5G商用之際，LTE-V2X的演進之路

□ 文/劉佳博

背景

隨著牌照的發(fā)放，5G浪潮離我們越來越近了。面對基礎網(wǎng)絡通信平臺的快速演進，車聯(lián)網(wǎng)產業(yè)界的一個疑慮愈發(fā)凸顯，那就是在5G-V2X標準即將發(fā)布之際，LTE-V2X的生命周期和演進之路在哪里？

回顧車聯(lián)網(wǎng)產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的定義，車聯(lián)網(wǎng)是以車內網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，在車-X（X：車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）之間，進行無線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡，是能夠實現(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡，是物聯(lián)網(wǎng)技術在交通系統(tǒng)領域的典型應用。中國信息通信研究院發(fā)布的《車聯(lián)網(wǎng)白皮書（2017年）》給出的車聯(lián)網(wǎng)定義為：借助新一代信息和通信技術，實現(xiàn)車內、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位網(wǎng)絡連接，提升汽車智能化水平和自動駕駛能力，構建汽車和交通服務新業(yè)態(tài)，從而提高交通效率，改善汽車駕乘感受，為用戶提供智能、舒適、安全、節(jié)能、高效的綜合服務。該白皮書亦指出，網(wǎng)絡連接、汽車智能化、服務新業(yè)態(tài)是車聯(lián)網(wǎng)的三個核心。

新一代車聯(lián)網(wǎng)概念的提出，是為了解決區(qū)域內各交通要素信息交互效率問題，自動駕駛車輛駕駛決策能力與路側服務受限問題，及交通全局統(tǒng)籌管控能力不足問題。車車之間或其他交通要素之間的低時延（時延過長則與交通安全交互要求相悖）及高可靠通信，在涉及到交通安全的場合經(jīng)常提及，對于車聯(lián)網(wǎng)“服務新業(yè)態(tài)”的發(fā)展愿景，高帶寬能力也是重要的支撐條件。此外，交通場景下的網(wǎng)絡連接應當是隨時、隨地有效，否則安全性能及服務效能會因為網(wǎng)絡覆蓋的缺失而驟然下降。

作為車聯(lián)網(wǎng)的基礎通信平臺，C-V2X(cellular vehicle to everything)技術受到業(yè)界廣泛關注。C-V2X技術演進過程中，LTE-V2X和5G-V2X先后出現(xiàn)，其中，LTE-V2X于2013年被首次提出，是基于TDLTE(Time Division-Long Term Evolution，分時長期演進)的ITS通信系統(tǒng)解決方案，屬LTE后續(xù)演進技術的重要應用分支。5G-V2X基于5G NR（R16+）標準，于2018年6月啟動研究，用于支持V2X的高級業(yè)務場景。5G-V2X與LTE-V2X呈現(xiàn)的是差異化業(yè)務能力，在5G-V2X支持更先進業(yè)務的同時，也結合LTE技術，考慮對LTE-V2X增強，在C-V2X框架下形成互補關系。

5G-V2X標準即將發(fā)布之際，LTE-V2X的存續(xù)演進之路，可以分為如下幾個子問題來探究：政策層面的傾向性，現(xiàn)階段的技術成熟度對比，在產業(yè)鏈、商業(yè)模式及成本等方面的態(tài)勢等等。

政策傾向性

2018年1月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布的《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略（征求意見稿）》中提到，我國擁有智能汽車發(fā)展的戰(zhàn)略優(yōu)勢；在基礎設施方面，寬帶網(wǎng)絡和高速公路網(wǎng)快速發(fā)展、規(guī)模位居世界首位，5G等新一代移動通信技術具有領先優(yōu)勢；要依托現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡，開展車用無線通信專用頻譜使用許可研究，快速推進車用無線通信網(wǎng)絡（LTEV2X）等部署；在重點地區(qū)、重點路段建立新一代車用無線通信網(wǎng)絡（5G-V2X）等，提供超低時延、超高可靠、超大帶寬的無線通信服務；到2020 年，智能汽車新車占比達到 50%，大城市、高速公路的車用無線通信網(wǎng)絡覆蓋率達到90%；到2025年，“人-車-路-云”實現(xiàn)高度協(xié)同，新車基本實現(xiàn)智能化，高級別智能汽車實現(xiàn)規(guī)?；瘧茫乱淮囉脽o線通信網(wǎng)絡（5G-V2X）基本滿足智能汽車發(fā)展需要。不難發(fā)現(xiàn)，國家發(fā)展和改革委員會在LTE-V2X與5G-V2X之間并未明顯偏廢其中任何一個。

