關于C-V2X的標準組成及研究現(xiàn)狀分析

崔 碩，姜洪亮，戎 輝，王文揚，郭 蓬

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545000；2.中國汽車技術研究中心，天津 300300）

隨著汽車市場在全球的快速發(fā)展，汽車擁有量的增長勢必會對交通系統(tǒng)帶來考驗，導致交通擁擠、事故頻發(fā)，造成嚴重的損失。因此各國政府希望能通過建立一個如同物聯(lián)網(wǎng)一樣的針對汽車的互聯(lián)網(wǎng)體系，即車聯(lián)網(wǎng)（V2X），實現(xiàn)無堵塞、無事故發(fā)生的未來城市交通體系［1］。

V2X，即是vehicle to everything，目的是通過不同的通信手段將車與能影響車輛行駛的實體實現(xiàn)信息交互，其主要有：①V2V，即是車與車進行信息交換，不僅可以預防兩車之間的追尾和碰撞，同時也可以將車檢測到的路況信息相互共享，故而車輛具有突破檢測死角和遮擋物獲得路況實時信息的能力；②V2I，即車與交通設施間的信息獲取，例如說交通信號燈；③V2N，即車與互聯(lián)網(wǎng)之間的信息交互，這是車聯(lián)網(wǎng)最廣泛同時也是關鍵的應用，車輛連接到云服務器，可以從云服務器獲取最佳路徑規(guī)劃以便于避免堵車等擁擠的交通情況，提高交通效率；④V2P，即車與行人的信息交互，例如可以通過發(fā)出警示讓人群給特殊緊急車輛讓行，預防交通事故的發(fā)生。

V2X技術主要包括DSRC（即dedicated short range communication，專用短距離通信技術）和C-V2X。V2X最早期基于的通信技術是DSRC，主要是美國等國家在使用開發(fā)［2］，而之后由于蜂窩移動通信技術的快速發(fā)展從而出現(xiàn)了以蜂窩通信技術為基礎的V2X，即C-V2X。相較于DSRC，后來居上的C-V2X有較為明顯的優(yōu)勢，C-V2X基于蜂窩網(wǎng)絡，網(wǎng)絡覆蓋廣，運營盈利模式清晰，部署成本低。不僅可以與當前的4G網(wǎng)絡，也可以與之后的5G網(wǎng)絡進行復用［3］。同時3GPP標準（以GSMMAP核心網(wǎng)為基礎，以WCDMA為無線接口制定第3代移動通信標準，同時負責在無線接口上定義與ANSl-41核心網(wǎng)兼容的協(xié)議）制定，全球通用，使用單一LTE芯片組，模塊成本大幅降低。作為全球最大的汽車消費市場，中國擁有全世界最大的LTE網(wǎng)絡現(xiàn)狀，再加上C-V2X相對于DSRC有著較大的技術優(yōu)勢，故中國的V2X技術標準的選擇是C-V2X。因此現(xiàn)在對于中國企業(yè)來說，研究C-V2X的標準并力爭在3GPP中參與C-V2X標準的制定及后續(xù)演進技術是至關重要的。

1 C-V2X標準組成

為了推進車輛通信，3GPP進行了針對C-V2X的標準研究和開發(fā)，其主要分為3個階段：支持LTE-V2X的3GPP Rel-14版本標準、支持LTE-V2X增強的LTE-eV2X的Rel-15版本標準和支持5G NR-V2X的標準。

1）LTE-V2X標準 從2015年開始，3GPP已經(jīng)著手研究LTE-V2X技術標準，其各個工作組開展標準化工作從4個部分入手：業(yè)務需求、系統(tǒng)架構(gòu)、安全研究以及空口技術。其相關工作已經(jīng)有了實質(zhì)性的進展，已于2017年完成，并正式發(fā)布出來。

2）LTE-eV2X標準 LTE-eV2X標準主要是支持增強的V2X業(yè)務需求，分為SI與WI標準研究工作，共包含了5大需求：自動排隊駕駛、半/全自動駕駛、傳感器之間信息交互支持擴展傳感、遠距離駕駛和基本需求。

