信息通信

技术演进路线明确 C-V2X担纲无人驾驶网间通信?

作者:刘晶来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2018-09-11 13:47我要评论

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从辅助驾驶到自动驾驶、无人驾驶,从交通信息化到智慧交通,车与路都向智能化、信息化方向发展,车与路、车与车之间的信息交互技术也因此日益重要。

基于蜂窝网络的网联汽车技术C-V2X规范于2017年完成以后,在全球特别是在中国取得了积极进展。今年6月,工信部、国家标准化管理委员会印发了《国家车联网产业标准体系建设指南》,工信部也对车联网直接通信所使用的频段向社会公示征求意见。目前国内多地自动驾驶的试点也均采用C-V2X技术作为网间通信技术。C-V2X到底有哪些优势,让其发展如此迅速,在未来无人驾驶场景中,C-V2X又能否胜任?

重庆自动驾驶挑战赛引入C-V2X

在重庆首届智博会期间举办的2018i-VISTA自动驾驶汽车挑战赛上,参赛车队囊括了全球500强的整车企业,国内顶尖的高等学府以及在自动驾驶领域表现卓越的新锐先锋。

此次自动驾驶挑战赛是国内首次引入具有中国自主知识产权的LTE-V2X技术应用的大赛。作为LTE-V概念的提出者,大唐电信集团独家为此次挑战赛提供了LTE-V2X相关设备和技术支持。

大唐为参赛车辆上安装了大唐的LTE-V2X车载终端,并在封闭道路以及公开道路上部署了相关路侧终端,使得参赛车辆可通过车载终端和路侧终端之间的通信,在路侧设备覆盖范围内及时准确获取红绿灯信息。当然,LTE-V2X对自动驾驶的辅助作用远不止这些。加装了LTE-V2X的车辆,对周边其他车辆状态和行驶意图的实时感知能力,对周边道路变化信息的实时获取能力,以及对无信控的交叉口穿行和有遮挡情况下的前车紧急制动的及时反应能力都可以得到很大的提升。

挑战赛裁判委员会执行总裁判长、同济大学教授朱西产认为,对于人工驾驶来说,闯红灯可能是由于注意力不集中,而在自动驾驶比赛中,车辆识别不了红绿灯,就有可能是没有使用V2X。同样,如果没有V2X,在过急弯时,自动驾驶车辆也会遇到困难。可以说,LTE-V2X的使用,极大地提升了自动驾驶车辆对周边的感知能力,提升了自动驾驶安全。目前大唐已经实现LTE-V2X通信模组的小批量供应。

在C-V2X上,大唐和华为是走得比较快的两家企业。

大唐于2011年成立车联网技术研究团队,积极开展车联网需求分析、性能指标制定、关键技术研究和产品开发工作。大唐于2014年就研制出了全球首款LTE-V2X原理样机,并且在2015年其第二代产品的测试样机已经上路测试并联合整车企业支持行业内相关展会和演示。2016年大唐又率先推出业界首款车载预商用终端和路侧预商用终端,并于2017年在业内率先支持3GPP R14标准。2017年11月,大唐又率先发布了全球首款LTE-V2X通信模组,并于2018年6月份已完成小批量供应。

华为在今年6月份的MWC上海峰会上,发布了其面向商用的路边单元,也是全球首个支持UU和PC5的商用设备。

通信业规模效益可移植网联汽车

物联网正在重新定义汽车,一部好的汽车会有上百个传感器。有预测认为2020年全球车联网有望突破1000亿欧元的规模,中国将占1/3。C-V2X是基于蜂窝技术将汽车与万物相连接的网络。Qualcomm技术标准高级总监李俨在接受记者采访时将之形象地比喻为“汽车的微信”,加入微信之后可以体验各种功能。

C-V2X中包括几种模式,大致可分为V2N(车对网络)、V2V(车对车)、V2P(车对人)、V2I(车对基础设施)和V2X(车对万物)。车对网络(V2N)的模式可以将网络看作是“公众号”,可以从网络下载地图、交通状况等信息,甚至可以获得信息娱乐。目前已经有很多车辆具备这一通信方式,实时下载地图、实时在导航系统中看交通状况,甚至很多汽车已经提供可以听音乐的网络电台。V2N目前主要基于车上的4G(LTE)模块实现,大唐在上述比赛中为汽车提供的就是此类模块,在5G网中能力会被增强。