2018年12月底，工業(yè)和信息化部印發(fā)《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產業(yè)發(fā)展行動計劃》，提出“大力支持LTE-V2X、5G-V2X等無線通信網(wǎng)絡關鍵技術研發(fā)與產業(yè)化，全面構建通信和計算相結合的車聯(lián)網(wǎng)體系架構”、“加強部門合作和部省協(xié)同，構建基于LTE-V2X、5G-V2X等無線通信技術的網(wǎng)絡基礎設施”、“到2020年左右，實現(xiàn)基于第四代移動通信技術設計的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術（LTE-V2X）產業(yè)化與商用部署，實現(xiàn)LTE-V2X在部分高速公路和城市主要道路的覆蓋，加快基于第五代移動通信技術設計的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術（5G-V2X）等關鍵技術研發(fā)及部分場景下的商業(yè)化應用，開展5G-V2X示范應用”。

總體來看，政策層面上LTE-V2X與5G-V2X均被點出，而并未有明顯的偏重傾向。

技術層面

LTE-V2X在車聯(lián)網(wǎng)相關方面的技術特征如下[2]，其在滿足車聯(lián)網(wǎng)低時延、高可靠性的需求以及基站抗沖突配置調度管理、不同RSU覆蓋區(qū)快速切換、高用戶密度等方面已經(jīng)頗具一定水平，在大多數(shù)的應用場景中已經(jīng)能夠滿足應用要求。

LTE-V2X系統(tǒng)的通信方式采用了“廣域集中式蜂窩通信”（LTE-V2X-Cell，LTE-V2X蜂窩，對應接口為Uu接口）和“短程分布式直通通信”（LTEV2X-Direct，LTE-V2X直通，對應接口為PC5接口）兩種技術方案。其中，LTE-V2X-Cell主要承載傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，滿足系統(tǒng)與終端間大數(shù)據(jù)量的要求；LTE-V2X-Direct引入LTE D2D（Device-to-Device，端-端），實現(xiàn)V2V、V2I直接通信，承載車輛主動安全業(yè)務，主要滿足終端之間低時延、高可靠性的要求，而且LTE-V2X-Direct根據(jù)通信方式的多樣性，網(wǎng)絡架構采用了靈活的扁平化架構，降低了系統(tǒng)的復雜度，減少了網(wǎng)絡節(jié)點，降低了系統(tǒng)時延，也降低了網(wǎng)絡部署和維護成本。

在與移動邊緣計算（即MEC）的融合方面，《面向C-V2X的MEC白皮書》指出：目前LTE-V2X已經(jīng)基本完成標準化工作并進入產業(yè)快速發(fā)展階段，由于MEC運行在靠近用戶終端的網(wǎng)絡邊緣位置，因此能夠顯著降低LTE-V2X業(yè)務的傳輸時延、改善用戶體驗；MEC可以對LTE-V2X基礎通信能力提供支持和增強，可成為LTE-V2X業(yè)務的一種典型承載載體；隨著LTE-V2X和自動駕駛應用逐漸受到關注，2017年底至今，國內各家CT企業(yè)相繼將LTE-V2X視為MEC的重點應用方向，并積極從LTE-V2X應用場景與技術需求、MEC與LTE-V2X融合的組網(wǎng)結構和關鍵技術、商業(yè)運營與推廣模式等方面開展深入研究。此外，IT企業(yè)開始進軍基于MEC的LTE-V2X領域，產業(yè)各界協(xié)同推動MEC在LTE-V2X領域的持續(xù)發(fā)展?？梢姡琇TE-V2X與MEC已經(jīng)開始了較為成熟的融合進程。

