C-V2X商用部署的思考与实践 李静林 2020-06-29 16:17 No Comment 983次浏览 > 以下内容是大唐高鸿张杰的一些观点，对当前C-V2X的进展、商用部署与发展有什么价值等都有阐述，也是业界当前比较迫切的一些落地需求，可供参考 # C-V2X商用部署的思考与实践 [车联界](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjM1Mjg0Mw==&mid=2651664893&idx=1&sn=c49061b48c6f3667fe0318599265ea68&chksm=bd1317d98a649ecfb289bdcb0ae342c97d8a3f8be91e038cb36408fcc1c92dfdc9d8f60947c7&mpshare=1&scene=1&srcid=&sharer_sharetime=1593405387074&sharer_shareid=6cb869e9efa24e5346b1ad7259516010&key=55850329b0c39edbfe5c6e3b068e8e60fa6d0eadc033693be1b91ce1d10bbab258e852717d23b6c16928094087ec7b6fad6c471207cdf82f04d946a8e3130827cd36e88414e52f2c433f02e41b793a8b&ascene=1&uin=MTAyNDQ2MTM1&devicetype=Windows+10+x64&version=62090523&lang=zh_CN&exportkey=AeDYd%2F8CPhoMeLdoO4KWuso%3D&pass_ticket=ZVlAkuiPkEfTUft2CVHhNoTY%2BbksXsO3seCLOgQXMgw%3D) 张杰 > V2X技术是实现车路网联的关键，也是支持车路协同、智能驾驶的关键因素。目前国内LTE-V2X技术已经完成了标准化验证，如何推动大规模商业化部署是目前整个产业界共同面对的问题。 > 近日，大唐高鸿智慧交通事业部副总经理兼技术总监张杰女士就“C-V2X的商用部署”进行了业内分享，以下为主要观点总结。 ## 01 **C-V2X的商用部署** ### Q: **车路协同需要什么样的通信技术？** A: 实际上，车—车、车—路通信的本质是广播通信。行驶在路上的车辆，作为发送者，车辆的状态和异常信息需要通知给周围的车辆，作为接收者也需要了解周围车辆的具体情况。 如果采用Uu通信，两辆车需要1条双向链路，四辆车需要6条双向链路，是呈平方增长的。以此类推，当所在的区域同时存在的车辆达到200辆时，就需要2万条双向链路，单播线路无法满足这样的需求，因而Uu本质为单播通信，并不是V2X基础安全业务的最优选择。此外Uu还存在着一些局限。例如存在弱覆盖区域和覆盖空洞，用户数量较多的时候，时延无法保证，连接用户数也会大打折扣。 目前的几种技术，适合的场景也各有不同： - **LTE-V2X:**低成本广播，适合安全短消息广播，支持V2X基础通信，支撑鬼探头监测、交叉口碰撞预警、信号灯相位通知等应用 - **4G-Uu:**支持车云通信，支持远程远距协同驾驶、游戏、视频点播等应用 - **NR-Uu（5G eMBB）：**适合长距通信、支撑大带宽车云通信 - **NR-V2X：**在广播基础上增加单播/组播,适合大带宽信息共享、直通单播，支撑传感器信息共享、seethrough、交叉口协作通行等应用 客观的说，目前的通信技术之间更多的是相互补充相互支撑，通过分别支持匹配的车联网场景，共同完成车联网的业务应用。 ### Q: **C-V2X技术未来如何发展？** A: LTE-V2X和4G Uu是目前的主流技术，2017年国内就开始进行应用落地的示范。2020年是其商业化应用爆发的一年，今年随着5G新基建的大力发展，LTE-V2X+5G Uu也会进入发展期，但相对进程会略慢一些。预计到2025年，LTE-V2X+4G Uu+5G Uu能够真正实现落地应用，2030年实现大规模的商业化应用。 