3）5G NR-V2X標準 5G NR-V2X通信技術研究立項工作主要由3GPP RAN工作組開展，根據(jù)3GPP TS 22.886的增強的業(yè)務需求進行評估方法研究，包括仿真場景、性能指標、頻譜需求、信道模型和業(yè)務模型等。此項目現(xiàn)在只是開始前期的評估研究，將于2018年的下半年進行相關的立項研究工作。圖1是C-V2X標準的組成。

圖1 C-V2X標準組成

2 C-V2X國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

車聯(lián)網(wǎng)這個概念最先由美國提出，現(xiàn)在歐美和日本在V2X技術研究中占據(jù)領先地位。

美國將智能汽車與國家戰(zhàn)略結(jié)合，大力推動國家戰(zhàn)略、立法、研發(fā)測試全面部署。美國提出了ITS戰(zhàn)略計劃，預計到2019年實現(xiàn)車輛聯(lián)網(wǎng)、推動車輛自動化，并且美國已經(jīng)建立了十幾座自動駕駛汽車試驗場。在2016年末，美國推動DSRC強制安裝立法，并且支持C-V2X作為備選技術，得到了OEM和行業(yè)組織的支持。美國SAE創(chuàng)建了C-V2X技術委員會用來推進C-V2X產(chǎn)業(yè)化的相關工作，SAE針對C-V2X制定安全通信技術要求標準，與J2945/1的標準J3161類似，所有相關的標準化工作預計在2018年底完成。美國高通公司與福特在圣地亞哥開展美國第1個C-V2X試驗，高通公司第1款針對C-V2X的Qualcomm 9150 C-V2X芯片預計在2018年下半年投入市場。

歐洲重視頂層設計和技術研發(fā)，強調(diào)自動化、網(wǎng)聯(lián)化和應用。采用C-ITS技術，考慮ETSI-ITS-G5（基于IEEE802.11p/DSRC）和蜂窩V2X（4G和5G）。5G汽車聯(lián)盟與寶馬集團等公司在歐洲完成第1個跨多車型的C-V2X直接通信現(xiàn)場演示，展現(xiàn)了C-V2X對交通安全以及效率問題的提升，包括通過V2V減少碰撞事故等。C-V2X在ITS頻段上運行，無需蜂窩網(wǎng)絡覆蓋，并且已經(jīng)做好了商用準備。

日本政府直接參與規(guī)劃，推進V2X和自動駕駛?cè)诤?。?015年，日本政府把755.5～ 764.5MHz頻段分配給ITS業(yè)務，其中還有一些頻段可以供其余業(yè)務使用。日本智能交通系統(tǒng)信息交流論壇針對802.11p和LTE-V2X進行技術性能評估，將LTE-V2X作為另一個備選技術。2018年初，通信、車輛等公司在日本開展C-V2X設備直接通信性能測試，并且將關于C-V2X的結(jié)論反饋給相關部門，以促進C-V2X持續(xù)發(fā)展。

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國際上對V2X技術的選擇各有不同，雖然國內(nèi)對于車聯(lián)網(wǎng)技術的研究起步晚，但是中國政府大力推進車聯(lián)網(wǎng)，促進各行業(yè)融合合作。中國是5G技術開發(fā)者之一，為了深入探索5G技術應用，中國政府大力推進智能網(wǎng)聯(lián)汽車的建設研究。中國主要推進C-V2X技術，適用于更新應用場景，滿足更高業(yè)務要求。

2017年，華為與沃達豐一起完成了歐洲第1個5G遠程駕駛測試，在50km外的車輛以20km/h的速度行駛時，長距離控制車輛停止的誤差僅僅只是6cm。中國華為、移動、中興等企業(yè)都加入了5G汽車聯(lián)盟，并且該組織于2018年3月在巴塞羅那舉辦了世界移動通信大會，討論C-V2X對未來交通系統(tǒng)的改變。C-V2X技術使互聯(lián)汽車和生態(tài)系統(tǒng)成為可能，為未來移動性提供解決方案。