在實踐驗證方面，為保證LTE-V2X產品的互聯(lián)互通和滿足功能、性能等各方面要求，并為LTEV2X的大規(guī)模應用和商用部署做好準備，中國信息通信研究院聯(lián)合跨行業(yè)各方建立了LTE-V2X全協(xié)議棧的測試驗證規(guī)范和環(huán)境，具備LTE-V2X端到端功能、性能、互操作及一致性測試驗證能力，可以為國內外通信芯片模組和設備終端廠商提供測試驗證服務。2017 年 12 月，中國信息通信研究院、大唐和華為共同合作，參照 IMT-2020（5G）推進組C-V2X工作組制定的互操作測試規(guī)范，開展了LTE-V2X終端直通互操作測試，業(yè)界首次實現(xiàn)基于3GPP R14標準的不同廠商間的終端直通互操作測試。該測試在短時間內順利完成。在2018年11月的“三跨”互聯(lián)互通應用演示活動過程中，中國信息通信研究院提供了實驗室環(huán)境下的測試驗證。這些測試都驗證了LTE-V2X技術標準和解決方案的成熟可靠。

2. 5G-V2X尚欠火候，真正大規(guī)模商用仍然面臨諸多困難，并不會立刻實現(xiàn)，而會是一個比較緩慢的過程。

uRLLC（超高可靠超低時延通信）作為5G-V2X的重要組成部分之一，它的愿景在理論上是要比LTE-V2X階段達到更低的時延和更高的可靠性。然而《5G承載需求白皮書》[5]中指出，uRLLC對網(wǎng)絡能力要求較高，應用需求和商業(yè)模式仍存在不確定性，其主要特性將在3GPP R16版本進行標準化 ，而R16+版本的研究于2018年6月剛剛啟動，預計2020年前后才將完成，標準未落地導致行業(yè)內的實際動作發(fā)力緩慢、遲遲不能真正推進?！?G承載需求白皮書》亦指出，uRLLC要求5G無線和承載具備超低時延和高可靠等處理能力，其挑戰(zhàn)主要來自網(wǎng)絡能力，當前的網(wǎng)絡架構和技術在時延保證方面存在不足，需要網(wǎng)絡切片、低時延網(wǎng)絡等新技術突破，承載面臨芯片、硬件、軟件、解決方案等全面挑戰(zhàn)。就許多方面來看，5G一些新技術并未顯著突破老技術，要么不成熟、不可用，要么尚未絕對可靠。我們現(xiàn)下所說的2020年商用的5G主要是面向eMBB（增強移動寬帶）的。

安全技術方面，5G的安全技術目前尚未完善。在“第四屆互聯(lián)網(wǎng)安全領袖峰會（CSS2018）”上，中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會理事長鄔賀銓提到：5G在終端接入身份認證、5G終端安全、網(wǎng)絡切片以及物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等各方面的安全問題都跟之前的4G需求不同，因而面對的挑戰(zhàn)也將更加復雜。由于安全是車聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛所追求的首要目標，在5G-V2X安全保障尚未成熟之前，必然會依賴目前在V2X安全技術上相對更為成熟的LTE-V2X。

5G-V2X所用的載波頻段比LTE-V2X要高很多。電磁波的頻率越高，波長越短，繞射能力和抗衰減能力越差，因而單個5G基站的覆蓋范圍比LTE階段的覆蓋范圍要小很多。在現(xiàn)階段成本限制下，5G基站難以達到理想狀態(tài)下的部署密度，而在部署密度不夠的時候容易產生許多信號盲區(qū)，這不符合車聯(lián)網(wǎng)“隨時隨地連接”的要求，因此現(xiàn)階段LTEV2X仍然是比較好的一個選擇。

