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C-V2X行业现状、产业化部署与演进路线

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  • C-V2X产业化部署与演进路线的现状

无论是新基础设施概念中的5G基础设施、智能汽车创新发展战略的出台和国内自动驾驶分级标准的出台,都表明车联网行业即将迎来亮点。

经过几年的发展,国内汽车互联网产业链的原型逐渐显现,链上的玩家也在开始研发和加强技术储备。当前汽车互联网行业呈现出什么样的趋势,该行业未来将如何发展?

对于这个问题,2019年10月发布的一份《C-V2X 产业化路径及时间表研究梳理了国内车联网产业的发展现状。

这本白皮书由中国智能网络汽车产业创新联盟发起(CAICV)、 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能交通产业联盟(C-ITS)、中国智慧交 管理产业联盟(CTMA)四个单位联合编制。

由国汽智联、中国信通研究院、清华、北航、华为、大唐、高通、一汽、东风、长安、北汽、上汽、广汽、通用、福特、长城、吉利、奥迪、宝马、中兴、移动、电信、联通、东软、诺基亚贝尔、百度、阿里巴巴、星云互联、金溢、易华录、千方科技、滴滴、首发集团 360 等参与单位共同执笔编写。

借近日多条新规出台的机会,雷锋网新智驾对《C-V2X 《工业化路径及时间表研究》白皮书重点提炼分享。

一、C-V2X概述

简单来说,V2X(Vehicle to Everything)这是一种交换汽车和外部世界信息的通信方式。主要包括汽车、汽车和行人、汽车和道路基础设施,以及车辆和云之间的通信。

(新智驾注:V2X主要包括技术层面DSRC专用短距离通信技术C-V2X以蜂窝通信为基础的技术有两种。后者通常用于中国。

C-V2X是基于 3GPP 全球统一标准的通信技术包括 LTE-V2X、5G-V2X 以及后续演变。(新智能驾驶注:目前国内车联网正处于 LTE-V2X 向 5G-V2X 进化状态。

1、C-V2X 产业结构的组成

C-V2X 产业结构由三部分组成: C-V2X 产业链、产业支撑和产业推广构成。

  • C-V2X 产业链主要包括通信芯片、通信模块、终端设备、车辆、智能道路、测试验证、运行和服务,参与者包括芯片制造商、设备制造商、主机制造商、方案制造商、电信运营商、交通运营部门和交通管理部门。
  • C-V2X 产业支持包括科研机构、标准组织、投资机构及相关技术产业。
  • C-V2X 产业推广包括链接建立、能力提升和应用升级。

C-V2X 产业架构图 图片来源:《C-V2X 产业化路径及时间表研究

根据上图,一个完整的 C-V2X 产业运营链是由通信芯片制造商提供的 C-V2X 芯片,由模组终端厂商集成通信模组,研发出相应的车端、路端与通信基站产品;然后整车端与智能道路端集成 C-V2X 终端产品通过各自的数据感知和分析能力进行车路协调;最后,从局部技术测试验证,逐渐发展成熟 C-V2X 操作与服务。

在产业发展初期,科研机构、标准组织等机构不断推进技术和标准,帮助 C-V2X 工业成熟;中后期工业通过规模部署逐步实现智能交通。

2、C-V2X 工业化的意义

  • 提高驾驶安全性 C-V2X 车载终端设备与智能路边设备的多源感知集成,对道路环境的实时情况进行感知、分析和决策,在可能发生危险或碰撞生危险或碰撞时提前报警。
  • 提高交通效率 C-V2X 通过动态配置路网资源,增强交通感知能力,实现交通系统网络化、智能化,构建智能交通系统,实现拥堵提醒,优化路线诱导,为城市大运量公共交通工具和特种车辆提供优先通行权,提高城市交通运营效率。
  • 提供旅行信息服务。提供旅行服务。 C-V2X 应用的重要组成部分是全面提高政府监管、企业经营和人民出行水平的手段。
  • 支持实现自动驾驶。通过本地信息收集、分析和决策,为智能联网汽车提供碰撞预警等服务,为自动驾驶提供辅助决策能力,提高自动驾驶安全性;降低车辆适应各种特殊道路条件的成本,加快自动驾驶汽车着陆。