通过C-V2X技术的发展,可以赋予汽车临时“建群”的能力,建群后可以分享更多有用的信息。李俨说:“如果群里有交通信号灯,这个信号灯就能将当前信号灯变化情况在群里广播,告诉每一辆汽车。比如,你现在在我的路口附近,还有一两分钟到达我的路口,我所在的路口在50秒后会从红灯变绿灯。如果你以20~30km/h的速度行驶,到达路口时可以在绿灯下顺利通过。”这是车和基础设施之间的信息沟通,也称为V2I。这些基础设施是指路边的基础设施,包括红绿灯,包括车辆通过的高速公路上的路牌信息,都可以收到提示。

同样,在群里也可以实现V2V的应用,即使后面的车辆看不见刹车灯,也可以在群里“听”到,了解到前方有一辆车正做出紧急刹车。信息的充分共享可以帮助在附近行驶的车辆更主动地规划驾驶行为及路径,避免事故的发生,这是ADAS(高级驾驶辅助系统)中非常重要的功能。V2P的应用也放入临时的对话群里,如果行人横穿马路,可以给车辆发送提示,起到预警作用。C-V2X将对汽车行业中的ADAS功能进行非常有效的扩展。“我们预计,2019年底至2020年初之间,搭载C-V2X技术、具备增强的ADAS功能的车辆将上市。”李俨说。

应该说,目前V2N已经相对成熟,而V2I、V2P、V2V等正处于技术进一步成熟过程中,是在3GPP R14版本里重点解决的直接通信的问题。

李俨说,C-V2X一个很重要的优势就是成本效益。这反映在几个方面:一是在网络部署方面,要让系统稳定地工作,在整个“朋友圈”里面需要有基础设施,这个基础设施是在蜂窝技术上发展起来的,因此它有得天独厚的优势,因为可以把它集成在现在的蜂窝基站中。现在中国三大电信基础运营商已经拥有上百万的基站,由于5G使用频率更高,基站密度更大,基站总数量还会增加。在基站上改造,把LTE C-V2X基础设施加进来,不用单独建站,部署成本最优。

另一方面,在终端侧,可以沿用LTE和5G的生态系统,甚至可以把C-V2X芯片集成在LTE的芯片里,在一个通信Tbox形成一个统一的连接性的解决方案,这也是成本最优的。

C-V2X有望成为DSRC替代技术

DSRC是北美称呼,它利用WiFi技术实现车与车的连接,在IEEE中由802.11P标准定义。李俨说,很长一段时间DSRC的性能不太稳定,所以一直处于测试阶段。美国多次组织大规模DSRC的现场测试,花了三年验证这个技术放到车上是否能够改善交通、避免交通事故的发生。实验的结果令人振奋,DSRC确实可以把事故尤其是致死事故率降低到原来的1/7。但通过测试也发现了一些问题,基于Wi-Fi改进的DSRC技术太陈旧,在高速场景、高密度场景下可靠性差,时延抖动较大。

相较而言,电信行业阵营推动的C-V2X,虽然比DSRC起步晚,但对智能交通和车联网的未来发展支撑会更好。李俨认为这主要表现在以下方面:

一是在频段上,C-V2X也将获得与DSRC相同的用于在交通中直接通信的频段;二是在C-V2X支持高速移动场景,相对速度达到500公里的情况下,也能够实现可靠的通信、可靠的信息传递、进行可靠的预警;三是C-V2X安全性能更高、更一致,这得益于通信行业在标准化和产业规模上做得好;四是C-V2X在高密度、快速移动的使用场景下,通信有效距离可以达到DSRC的两倍以上;五是C-V2X的网络是精准同步的,而DSRC是异步的,这与Wi-Fi一样是不需要同步的,C-V2X同步技术使汽车在进入隧道等丢失GPS、北斗信号时,以惯性导航的设备可以保持一部分的定位精度,导航依旧可以工作。六是上文中已经提到的成本优势;七是C-V2X有非常明确的技术演进路线;八是自动驾驶给整个通信提出了很多新的要求,比如需要更大的带宽、更低的时延等,而5G新空口对C-V2X实现了前向兼容的演进。

“C-V2X并不是要彻底把之前的工作推翻,相反所有车企在之前的投入都可以保持不变。我们要做的是在底层通信这部分把DSRC拿掉,把C-V2X对标地放进来去替代DSRC,实现两倍以上的性能增益。”李俨说,“有了更好的性能增益之后,可以反过来促进车企开发更可靠的应用和案例。所以对车企来说,这并不是一种革命,而是一种技术的演进。”


责任编辑:马利亚

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