NR-V2X标准化的进程主要分为3个阶段，如下图所示，真正落地应用预计是在2025年。  ### Q: **C-V2X技术应用的推进节奏如何？** A: 参考技术标准化的进程，C-V2X技术在车路协同和自动驾驶方面应用的时间，我们大致预估如下： - 2020年，辅助驾驶，针对交通安全类和交通效率类的提醒 - 2025年，自动驾驶率先在商用车方面实现落地，主要场景包括封闭的园区、矿山、港口等 - 2030年，乘用车方面实现应用，并且在全部场景实现自动驾驶 ### Q: **C-V2X网络是否需要进行网络规划优化？具体该如何开展？** A: 在商用部署之前，需要进行专业的网络规划和优化，避免后期出现点位调整，增加施工成本。 首先，要根据业务需求分析通信需求。业务需求包括业务区域、类型、吞吐量要求、终端数量与密度等。通信需求包括覆盖需求与容量需求； 其次，使用专业工具进行现场勘测。根据实际需要对底噪、无线通信距离、无线通信丢包率、应用层丢包率、应用层平均时延等指标进行勘测； 最后进行系统规划。包括设备功率规划、天线选型、无线资源规划等。 ### Q: **在路侧部署RSU，都感知什么？** A: 第一、感知交通态势，如交通流量、断面数据等，比较常规； 第二，感知交通事件，例如异常停车、逆行、闯红灯、拥堵等。目前传统的感知是使用摄像头+视频分析的手段，误报漏报率较高，精确性实时性不够； 第三，与传统方式相比新增加的，就是感知交通参与者信息，包括位置、速度、方向、大小等，可以提供因为车载感知设备存在盲区导致无法获得的感知信息。 ### Q: **获得路侧的感知信息后怎么融合？** A: 第一，要建立时空基准，所有感知设备的基准、标准、检测时间要统一，一般会统一到GNSS; 第二，融合主要是在两个层面进行。一个是相同感知范围内，不同设备之间的优势互补。比如说同一区域的摄像头和毫米波雷达，在速度、位置、目标大小判断等方面各有优劣，彼此获得的信息可以进行补充和融合。另一个是相同的设备在不同的位置和角度，也可以进行信息统一融合，起到信息熵增的效应。 ### Q: **RSU都发布什么？如何发布？** A: 主要分为几个层面： **一、RTE（Roadside traffic event）：**从路侧设备直接监测到一些事件（如停车、逆行），并将结果通知到车内，无需再做二次判断，是当前最主流、最简单的方案； **二、RSM（Roadside Message）：**将交通参与者信息打包发送，但是OBU(车载单元)处理需要去除自车信息，这个也对OBU算法提出了一定的挑战； **三、原始传感信息：**车载和路侧获得的信息进行叠加，需要车路深度耦合。它对前面讲到的时空基准和通信带宽产生一定的挑战，该项技术目前还在研究中。 ### Q: **如何选择传感器？** A: 传感器目前分为两大类，一类是交通传感器，包括摄像头、微波雷达、毫米波雷达等，优势是比较成熟，可靠性较高，使用寿命有保证。劣势是对于时延和精度的要求不够，一定程度影响了车路协同的效果。另一类是自动驾驶传感器，包括多目摄像头、激光雷达等。劣势就是，由于之前基本是车载，没有针对路侧的设计，不可以7*24小时应用，算法也需要重新训练。 整体来看，我们认为应当针对不同使用场景选用不同组合，如应用在智慧高速上，经济适应性要求更高，精度要求不是非常高，那可以考虑交通传感器；在自动驾驶的园区，精度要求比较高，就需要选择自动驾驶传感器如激光雷达等。 ### Q: **路侧设备如何管理？** A: 传统道路的管理基本是资产管理，道路智慧化之后，其安装的智能化路侧设备需要进行配置管理和升级，因而资产管理需要升级为操作维护管理。主要涉及几个方面： 1、 设备管理：与传统的资产管理比较相似，保证设备没有被损坏或者丢失，同时增加更多的监控； 2、 配置管理：不同的设备具有不同的参数，对应不同的性能，可以批量进行网络的升级和改造； 3、 软件管理：设备的软件在迭代更新，远程管理也有利于道路基础设施能力不断提升； 4、 日志管理：记录设备工作状态，方便故障定位； 5、 故障管理：针对故障设备，提供自检测自恢复机制。 ### Q: **V2X地图是什么？