3.车联网能力分级

根据车辆提供的交互信息和参与协同控制的程度,与自动驾驶的分相同,C-V2X也可分为三个层次:网络辅助信息交互、网络协同感知、网络协同决策和控制。预计中国 C-V2X 工业化应用 2025 年趋成熟。

图片来源:《C-V2X 产业化路径及时间表研究

二、C-V2X国内发展现状

1.应用场景篇

(1) C-V2X 应用场景有哪些?

基于 C-V2X 应用场景可分为交通安全、交通效率和信息服务三类。

  • 交通安全类:前向碰撞预警、交叉口碰撞预警、超车预警、行人交叉预警等;
  • 交通效率:限速提醒、速度引导、电子不停车费、自适应巡航等。
  • 信息服务:兴趣点提醒、自动停车指导与控制、车辆远程诊断、按需保险业务等;

(2) C-V2X基本业务场景和增强业务场景

根据当前技术成熟度、应用价值和可实现性标准,可定义17个标准 C-V2X基本业务场景。

  • 在基本业务场景中,大多数应用程序的实现是基于车辆、道路设施和其他参与者之间的实时状态共享。 C-V2X 在信息交互状态共享的基础上,进行独立的决策或辅助。主要包括17个场景,如前碰撞预警、交叉口碰撞预警、左转辅助、盲区预警等。

图片来源:《C-V2X 产业化路径及时间表研究

  • 在增强业务场景下,信息细粒度和实时交互取得了飞跃,其次,道路协调控制也成为可能。在确保驾驶安全的基础上,效率旅游业务将逐步增加,两家业务将更加精细;信息服务业务继续与其他业务相结合,支持各种增强的车联网业务。

目前,行业正在逐步提出并探索以下增强的业务场景。

(3) C-V2X 应用标准

目前,针对各行业协会和标准化组织 C-V2X 基本应用场景定义了相对完善的标准,但这些标准尚未进行大规模测试,技术成熟度仍有待验证。增强业务场景的标准仍处于研究阶段,需要各行业共同制定。

此外,C-V2X 工业应用场景尚未达成共识,需要汽车、交通、公安、通信等行业的共同合作,明确各行业的需求和发展规划 C-V2X 技术成熟度、部署可行性、实施紧迫性,首先选择产业化部署的迫切场景。

2、C-V2X 通信标准/频谱

C-V2X 标准主要分为各个层(包括消息层、网络层和接入层)的协议规范、安全标准以及对应的技术要求规范。

目前国内的 C-V2X 标准涵盖了接入层、网络层、消息层、安全等核心技术。标准体系已初步形成,相关标准工作需要尽快完成。

还需要进一步C-V2X 应用功能安全,C-V2X 与 ADAS 系统整合相关标准进行研究。同时,积极开展下一阶段相关技术应用研究,制定相关标准。

3、终端篇

(1)车载终端

从工业结构的角度来看,车载终端主要包括通信芯片、通信模块、终端设备V2X协议栈及 V2X 应用软件。

总而言之,目前 13 家国内车企联手华为共同发布了 C-V2X 产业落地时间计划,2020 年至 2021 年为中国 C-V2X 产业落地的时间,整个终端产业链进入了高速发展通道。

但白皮书认为,在整条产业链落地的过程中还是需要排除一定的阻碍。首先确定标准终稿,这样才能有据可依,其次落实安全芯片才能使得终端能够安全的接入 V2X网络,确立测试认证主体和流程才能使产业能够尽快落地

(2)路侧设施

路侧设施主要包括 V2X 系统所定义的路侧单元(RSU)、感知单元和计算决策单元。路侧设施可以与道路子系统中的电子交管设施、中心子系统、车辆子系统和个人子系统进行数据交互。

