陈山枝：打造“5G+车联网”中国模式！

由国家发展和改革委员会、科学技术部、工业和信息化部、国家广播电视总局、国家互联网信息办公室、中国科学院、中国工程院、中国科学技术协会、天津市人民政府主办的“2020年第四届世界智能大会(天津)”(WIC 2020)正以“云上办会”的形式火热进行中。

WIC 2020邀请百余位智能科技领域的知名专家和企业家,深入阐释“智能新时代:创新、赋能、生态”这一主题。迈向智能新时代,融合了感知、传输、存储、计算、处理为一体智能基础设施的重要性之大可谓“其大无外”。作为智能基础设施的重要组成部分、国家新基建之首的5G,在与AI、云计算、边缘计算、大数据、传感技术等基础技术深度融合后,可充分发挥技术引领作用,凝聚合力推动迈入智能新时代。而于其中,在未来,汽车将成为最大的5G移动终端,车联网被各界视为最有前景、单体规模最大的5G垂直行业应用,这使得我国智能网联汽车产业乃至整个智能交通事业正面临前所未有的技术变革和发展模式创新。正如中国信息通信科技集团有限公司副总裁、专家委主任,无线移动通信国家重点实验室主任陈山枝博士应WIC 2020之邀在大会上作专家报告时所阐释——“5G+车联网”的发展是我国汽车工业崛起并由汽车大国走向汽车强国的重要战略机遇期。

美、欧、亚多个国家和地区政府高度重视车联网产业发展,均把车联网产业作为战略制高点,通过制定国家政策或通过立法推动产业发展。其中,C-V2X(含LTE-V2X、NR-V2X)技术标准在全球竞争中已经形成了超越态势,成为国际主流的车联网通信标准。该技术非常“年轻”,朝气甚是蓬勃、发展极其迅速,回顾起来,始于陈山枝博士在2013年5月17日(世界电信日)代表CATT(电信科学技术研究院)/大唐在全球率先提出的LTE-V2X概念和关键技术,此后至今,大唐等中国公司在C-V2X技术标准、样机开发、产业合作、应用示范等方面已取得主导地位和领先优势,走在全球前列。7年多以来,陈山枝博士及大唐团队为实现我国主导的4G TD-LTE、5G和LTE-V2X车联网的核心技术突破、国际标准制定和产业化做出了重要贡献,为我国5G与车联网“全球引领”做出了突出贡献,成果正应用于我国当下如火如荼的新型基础设施建设之中,在全球产业界具有很大的影响力(比如分别在2016年和2017年发表于IEEE期刊的两篇经典论文:“LTE-V: A TD-LTE-Based V2X Solution for Future Vehicular Network”,“Vehicle-to-Everything(v2x)Services Supported by LTE-Based Systems and 5G”,截至今年6月24日的Google学术被引量分别高达216和291次)。5G微信公众平台(ID:angmobile)认为,这些正是WIC 2020邀请陈山枝博士深入阐释“智能新时代:创新、赋能、生态”这一大会主题的原因所在。

大咖出场,立意深远、高瞻远瞩、深入剖析。陈山枝博士在WIC 2020作了《“5G+车联网”推进中国特色的车路协同发展模式》专家报告。他指出,我国正在走出一条与发达国家不一样的发展智能交通和自动驾驶的发展模式,即基于蜂窝车联网的“聪明的车+智慧的路”的车路协同发展模式。

1、网联化:C-V2X技术与标准进展

陈山枝首先介绍,汽车作为现代社会重要的交通工具,在给人类带来舒适和方便的同时,随着其数量的快速增长,交通安全、城市拥堵、能耗等问题日趋严重。在此背景下,V2X技术应运而生,实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和网络等全方位连接和通信,在提升交通效率、提高驾驶安全、降低事故发生率、节能减排等方面表现出突出优势。

“汽车产业正面临百年未有之的大变革,汽车产业的‘四化’(电动化、智能化、网联化、共享化)变革中的‘三化’(智能化、网联化、共享化)均迫切需要V2X为其提供基础性的通信和连接支撑能力。V2X包括车辆与车辆通信(V2V)、车辆与行人通信(V2P)、车辆与基础设施通信(V2I)、车辆与网络通信(V2N),具有低时延、高可靠等特殊严苛的要求。车联网基于V2X通信提供的环境感知、信息交互与协同控制能力,支持交通安全类、交通效率类、自动驾驶类、信息娱乐类等丰富的应用类型,与智能交通、自动驾驶等领域融合发展、协同演进。”陈山枝说到。

他分析,V2X通信面临车辆移动引起的网络拓扑高度动态性与时空复杂性、无线传播环境复杂快时变、高密度下的低时延和高可靠通信难题等新科学问题。美国主导的IEEE 802.11p标准在Wi-Fi基础上增强设计为V2X直通通信,已有近十年的研究和测试评估,虽然能够提供多对多、低时延通信,但可靠性差。此外,蜂窝移动通信(如4G LTE)技术具有覆盖广、容量大、可靠性高的优点,但端到端通信时延大。由此看来,单一的直通通信或蜂窝通信制式各具优缺点,但均无法满足车联网通信需求。

为了解决这一世界性的共同难题,陈山枝博士带领大唐研究团队在2013年最早基于4G LTE提出蜂窝通信与直通通信融合的LTE-V2X概念和关键技术,之后联合我国企业共同牵头在3GPP主导LTE-V2X国际标准制定,于2017年3月完成标准化,建立了基本(道路)安全服务的基础。此外,随着移动通信系统从4G向5G演进,为满足自动驾驶、车辆编队等增强应用及更高通信传输速率、更低时延、更高可靠性等要求,LTE-V2X目前正在向NR-V2X演进(增强和补充NR-V2X),3GPP正在5G新空口无线传输基础上制定标准,计划2021年完成,支持自动驾驶及未来车联网需求。

陈山枝指出,从上述看来,根据3GPP C-V2X车联网技术标准演进,LTE V2X和NR V2X是互补关系,而不是替代关系(LTE-V2X和NR-V2X的in-device共存)。相比LTE-V2X,NR-V2X面向更高级V2X业务,提供更灵活、更可靠、更快速通信服务。比如车辆编队、高级驾驶、传感扩展、远程驾驶等时延在3ms级,接入可靠性在99.999%,数据传输速率要求100Mbps -1000Mbps等应用,NR-V2X相当于要求在直通链路(Sidelink)上实现eMBB以及URLLC。

多次实际测试的结果均表明,相对于IEEE802.11p,C-V2X技术在帧结构、网络覆盖、通信场景、时延、可靠性、峰值速率、波形、信道编码、资源复用、同步、重传、资源分配、多天线等关键方面具有绝对优势,吸引了来自信息技术、汽车工程、运输工程领域的学术专家与行业专家们的浓厚兴趣。由此,C-V2X已发展成为全球主流的车联网通信标准。继我国率先于2018年为LTE-V2X直连通信分配了5.9 GHz频段20 MHz专用带宽之后,随着产业路径逐渐清晰,美国于2019年12月为C-V2X分配5.9 GHz的20MHz频段,欧洲也由支持IEEE 802.11p转向“技术中立”。

2、网联化+智能化:自动驾驶发展的必经路径

（编辑：核心网）

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