** A: V2X地图可以说是介于SD（标清）和HD（高清）之间的一种新形态。一方面，它需要每条车道的属性，不同车道之间的连接关系，以及路侧所有标志标牌的信息内容。另一方面，它不需要像HD地图那么详细信息，例如车道线信息，道路周边固定对象信息，如下水道口、道路边缘等，甚至点云信息等等，这些对V2X都不是必要的。简而言之，与自动驾驶相比，V2X地图最大的区别是它需要的是道路拓扑关系，而不是道路轮廓。 ### Q: **V2X地图采集的时候会面临哪些问题或挑战？** A: 一方面，Node的选取策略很关键，选择的数量和位置都很重要。过少会导致信息量不够准确，过多又无法达到网络运行效率最优化。另外Node ID的编码规则、格式转化、手工采集要变成自动化采集等都是规模部署需要应对的问题。 ### Q: **V2X地图使用的时候会面临哪些问题或挑战？** A: 首先是坐标系转换问题。传统的可以通过GNSS（Global Navigation Satellite System全球导航卫星系统）的偏转来满足一些保密的要求，但是对于车路协同、自动驾驶来说会比较麻烦，一个坐标系的偏转有可能带来20cm的误差。目前业内也在推动政府部门去突破这样的使用限制； 其次，链接信号灯相位和转向关系。在自动驾驶中需要连接信号灯相位和逻辑对应关系； 还有就是地图的分片。map消息如何分片获取，才能保证每个位置都能收到相应的区域位置，但又不会因为地图过大占用过多的空口资源。这些都需要进行权衡。 ### Q: **在隧道、地下停车场之类的场景下，没有GNSS的时候该如何同步？** A: 一般会有两种方案。一种是空口自同步，也就是在LTE-V2X的基础上增加同步信号，通过信号相关的方式获取同步信息；另一种是通过有线网络，比如1588同步获得信息。这两种方案各有其优劣势，1588同步比较精准，但是只能解决固定物体之间的通信，例如在隧道中，OBU就无法获得1588的信号。空口自同步是从有GNSS信号的地方把信息同步出来，如果出现设备故障，链路就会中断，影响到同步。在实际使用中，可以采用两种方案的组合。 ### Q: **定位对于V2X地图十分重要，那么精确度需要达到什么级别比较合适？** A: 这个一般要看V2X应用的场景。如果用于车路协同的辅助驾驶，分米级基本可以满足需求。而自动驾驶则需要精确到厘米级，从而控制车辆躲开路上的小型障碍物。 ### Q: **定位技术有很多选择，比如GNSS、RTK（Real-time kinematic）、惯导、SLAM(simultaneous localization and mapping)、无线定位等，该如何选择？** A: 我们其实也和很多做高精度定位的合作伙伴探讨过，大家普遍认为没有任何一种技术可以一统天下，大多数都是技术组合。有GNSS信号的时候，采用GNSS更为经济有效。没有GNSS信号时，更多会依赖惯导、SLAM等。 ### Q: **V2X信息传递存在哪些安全风险？如何解决？** A: V2X广播信息安全存在三大风险，如假冒终端、信息篡改、隐私泄露等。 对于假冒终端，我们可以使用CA管理，通过合法机构控制证书发放来解决终端身份认证的问题； 信息篡改可以使用非对称加密体制PKI(Public Key Infrastructure)方案来解决； 隐私泄露，通过匿名证书来保障自身驾驶路径信息不被非法跟踪。 车联网证书体系相对是比较复杂的。具体证书体系和授权体系如下图： ## 02 **大唐高鸿C-V2X实践分享** ### Q: **大唐高鸿在C-V2X领域都做了哪些部署？** A: 一句话概括，可以总结为“四类产品、五种方案、六大特色构建成完整的生态体系”。 大唐高鸿可以说是C-V2X标准的核心制定者，引领者 - 2012年首次提出LTE-V车联网概念，并主导国际标准制定 - 2014年研发出全球第一台LTE-V原理样机 - 2016年发布业界第一款车联网预商用路侧终端和车载终端，并广泛应用于各大示范区 - 2017年发布全球第一款LTE-V2X模组DMD31 - 2018年发布采用全新架构设计的下一代产品“三跨”互联互通测试的“桥梁”，为多家企业提供解决方案 - 2020年，车规级模组DMD3A实现批量供货，并可提供支持5G回传的C-V2X智能路侧终端 ### Q: **目前大唐高鸿C-V2X的产品主要有哪些？