  • 路侧单元(RSU)是集成 C-V2X 功能的路侧网联设施,用以实现路与车、路与人、路与云平台之间的全方位连接。目前的 RSU 供应商主要来自于自主企业,包括大唐、华为、东软、星云互联、金溢科技、千方科技、万集科技等。
  • 路侧感知单元可由一系列路侧感知设备与处理设备构成,实现对本地交通环境和状态的实时感知,包括信号灯信息、交通参与者信息、交通事件信息、定位信息等。
  • 路侧计算决策单元,在设备端有多种实现方式,可以融合到 RSU内,可以是本地的 MEC 单元,也可以是区域的计算中心,负责对本地或区域的数据进行处理、存储, 以及应用、服务的计算与发布。
  • 路侧电子交管设施主要包含交通信号控制、交通视频监视、交通流信息采集、交通违法监测记录、交通信息发布等类别。

同车载终端相似,路侧终端产业链的上下游参与者也十分丰富,目前支持 C-V2X 的路侧设施产品正在走向成熟。接下来关键也是要加快路侧 C-V2X 芯片和模组的量产,推动车厂和相关道路基础设施安装 C-V2X 模组。

4、C-V2X安全篇

根据白皮书,涉及 C-V2X 的安全包括通信安全、业务应用安全、设备安全、车内系统、智能道路系统安全和数据安全。

  • 通信安全:包括蜂窝网通信场景安全和直连通信场景安全。
  • 设备安全:包括车载设备、路侧设备的固件、接口、软件等安全。
  • 车内系统安全:包括车内 网络、执行器等电子电器系统的接口、协议等安全。
  • 智能道路系统安全:包括道路设施、信息采集/发布系统、交通监测与控制等安全。
  • 数据安全:包括道路数据、车辆数据、用户数据的安全和隐私保护。
  • 业务应用安全:包括基于云平台的业务应用以及基于 PC5 接口的直连通信业务应用安全。

除此之外,还可能存在触犯法律的利用 V2X 对智能汽车和智能道路的恶意攻击行为。

目前在V2X 安全通信标准方面,标准化组织已针对 V2X 安全制定相关标准。

安全解决方案方面,IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟联合整车、通信设备、高校科研机构等多家企事业单位,建立完整的 V2X通信安全技术解决方案,同时完善安全标准体系,构建“终端—CA 平台—整车”的安全解决方案,并建设应用验证环境。

至于安全认证平台方面,目前大唐、国汽智联已建成针对 V2X 通信的安全认证平台,可实现对 V2X 消息的签名认证,相关设备厂商已经开始研发与之匹配的 V2X 安全通信终端。2019 年 10 月,“四跨”(跨模组、跨终端、跨车企、跨 CA 安全认证)活动就展示了 V2X 安全通信方案。

5、数据平台篇

随着车联网的快速发展,针对 C-V2X 的数据平台搭建不可或缺。数据平台可以汇聚多源数据,将V2I/V2V/V2P 等各类应用数据进行深入分析、挖掘,提取关键信息,作出决策,并将决策指令及时推送到车载单元和路侧单元,为 C-V2X 系统高效运行提供必要支撑。

此外,C-V2X 数据平台能够实现对接入网络的所有路侧设施、感知设备和智能网联汽车的监管,从全局角度掌握整体车、路运行态势,及时发现异常行为并可提前预警。

目前,车联网数据平台可以分为:

  • 交通行业数据平台:主要围绕交通监测与信息服务,致力于交通管理、道路运输和应用服务;
  • 示范区数据平台:致力于解决智能驾驶技术和道路交通环境的适应性发展问题,基于车路协同、交通大数据等新技术与新产品应用示范,实验验证与测试评估而研究开发的智能驾驶大数据一体化平台;
  • 整车制造企业数据平台:整车企业联合系统平台开发商结合 V2X 技术共同建设大数据分析平台,充分利用更多的车联网数据进行分析、决策,提供智能辅助驾驶服务,并为其它系统提供获取模型分析结果数据接口,满足了车联网数据使用者的各需求方,将车联网数据价值达到最大化;
  • 网络运营商数据平台:网络运营商与通信设备商、汽车厂商深度合作,致力于推动远程驾驶、智能调度等云网端协同的场景应用。
  • 科技企业数据平台:百度、华为、阿里、滴滴等科技企业同国内外的车企、运营商等相关合作伙伴一起致力于基础数据平台的研究和探索。

