓力測試，C-V2X芯片模組要在這個條件下依然具有穩(wěn)定可靠的功能和性能，這在消費(fèi)級手機(jī)芯片中是不可想象的。
“作為支持汽車產(chǎn)業(yè)的通信企業(yè)，我們要懂得和理解汽車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律。”陳山枝說，“我們已經(jīng)在汽車行業(yè)里做車規(guī)級的芯片和模組，這個行業(yè)的開發(fā)測試需要三到五年，這期間要不斷測試和驗(yàn)證各種功能和性能，一旦通過測試驗(yàn)證進(jìn)入到汽車的前裝供應(yīng)商里，整個供貨期將是5到10年。“正是意識到汽車行業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品的迭代速度和生命周期不同，因此在R16標(biāo)準(zhǔn)中，NR-V2X與LTE-V2X是互補(bǔ)的關(guān)系，不是替代關(guān)系，而且在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中已制定了兩者在設(shè)備內(nèi)如何共存，這意味著兩者是長期共存的。
LTE-V2X經(jīng)歷了R14和R15兩個版本的迭代之后已經(jīng)趨于成熟。陳山枝認(rèn)為，對于NR-V2X，將與LTE-V2X相似，在當(dāng)前R16標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)的同時，3GPP已經(jīng)啟動了R17研究工作，以實(shí)現(xiàn)對NR-V2X性能的增強(qiáng)，包括：弱勢道路使用者 （VRU） 保護(hù)，保護(hù)行人和非機(jī)動車，以及更低時延和更高可靠性通信，支持實(shí)現(xiàn)更高級的自動駕駛，預(yù)計在2021年底完成。
盡管NR-V2X商用落地沒有那么快，但相應(yīng)的準(zhǔn)備要提前做，例如對頻譜需求的研究和頻譜規(guī)劃。
2018年，我國已經(jīng)確定在5.9GHz頻段上分配2MHz帶寬用于LTE-V2X ，其后美國也確定同一頻段和帶寬用于C-V2X車聯(lián)網(wǎng)。
陳山枝表示，NR-V2X的功能和性能相較LTE-V2X有進(jìn)一步增強(qiáng)，包括傳感器信息共享、駕駛意圖共享等需求，NR-V2X需要更多頻率帶寬。但具體需要多少頻率帶寬，要結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景需求，特別是未來車路協(xié)同下的高速自動駕駛的通信帶寬需求，通過進(jìn)一步研究得出結(jié)論和提出建議。
要加快LTE-V2X規(guī)模應(yīng)用
目前，全國有近50個車聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)，經(jīng)過四年的發(fā)展已經(jīng)覆蓋了大部分的一線和中東部二線城市，輻射效應(yīng)已經(jīng)形成。
陳山枝認(rèn)為，國外自動駕駛專注于單車智能（如google），將其做得很強(qiáng)，而我國在智能交通和智能駕駛上在走一條不同的創(chuàng)新之路，是讓“聰明的車“走在”智慧的路“上，通過基于C-V2X車路協(xié)同提高交通效率和實(shí)現(xiàn)自動駕駛。
陳山枝說，在一些特殊復(fù)雜場景中，僅有單車的智能是無法應(yīng)對的，比如高速公路的連環(huán)撞車，單車的視頻感知和雷達(dá)，即使感知到了，因?yàn)樗俣忍爝€是會撞上。車聯(lián)網(wǎng)通信可以實(shí)現(xiàn)車車信息的共享，第一輛車踩剎車，剎車信息可以及時與后車共享，如果后面每一輛跟隨的車都帶點(diǎn)剎車，就在很大程度上可以避免連環(huán)撞車。車車間的傳感器信息共享和駕駛意圖共享特別重要，在復(fù)雜路面，特別是車輛多、車距近的情況下，以及無人駕駛與有人駕駛混合過渡時期，如果沒有駕駛意圖的共享，尤其在中國特有的交通與路況下，自動駕駛這件事幾乎不可想象。
而支撐車路協(xié)同的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展不是一蹴而就的。
陳山枝說，車聯(lián)網(wǎng)有三個發(fā)展階段，相對應(yīng)的自動駕駛有二個發(fā)展階段：