** A: 大唐高鸿可以提供包括车规级模组、路侧设备、车载设备及车路协同应用平台在内的端到端产品集合。 **1、 车规级模组** - 采用中国信科集团自有通信芯片，拥有核心知识产权，采用SDR芯片架构，支持灵活的定制化开发能力 - 采用车规级标准化生产产线，-40~+85℃超宽温度范围，优越的抗电磁干扰能，SMT封装紧凑设计 - 采用All-In-One一体化设计方案，内置应用处理器，集成V2X信息安全证书处理软方案 **2、路侧设备** - 12W的超低功耗，内置边缘计算 - 1km超强覆盖能力 - DC/PoE双供电方式，9-36V超宽电压范围 - -40~+85℃超宽温度范围 - 业界最长服役时间，稳定运行超过3年半 **3、车载设备** - 6W的超低功耗，支持数十种V2X安全应用 - 三十余款自动驾驶车辆对接 - 实现亚米级高精度定位 **4、车路协同应用平台** - 采用微服务架构和自动化运营体系架构 - 具备远程运维能力，可管理对接过的设备 - 提供性能计数及大数据AI分析能力 - 高精度地图自动分片分发能力，支持车路协同动态路网数据 - 独有交通管控自动决策专家系统 - 完备的车路协同数据汇聚机制 ### Q: **大唐高鸿车联网产品和方案的主要应用场景有哪些？** A: 目前我们的解决方案主要应用于五大场景，包括高速、城区、园区、公交和测试场。 2018年大唐高鸿就为无锡S19高速进行了道路部署。今年正在部署一条路况十分复杂的高速，桥隧比高达30%，大唐高鸿为该路段全程做了车路协同覆盖，解决了隧道、合流区、交叉口等典型场景问题。 在城区内，大唐高鸿要提供了面向交警的特色服务，如信号机的配置、优化，远程控制等。 在园区，大唐高鸿主要服务于自动驾驶，提供相应的路侧感知和计算。 在公交方面，大唐高鸿能够提供“人-车-路-站-云”一体化交互协作的公交体系。 在测试场，大唐高鸿可以在紧凑有限的空间内合理规划V2X场景，实现所有V2X应用场景的测试。 ### Q: **大唐高鸿的解决方案有哪些特色？或者说优势？** A: **1、大唐高鸿的路侧特色方案有6大特点：** - 超强覆盖。我们提供科学有效的网规网优服务，从而保证最佳网络覆盖，广覆盖RSU，通信距离可达1km - 灵活部署。我们提供直流/PoE灵活供电方式以及光纤/无线灵活回传方式，功耗只有12W，面向不同道路条件的可以系统的有针对性的部署方案 - 强势稳定。我们的产品能够经受住-40~+85℃超宽温度范围。在重庆高温高湿环境稳定运行3年6个月，在长春-30 ℃极寒环境稳定运行2年8个月，平均故障间隔时间大于10万小时 - 便捷维护。我们可以对所有通信、感知、计算设备进行一站式远程监控，可以提供车路协同设备参数远程配置、软件远程升级、电信级告警、日志处理等服务 - 信息安全。我们是业内“四跨”活动唯一端到端的信息安全方案提供商，也是接入终端厂商最多的CA平台厂商，可以选配可信功能，满足等保2.0要求 - 自主可控。我们采用集团自研芯片开发通信模组，拥有核心知识产权，具备底层通信协议栈定制开发能力和操作系统内核定制开发能力 **2、大唐高鸿的车侧特色方案有7大特点：** - 自主可控。和通信模组一样，我们拥有核心知识产权，具备底层通信协议栈定制开发能力，操作系统内核定制开发能力 - 信息安全。我们是“四跨”唯一端到端信息安全方案提供商；选配软件/硬件V2X安全方案 - 便捷维护。我们具备设备远程监控能力、参数远程配置能力及软件远程升级能力 - 应用丰富。实现数十种V2X安全预警应用；支持编队行驶，已经在北汽、东风编队行驶方案中实际应用；支持客车CDAS应用，已经在国唐客车方案中实际应用 - 配置灵活。选配亚米级/厘米级高精度定位能力；选配4G/5G回传能力 - 对接广泛：我们拥有三十余款自动驾驶车辆对接经验，提供预处理后的道路信息，便于自动驾驶决策器使用；可提供准前装对接方案对接到车内中控屏或仪表盘；也可提供灵活的后装对接方案，对接到车主手机；提供CAN、ETH、WIFI等多种接口 - 便捷部署。