3 國家重點示范區(qū)與汽車廠商對C-V2X的研究情況

3.1 國家重點示范區(qū)對C-V2X的研究

雖然中國車聯(lián)網(wǎng)的研究起步較晚，但是在國家的大力推動下，已經(jīng)建立了多個示范區(qū)，國內(nèi)的汽車廠商也在大力推進車聯(lián)網(wǎng)通信（C-V2X）的發(fā)展和研究

1）國家上海智能網(wǎng)聯(lián)汽車試點示范區(qū)

國內(nèi)首個智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范區(qū)，重要服務于自動駕駛測試工作。到2017年底，已完成封閉測試與體驗區(qū)，開放道路測試區(qū)兩個階段的建設工作，2020年底要建設成為我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術研發(fā)和檢測認證的主要基地。

目前福特汽車攜手大唐電信已經(jīng)在該示范區(qū)開展基于蜂窩通信技術的車聯(lián)網(wǎng)通信（C-V2X）試驗；大陸集團與華為聯(lián)合針對C-V2X通信標準的效率也開展了實地測試。

2）國家無錫智能交通綜合測試基地及車聯(lián)網(wǎng)應用示范區(qū)

無錫示范區(qū)是公安局聯(lián)合工信部和江蘇省合作打造的智能交通綜合測試基地，是全球首個城市級規(guī)模的LTEV2X車路協(xié)同開放道路的應用部署。無錫示范區(qū)會繼續(xù)推進車聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，未來將打造成為全國首個車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的基地。

3）國家京冀智能汽車與智慧交通示范區(qū)

該示范區(qū)可模擬多種道路和場景，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究與發(fā)展搭建了實際的環(huán)境，可對V2X、無人駕駛汽車等多項技術進行模擬測試。

京冀示范區(qū)擁有全球第1條V2X潮汐開放試驗道路，同時其全新建設封閉試驗場可滿足面向L3以上智能駕駛測試需求，是車聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的國際級示范區(qū)。

4）重慶智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范區(qū)

該示范區(qū)是在國家工信部和重慶市政府共同指導下，中國汽車工程研究院聯(lián)合長安、華為、大唐、中國信通院等眾多單位建設的具有國際先進水平的智能汽車集成系統(tǒng)試驗示范區(qū)。

除以上城市，還有包括吉林，浙江，湖北等多個城市也積極投入C-V2X車聯(lián)網(wǎng)的試驗工作，建設示范區(qū)進行測試和實驗驗證，為蜂巢式車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)做出積極的貢獻。

表1主要對國家重點示范區(qū)針對C-V2X的研究情況進行了對比分析。

3.2 汽車廠商對C-V2X的研究

1）上汽集團 中國廠商中上汽是第1家公開演示V2X技術的公司，預計在2019年達到V2X技術量產(chǎn)要求。上汽集團的C-V2X技術是上汽集團、中國移動和華為3年聯(lián)合開發(fā)，共同推進C-V2X產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2）長安汽車 長安汽車是國內(nèi)率先實現(xiàn)車載地圖和手機同步的汽車廠商，可以進行路況實時更新。目前已完成多個V2V、V2I典型場景的應用，還搭建完成了軟件管理平臺實現(xiàn)遠程在線功能。并且長安汽車和清華大學等合作，共同制定了V2X的應用層標準。

表1 國家重點示范區(qū)對比

3）東風汽車 東風汽車在2017年初與華為等召開了基于LTE-V/5G的網(wǎng)聯(lián)式自動駕駛的研討會，對發(fā)展方向和后續(xù)的工作進行了研究，并計劃未來3～5年將投入網(wǎng)聯(lián)式自動駕駛的示范應用。

4）奇瑞 2017年奇瑞汽車建設成安徽省第1條V2X示范道路。奇瑞汽車繼續(xù)進行V2X示范場地建設，把V2X技術與無人駕駛車輛全面融合，主要應用在包括區(qū)域（RSU）交通管理、路側(cè)以及云平臺搭建區(qū)域顯示及策略控制等場景。