总地来说,当前车联网数据平台的搭建依托于智能交通及智能网联测试示范区、行业部门、企业建设,为车路协同系统提供服务,实现设施设备的全局管控和运行态势监测。

6、测试验证篇

随着中国 C-V2X 标准的日趋完善,加速标准落地显得尤为重要。目前全国多地积极开展 C-V2X 实验室及外场测试验证工作,并逐步推广商用,测试覆盖园区、开放道路、高速公路等多种环境。

  • 实验室测试验证:中国信通院、中汽中心、上机检测等测试机构已建立实验室测试环境,对外提供C-V2X 应用功能、通信性能、协议一致性等测试服务。
  • 外场测试验证:无锡示范区、上海示范区、长沙示范区、上海临港智能网联汽车综合测试示范区等。

目前,国内有很多厂商和机构都在致力于 C-V2X 技术的研究和推广工作,但 C-V2X 相关测试标准和规范仍在建立和完善中,跨行业的测试认证体系仍需要协同,各个厂商和机的构测试方式和标准不统一。C-V2X 测试验证规范、测试认证体系的建立有待完善和统一,并推动大规模外场测试,支撑 C-V2X 产业化落地。

7、应用示范篇

据不完全统计,目前全国已经超过 30 个测试示范区,其中包括上海、北京-河北、重庆、无锡(先导区)、杭州-桐乡、浙江、武汉、长春、广州、长沙等 16 个国家级示范区,涵盖无人驾驶和 V2X 测试场景建设、LTE-V2X/5G车联网应用、智慧交通技术应用等功能,提供涉及安全、效率、信息服务、新能源汽车应用以及通信能力等的测试内容。

2019 年 5 月,工信部批复支持创建江苏(无锡)车联网先导区。

  • 2019 年底,完成无锡市主城区 5 条高路、1 条省级公路、1 条高速公路、400 个交叉路口的 C-V2X 网络覆盖;
  • 至 2020 年,完成覆盖城市主要区域的车联网基础设施改扩建工作,完成路侧设备的升级,建成可视化运维系统,基本打造基于“人-车-路-云”系统的城市智慧交通体系;
  • 力争在2022 年左右,在无锡全市范围实现车联网的全覆盖,为商业化推广应用提供基础环境同时,打造集创新探索、规模应用、功能测试、商业应用于一体的车联网环境;

在工业和信息化部、交通运输部等多部门积极推动下,目前已形成部省合作示范区建设模式。示范区功能逐步丰富,从最初以测试为主,逐步发展到多应用场景示范;从示范点、示范区建设向综合性、城市级车联网先导区建设转变。

三、C-V2X 如何实现产业化部署与技术演进?

目前国内 C-V2X 产业发展尚处于起步阶段,在现有 C-V2X 技术标准基本完成、产品日趋成熟的基础上,为加快促进 C-V2X 实现商业化部署应用,仍需要汽车、信息通信、交通等行业能够加强协同,政府、行业组织和企业加强联系,共同解决大规模测试验证、安全认证等众多技术问题,以及车辆和交通基础设施部署、数据平台搭建等产业化推进问题。

1、应用场景的产业化选择

在 C-V2X 应用场景的产业化路径制定过程中,应以行业需求为导向,面向出行、交通和交管等多个行业需求,结合智能驾驶与车路协同技术的发展趋势,分析具体应用场景的不同阶段发展路径,结合 C-V2X 技术的发展成熟度,分析应用场景的经济性、不可替代性,合理制定应用场景的部署计划。

,分析目前交通事故中哪些是可以通过 C-V2X 技术有效避免的;,分析 C-V2X 技术在哪些交通运行场景中可有效提高交通效率。

从具体在部署模式来看,有V2V(由所有车辆安装V2X终端入手)和V2I(由政府主导建设智能路侧系统入手)两种部署模式。针对我国的实际情况而言, V2I 为主作为 V2X 产业化的切入点,是一条中国特色的有效的途径。