現(xiàn)階段“5G”的傳輸速率的提升主要是靠擴大占用頻段、加大投資基站的密度、優(yōu)化芯片運算速度的暴力提升，未能有真正質變飛躍的技術落地發(fā)揮實效，技術供給較虛。

5G網(wǎng)絡尤其是車載終端目前尚顯不夠成熟，短期內限制了其在車聯(lián)網(wǎng)領域產業(yè)化的空間和價值。

不難看出，現(xiàn)在的5G技術中的很多新技術實際應用效果有限或尚不成熟，5G-V2X在現(xiàn)階段并未真正實現(xiàn)能相對于LTE-V2X具有壓倒性質變優(yōu)勢同時又能夠真正落地商用的技術。

產業(yè)鏈及商業(yè)層面

從芯片廠商的角度講，通信芯片是V2X核心技術的源頭體現(xiàn)，也是產業(yè)鏈的最上游，因而無論LTE-V2X還是5G-V而言芯片廠商都在源頭上掌握話語權并持續(xù)獲得利潤。目前許多通信芯片廠商目前在一邊保持LTE-V2X通信芯片生產的同時，另一邊也在摸索5G-V2X通信芯片的推進之路。

國外在V2X通信芯片的代表企業(yè)是高通。高通表現(xiàn)出傾向于積極推進LTE-V2X的態(tài)度。2017年高通發(fā)布了一款專門面向C-V2X通信的芯片“9150 C-V2X”， 就是主要針對LTE-V2X的解決方案。

中國在V2X通信芯片的代表企業(yè)有華為等。2018年10月15日，華為和大唐電信集團宣布共同完成了基于3GPP R14的直連通訊（PC5接口）互操作測試，測試中使用基于華為巴龍 765芯片的LTE-V2X車載終端和大唐基于LTE-V2X通信模組DMD31的商用終端產品DTVL3000，繼續(xù)推進LTEV2X商用成熟的迅猛勢頭。

因為前面已述的一些原因，5G-V2X對于基站、終端設備等的數(shù)量需求或許將會成倍于LTE-V2X階段，芯片及終端設備廠商對5G所表現(xiàn)出的一定積極性，很大程度上未始不是出于對于將來市場利潤空間的考量。華為創(chuàng)始人任正非在2019年1月接受采訪時坦言：“5G實際上被夸大了它的作用，也被更多人夸大了華為公司的成就……實際上現(xiàn)在人類社會對5G還沒有這么迫切的需要……5G有非常非常多的內涵，這些內涵的發(fā)生還需要更多需求的到來，還需要漫長的時期。不要把5G想象成海浪一樣，浪潮來了，財富來了，趕快撈，撈不到就錯過了。5G的發(fā)展一定是緩慢的?！?/p>

從電信運營商的角度講，5G-V2X要保證必要的通信速度，就要擴大占用頻段、加大投資基站的密度。對于電信運營商而言，低頻端的頻譜資源成本過于高昂，而高頻端對應的單個基站覆蓋范圍小，要在相同的面積下達到與低頻段同樣的覆蓋效果，需要四五倍的基站數(shù)量，這同樣會使運營商的成本相比于LTE-V2X階段驟然上升。此外，運營商等相關方面已經(jīng)在LTE-V2X上進行了一定投入，在5G未有質變性優(yōu)勢且成本高昂（在相同覆蓋要求的前提下，5G基站比LTE-V2X階段的對等物無論在數(shù)量還是單價上都要多很多）的情況下，很可能不愿輕易放棄既有投資。更何況，高昂的建設成本必然決定了用戶會為此支付更高的費用，而用戶至少近期不太可能愿意為現(xiàn)階段性價比并不實惠的5G-V2X買單，運營商亦或因此對5G-V2X持審慎態(tài)度。2017年10月中國聯(lián)通發(fā)布了《中國聯(lián)通車聯(lián)網(wǎng)白皮書(2017)》，其中提到，未來車聯(lián)網(wǎng)將是5G-V2X與LTE-eV2X多種技術共存的狀態(tài)，要在加快推進LTE-V2X技術成熟的同時慢慢探索與5G-V2X的平滑對接的發(fā)展道路。在2017年11月的“未來5G信息通信技術國際研討會”上，中國電信北京研究院總工程師畢奇指出，5G車聯(lián)網(wǎng)仍面臨非常大的挑戰(zhàn)，在大范圍覆蓋的移動場景下，5G還很不成熟，尚不能提供持續(xù)可靠的低時延網(wǎng)絡，其真正落地仍要相當長一段時間。在5G-PPP于2018年2月發(fā)布的《5G V2X部署研究白皮書》中指出，5G-V2X能否成功將很大程度上取決于初期所需的投資成本和預期收入，由于所需投資數(shù)額尚未明晰，移動網(wǎng)絡運營商及其他可能的公路基礎設施投資者的部署意愿未必會非常強烈。