我们可提供多种天线方案，功耗只有6W **3、大唐高鸿的集成特色方案有7大特点：** - 面向实际运营的云控应用。我们可以提供低硬件成本的车道级车路可视化方案、重点区域的全息交通仿真、面向重大事件的应急处置联动机制 - 面向不同应用的感知融合方案。我们提供面向辅助驾驶的高性价比路侧感知方案、面向自动驾驶的高精度路侧融合感知方案，提供多源传感感知融合计算设备及算法 - 面向多种道路状况的设备部署方案。当感知设备点位位于桥上、边坡、隧道口，甚至于在山区互通遮挡严重，我们均可根据实际情况进行规划部署 - 面向多种路侧设备的无缝对接。我们已经无缝适配主流设备厂商感知、计算、信控、信息发布设备，并已实现路侧设备的集中管控 - 面向商用落地的V2X路网地图转换机制 - 与车路协同系统设计单位保持良好对接 ### Q: **目前大唐高鸿是否有已经落地或者实施的项目？** A: 从2016年开始，大唐高鸿就开始全面参与全国范围内的智能网联示范区建设，支持了上海、重庆、长春、京冀、无锡等国家级示范区建设，并主导了10余个示范区的建设。在无锡城市道路、S19高速、天津城市道路等部署多个车路协同项目，同时也积极支持产业内的重大活动。 2018年，大唐高鸿作为“三跨”活动互联互通测试的“桥梁”，为8家终端中的6家，11家车企中的7家提供通信解决方案；2019年，大唐高鸿是“四跨”活动核心支撑单位，也是唯一提供端到端解决方案的C-V2X厂家，为23家车企提供CA验证接入。 2018年的 i-Vista自动驾驶大赛是全球首次在自动驾驶大赛中引入车联网技术，大唐高鸿独家提供了LTE-V2X相关设备及技术支持，在重庆70度的高温下设备零故障。2019年仍然是i-Vista自动驾驶大赛C-V2X官方指定唯一合作伙伴。 ## 03 **C-V2X面临的问题与挑战** ### Q: **目前在国内推动C-V2X，面临到什么问题或者挑战？** A: 目前主要存在以下问题： **第一、配套环境需要完善。**车联网行业需要跨汽车、交通、通信领域进行资源整合，由于产业链复杂度较高，因而产业整合和协同的难度比较大。另外国内的C-V2X相关政策法规有待健全，比如说责任界定、地图使用许可、变测试牌照为运营牌照等等。 **第二、运营主体有待明确。**目前车联网运营主体包括政府独资或合资的企业、高速公路服务商，运营商、铁塔公司等，形成多元化、碎片化的特点。政府购买车联网服务的模式需要深入探索，面向车主、车企和行业客户等的接入服务和大数据分析服务，也需要进一步研究。 **第三、商业模式仍需探讨。**目前面临的问题主要是用户需求不强烈，由于车联网主要场景为交通安全类和交通效率类，用户反映不强烈，因而不愿买单。另外，车联网如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。由于投资规模巨大，单一主体和传统商业模式无法完成。 **第四、工程问题尚需完善。**车载终端涉及前装和后装多种产品形态，如何保证服务质量的一致性是必须要考虑的问题。目前国内路侧基础设施部署原则差异比较明显，尚未形成相关设施工程建设和改造的标准流程和规范。 ### Q: **对于C-V2X的未来发展，有什么建议？** A: 车联网作为5G新基建单体规模最大的垂直应用之一，已经成为新一轮的战略竞争热点，因此我们也会抓住机遇，全力支撑国家战略发展。建议从以下几个方面进行改进： **1、加强跨行业协调，统筹规划，车路协同发展。**车联网产业发展需要相关部委强力统筹管理，从政策法规、标准制定、试点示范、商用落地等各个方面协同推进；城市车联网部署主要依靠工信、公安和交通部门，城际尤其是高速公路部署主要依靠交通部门。 **2、加快LTE-V2X部署，积极探索商业模式，明确运营**主体。产业链需要突破商业边界，积极探索合适的商业模式。同时继续挖掘和深化信息服务类业务，在特定商用场景可以先行先试、探索数据开放和运营。最后需要明确运营主体，从长远角度积极探索车联网服务模式。 **3、政策法规促进C-V2X部署安装。**一方面需要健全车联网相关法律法规，完善信息安全体系，另一方也需要积极探索地方标准以及行业标准形成。