一是提高交通效率和輔助駕駛安全，主要在路側(cè)部署LTE-V2X和感知設(shè)備，包括城市道路和高速公路的路側(cè)，有條件地在社會運(yùn)營車輛上安裝OBU（車載設(shè)備），例如二客一危、城市清潔車、貨車、工程車等，提高交通效率和輔助駕駛安全。
二是在封閉道路、封閉園區(qū)（如礦山、碼頭港口、園區(qū)等）中，支持實(shí)現(xiàn)出租車、物流車、貨車、工程車等的中低速自動駕駛。此階段，LTE-V2X加上5G UU，和ADAS配合能夠支持。
三是真正實(shí)現(xiàn)乘用車的自動駕駛，包括在復(fù)雜道路、高速公路等環(huán)境下，支持實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)在有人駕駛車速相當(dāng)?shù)淖詣玉{駛，無人駕駛與有人駕駛混合。這個是終極目標(biāo)，挑戰(zhàn)比較大，還涉及法律與倫理等問題。在這一階段，從技術(shù)上需要NR-V2X和5GUU，以及ADAS配合才能實(shí)現(xiàn)。
“車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏要緊扣和滿足我國智能交通和自動駕駛的發(fā)展節(jié)奏及其需求，當(dāng)前首要之事是加快LTE-V2X的應(yīng)用普及，提高交通效率和輔助駕駛安全；并開展基于LTE-V2X的中低速自動駕駛，為基于車路協(xié)同的自動駕駛在跨界融合和政策變革上開山劈路，為未來引入NR-V2X的第三階段自動駕駛奠定基礎(chǔ)?！标惿街φf。同時，在LTE-V2X車路協(xié)同實(shí)現(xiàn)自動駕駛階段，需要研究和驗(yàn)證車載感知能力和路側(cè)感知能力之間的折衷和平衡，這涉及系統(tǒng)的初始成本和未來的邊際成本；需要研究制定具有車路協(xié)同感知能力情況下的交通信號決策、車輛行駛決策的規(guī)范，這在當(dāng)前是缺乏的，需要政策創(chuàng)新。
目前，LTE-V2X已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本道路的安全業(yè)務(wù)，以及車車協(xié)同和車路協(xié)同，提高交通效率和輔助駕駛安全。在提高交通效率上，能夠?qū)崿F(xiàn)紅綠燈的協(xié)同、車輛協(xié)同；輔助駕駛安全是在有駕駛員的前提下，C-V2X做到道路和交通信息的實(shí)時提示，比如高速公路彎道上有事故車輛臨時拋錨等，這是車輛ADAS系統(tǒng)不能即時感知到的信息。LTE-V2X還可以在中低速特定區(qū)域、特定道路上，使裝有相應(yīng)OBU與ADAS的汽車配合實(shí)現(xiàn)自動駕駛。
陳山枝分析，車聯(lián)網(wǎng)是跨領(lǐng)域的融合應(yīng)用，涉及公安、交通、汽車和通信等四個部門和行業(yè)，甚至涉及城市管理，車路協(xié)同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展和政策協(xié)調(diào)復(fù)雜。但現(xiàn)在的情形和移動通信新技術(shù)落地時又有很多相似之處，在大量的測試和驗(yàn)證之后，規(guī)模化試商用部署即將到來。那些能夠解決實(shí)際“痛點(diǎn)”的方案，無疑是這場技術(shù)競賽的勝者。
陳山枝表示，國內(nèi)應(yīng)在推動智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，推動政策變革和鼓勵商業(yè)模式創(chuàng)新，如培育智慧路網(wǎng)運(yùn)營商、出行服務(wù)提供商等新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式，將車路協(xié)同的技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，以此激發(fā)相關(guān)各方的投入動力，為未來車聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用和自動駕駛的到來奠定基礎(chǔ)。
陳山枝認(rèn)為，只有政府“有形的手”的前期推動和市場“無形的手”的后期發(fā)力，才能實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)成功。