對于車企、地圖服務商等產業(yè)鏈其他有關方面，由于對于5G真正落地時間的不確定性的考慮，同時在等待產業(yè)鏈上游——通信芯片廠商等的產品傳導，目前多數(shù)在V2X產品上仍暫以LTE-V2X技術為多，而對5G-V2X采取觀望態(tài)度。

總的來說，5G-V2X的部署本身并不可能一蹴而就，而是存在分批部署的協(xié)同問題和兼容問題，需要車廠、終端設備廠商、運營商等的良好配合方能有效推進。然而，責任分散效應很容易導致囚徒困境——5G車載業(yè)務未成熟明晰之時運營商由于對投資風險的考量而未必會先行迅速大力投資部署5G-V2X蜂窩網(wǎng)絡， 反過來5G-V2X蜂窩網(wǎng)絡未部署好的情況下僅有車載終端也難以先行實測5G車載終端業(yè)務開展后的效果。這種情況更加阻滯了5G-V2X實際部署的進程。

LTE-V2X可與5G-V2X兼容同存

即使在未來5G-V2X真正徹底商用之后，LTEV2X也仍然可以與之兼容同存、靈活切換選用。中國信息通信研究院、《C-V2X白皮書》及相關交通企業(yè)等有關方均指出，LTE-V2X技術將逐漸平滑演進到5G-V2X 技術，將來的5G-V2X階段會長期保持后向兼容?！禖-V2X白皮書》亦明確提出，C-V2X技術包含LTE-V2X和5G-V2X，根據(jù)產業(yè)發(fā)展進度，分階段進行技術試驗：2019年之前集中產業(yè)力量推動LTE-V2X技術試驗，推動產品成熟；2019年開始進行Uu技術試驗，驗證5G網(wǎng)絡對于eV2X部分典型業(yè)務場景的支持能力，制定低時延、高可靠的技術標準；2020年推動LTE-V2X商用，支持實現(xiàn)交通效率類智能出行服務商業(yè)化應用。5G-PPP于2018年2月發(fā)布的《5G V2X部署研究白皮書》中再次確認5G-V2X路線圖也將LTE-V2X技術囊括在內。

LTE-V2X與5G-V2X之中的uRLLC存在時間上遞進關系，以后即便uRLLC發(fā)展起來了，在網(wǎng)絡覆蓋不到位的地方也需要LTE-V2X補足；此外，使用LTE-V2X有利于降低對授權頻帶的占用，有利于非移動運營商參與車路協(xié)同及智能網(wǎng)聯(lián)產業(yè)建設。因此可以說，LTE-V2X是5G-V2X中的 URLLC的有益補充。

結論

綜上所述我們可以得出結論，在5G-V2X涌浪之際，LTE-V2X并不會立刻退場，而依然可以存續(xù)相當長的時間，在前者未徹底商用之時仍然肩負重任并向其平滑演進，在前者徹底商用之后也可作為有力補備。