2、通信产业化路径

车联网产业化的最终目标是,支持 LTE-V2X 通信技术的通信设备实现量产,满足车载和路侧通信设备的规模化商用需求。

针对支持 LTE-V2X 通信技术的通信设备在研发、测试、示范、商用阶段的经验和教训进行总结,加快 5G-V2X 的产业化进程。

目前,国内的 C-V2X 通信设备实现产业化目标仍存在如下差距:

  • C-V2X 通信设备尚未经过大规模测试,同时相关通信设备技术标准和测试规范未定也影响通信设备的产业化成熟。
  • C-V2X 路侧单元与现有道路基础设施上的其他通信设备具有部分重复功能,部署思路未定。

因此在实现路径上,首先要,协调各相关行业协同部署;

然后,切实解决大规模测试中暴露的问题;

同时与道路基础设施的主管部门协调沟通,在避免重复建设的条件下,满足车路协同的需求;

最后,适时,研制支持 5G-V2X 的多模终端,开展相关测试。

3、车载终端产业化路径

车载终端的产业化目标是,提高 C-V2X 车载终端的搭载率,逐步实现 C-V2X 的普及化,提高交通出行效率, 提升行驶安全,提供多元信息服务。

推动 C-V2X 技术与自动驾驶技术的融合,利用 C-V2X 技术为智能驾驶提供辅助信息、扩展单车传感器的感知范围,实现“人-车-路-云”协同感知。并逐步探索车路协同决策能力的实现,推动自动驾驶技术发展。

目前,国内的 C-V2X 车载终端实现产业化目标仍存在如下差距:

  • C-V2X 路侧设施部署率低、服务覆盖范围小,只有少数示范区内才部署了路侧设施,而且支持的应用场景较少,C-V2X 技术带来的效果并不明显,车企无主动安装车载 C-V2X 设备的动力。
  • 车辆自动驾驶技术目前主要依靠自车传感设备进行感知和决策,C-V2X 与感知信息融合仍在研发过程中,需解决功能安全等问题。

实现路径:,照首先在少量前装车进行商用示范,到在中、高端车型上正式商用,到全面前装搭载的步骤,分步推进 C-V2X 的前装。

4、路侧设施产业路径

车联网在路侧端的产业化目标是,分阶段、分区域推进 C-V2X 道路基础设施建设、部署工作,促进交通基础设施(信 号灯、标志、标线等)的数字化升级,制定与 C-V2X 设备之间互联的设备和系统的接口规范。

统一通信接口和协议,实现道路设施与智能汽车、运营服务提供商、交通、交管系统等信息互联,提供多元化的应用场景,确定可行的商业运营模式。

目前,国内的 C-V2X 路侧设施实现产业化目标仍存在如下差距:

  • 缺乏 C-V2X 路侧设施部署的总体规划,导致产业对 C-V2X 路侧设施的部署实施时间、部署场景、部署规模等不明确;
  • 交通设施信息化和智能化不足,大多数功能、应用都是面向管理研发的,以监测功能为主,缺乏主动性和预见性;
  • 相关标准有待完善。交通管控路侧设备与 C-V2X 设备之间的接口规范尚不完善;与其他行业、部门的信息不能共享,不能形成一体化信息共享、发布平台;
  • 商业模式尚不清晰。目前针对 C-V2X 路侧设施的建设主体、投资主体、运营主体、盈利模式等尚未出台相应的政策,导致路侧设施建设进度缓慢,无法带动用户消费意愿,无法形成商业模式的闭环。

从实现路径上看,

5、C-V2X安全保障的产业化路径

从产业角度来看,C-V2X安全保障需要建立完善的 C-V2X 安全认证鉴权体系,推动量产具备安全功能的 C-V2X 设备,支持中国车企量产 C-V2X 车型。

同时还要建立完善的 C-V2X 安全检测认证机制及平台,促进研发、生产适用于 C-V2X 的国密安全芯片,提高安全防护技术水平,保障车联网产业健康发展。

目前国内的 C-V2X 安全保障实现产业化目标仍存在如下差距:

  • C-V2X 所涉及的通信、终端、业务应用的安全标准尚未完成;
  • 安全检测能力落后,针对 C-V2X 通信证书格式、身份认证管理平台、隐私保护等方面的检测能力尚未完善建立;
  • 安全管理实体不明确。 V2X 应用几乎涵盖了所有的道路交通参与者,目前不同行业都有各自的信息安全系统,造成不同行业间信息系统互联互通不畅,C-V2X 的证书管理架构缺乏统一的管理、协调、互认机制,尚未形成统一的信息服务平台。
  • 国密产业链发展滞后。国密算法是国有 C-V2X 安全体系的基础,但是目前能够支持汽车应用的国密安全芯片仍然是目前 C-V2X 应用开发中的一个短板,缺乏车规级国密安全芯片、HSM 产品等。

因此,首先要加快 ,同时加强跨行业协调,确保 C-V2X 不同行业参与者采用统一的安全技术标准;

然后研发,开展 C-V2X 终端安全能力测试验证、身份认证管理平台的功能性能测试验证;

同时,**构建 C-V2X 安全认证管理平台,**明确 C-V2X 安全证书管理主体,建立协同统一的安全认证管理平台。

此外,确保 C-V2X 安全系统采用国家密码管理局批准的国密算法,数字证书应符合国家标准或者行业标准的技术要求,

6、数据平台产业化

目前国内 C-V2X的数据平台在产业化上存在以下问题:

  • 目前不同行业的数据平台主要根据行业管理需求而建设,各数据平台建设时间不同, 采用的体系架构不同,导致各数据平台功能简单、能力分散。
  • 跨行业数据平台间互联互通困难,不具有良好的服务输出能力。
  • 数据挖掘不足、提供服务较单一。

因此,从产业实现的角度上,需要制定

构建 C-V2X 数据平台体系架构,**逐步建成“中心—区域—边缘—终端”多级数据平台,实现“人—车—路—云”动态多源异构信息融合,**提高数据平台的数据分析、决策能力,提供多元化信息服务。

此外,还要促进 C-V2X 数据平台,推进综合共享数据平台的建设,为 C-V2X 应用提供综合、全面的服务支持。

7、测试认证产业化

目前国内 C-V2X的测试认证在产业化上存在以下问题:

  • C-V2X 技术的测试标准、规范尚不完善,实验室、小规模外场和大规模环境下的测试验证环境仍需进一步完善;
  • 测试认证体系不明确,各测试环节的划分较为模糊,部分测试评估认证规范缺失。

要实现测试认证的产业化,首先,重点包括安全、最小性能要求、测试认证等;

其次是,明确测试内容、测试标准及测试所需环境。

此外还要组织相关企业单位、科研院所等,依托各示范区、先导区,为产业化提供支撑。

总地来看,白皮书认为,未来车联网的发展将会面临三个阶段。

**2019-2021 年为 C-V2X 产业化部署导入期。**在这一阶段,C-V2X 通信设备、安全保障、数据平台、测试认证方面可基本满足 C-V2X 产业化初期部署需求。同时,在国家和联网示范区、先导区及部分特定园区部署路侧设施,形成示范应用,车企逐步在新车前装 C-V2X 设备,鼓励后装 C-V2X 设备,车、路部署相辅相成,形成良性循环,C-V2X生态环境逐步建立,探索商业化运营模式。

**2022-2025 年为 C-V2X 产业化部署发展期。**根据前期示范区、先导区建设经验,形成可推广的商业化运营模式,在全国典型城市和道路进行推广部署,并开展应用。

**2025 年以后为 C-V2X 产业高速发展期。**逐步实现 C-V2X 全国覆盖,建成全国范围内的多级数据平台,跨行业数据实现互联互通,提供多元化出行服务。

(雷锋网)

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