自動駕駛被視為將塑造未來移動概念并提高現代生活質量的技術亮點。在技術方面，全自動駕駛的進步被理解為一個演進過程，主要由汽車行業(yè)的相應利益相關者推動。從通信技術的角度來看，人們普遍認為，未來的 ITS 服務，最終要實現自動駕駛，需要通過先進的通信技術（如 5G V2X）實現車輛的高水平連接。通過政策制定者將對整個利益相關者鏈進行監(jiān)管。5G 行業(yè)、汽車行業(yè)和道路基礎設施運營商這三個以利潤為導向的利益相關者將有效實現其在 5G V2X 業(yè)務中的份額。

本文將從整個車路協(xié)同的三大方面說明5G將如何與V2x一起促進整個行業(yè)發(fā)展。包含政策、標準及法規(guī)驅動，交通安全痛點及車路協(xié)同具體的價值場景，V2x與5G的系統(tǒng)解決方案以及V2x結合5G在整個商業(yè)中的價值鏈走向等。通過對C-V2x的整體認知可以很好的對車路協(xié)同與自動駕駛進行技術導向、價值取值及業(yè)務擴展方向的規(guī)劃。

V2x與5G的協(xié)同的政策、標準及法規(guī)驅動

中國產業(yè)政策正積極推動5G和C-V2X，這是大大凸顯國家意志的表現。國家發(fā)改委、工信部、交通部、科技部、信管辦、財政部等11個部委于2020年2月24日聯(lián)合發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》。

整個過程的主要涉及方包括發(fā)改委、工信部、交通部三個大部門。其中，發(fā)改委牽頭的11部委發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》（2020）在2025年實現LTE-V2X/5G-V2X在城市和高速逐步覆蓋應用，在道路基礎設施規(guī)劃方面建設新一代國家交通控制網、推進道路基礎信息化、智能化、標準化以便推動5G車聯(lián)網協(xié)同，統(tǒng)一接口和協(xié)議，實現基礎設施、汽車、運營、交通管理和指揮互聯(lián)互通。在建設廣覆蓋車用無線網方面，通過車用專網頻譜研究，推進車用專網建設，重點區(qū)域部署專網，高性能5G無線網絡，部署邊緣計算服務，橋隧等部署NB窄帶。

工信部牽頭20部委成立車聯(lián)網專委會（2019），明確將C-V2X作為中國車聯(lián)網的技術選擇路線，工信部/交通部/公安部三部委聯(lián)合制定相關標準體系。20部委車聯(lián)網專委會推動C-V2X技術選擇和網絡部署。

交通部發(fā)布交通強國戰(zhàn)略（2019），未來5年交通數字化投資約1千億，13個省市區(qū)（河北雄安新區(qū)、遼寧省、江蘇省、浙江省、深圳市等）開展第一批建設試點工作，打造一批先行先試典型樣板，并在全國范圍內有序推廣。開展智慧交通、大數據、車路協(xié)同、自動駕駛等領域示范。

智能交通系統(tǒng)和智慧城市相關設施建設取得積極進展，車用無線通信網絡（LTE-V2X）實現的區(qū)域覆蓋，新一代車用無線通信網絡（5G-V2X）在部分城市、高速公路逐步開展應用，高精度時空基準服務網絡實現全覆蓋。分階段、分區(qū)域推進道路基礎設施的信息化、智能化和標準化建設。結合5G商用部署，推動5G與車聯(lián)網協(xié)同建設。統(tǒng)一通信接口和協(xié)議，推動道路基礎設施、智能汽車、運營服務、交通安全管理系統(tǒng)、交通管理指揮系統(tǒng)等信息互聯(lián)互通。對于車用無線通信網絡而言，需要在重點區(qū)域、重點路段建立新一代車用無線通信網絡，提供超低延遲、超高可靠、超大帶寬的無線通信和邊緣計算服務。在諸如橋梁、隧道、停車場等交通設施部署窄帶物聯(lián)網，建立信息數據庫和多維監(jiān)控設施。
車路協(xié)同其實是力爭在2035年實現安全、高效、綠色、文明的智能汽車強國的愿景。
交通安全痛點與車路協(xié)同價值場景
C-V2X車聯(lián)網+ADAS駕駛相輔相成，從車廠和用戶視角看車聯(lián)網對5G和C-V2X的需求是可以極大的提升交通安全，通過5G網絡控制智能座艙和智能駕駛系統(tǒng)，利用OTA系統(tǒng)升級實現高精地圖下載和升級服務，車載導航（AR、自動駕駛分享）、車載高清視頻、遠程監(jiān)控、遠程駕駛。通過信息車路交互，實現V2X協(xié)同感知，面向安全和便利的ADAS+ ，V2X協(xié)同控制和增值業(yè)務AVP泊車，ToD。對于基于V2x的車路協(xié)同來說，構建車路協(xié)同全方位融合感知，首先需要使能自動駕駛三大典型場景（包括高速公路、城市道路、封閉園區(qū)道路幾個）。先進的驅動解決方案最有可能首先應用于高速公路是因為這些場景更容易處理，用戶的移動行為更容易預測，技術解決方案也不那么復雜。

如上圖表示了C-V2X驅動下的車路協(xié)同實現的道路場景，可以看到對于無論是傳統(tǒng)的交通駕駛輔助場景（如ACC、LKA、LCC、AEB等）還是高階駕駛輔助系統(tǒng)中需要解決的邊緣場景（如行人探測、匝道并道、各種碰撞預警、超速預警等），都可以進行有效的自動駕駛的系統(tǒng)性能提升。
以C-V2x實現自動駕駛車輛認證和高精地圖下發(fā)服務為例進行有效說明。如下表示一種利用V2X對高精定位地圖信息的上傳與下載原理。

此過程中，V2x的高精定位數據需要受國家管制，才能實現對靜態(tài)高精地圖進行下發(fā)。同時，基于感知信息的及時捕捉和道路狀態(tài)的變化，可以為基礎地圖更新提供數據服務。此外，基于動態(tài)感知路側信息可以實時生成T4數據，為安全輔助/自動駕駛提供第三方感知。同時，基于車輛簽約服務可以提供差異化圖層信息服務，最后是基于證書對自動駕駛車輛合法性認證并提供服務。
通常，國家管理部門會對V2X運營商授權，下發(fā)區(qū)域高精地圖。從而使得基于V2X、道路感知及時獲取道路環(huán)境的變化信息，彌補基礎信息更新不足影響道路信息收集?；诼穫扔嬎隳芰μ崛￡P鍵信息，可以降低對車端處理能力的消耗。期間，動態(tài)信息的播報可以進行動態(tài)數據的生成，為道路車輛按需提供分級信息，彌補單車感知不足。
V2x與5G的協(xié)同的系統(tǒng)解決方案
具有異構需求的眾多 ITS 服務需要一個靈活的無線空中接口、多種無線接入技術以及虛擬化汽車軟件。對于未來的無線接入，經過學術界和工業(yè)界幾年的研究，以及為 5G 提供成熟的技術使能，3GPP 現在正在起草5G V2X 標準，從 Rel. 16. 利益相關者對5G的努力和討論讓市場寄予厚望，給5G交付帶來很大壓力到行業(yè)。那么，如何將5G與V2x有效結合并應用于自動駕駛系統(tǒng)設計就是一個比較關鍵的問題。這一設計過程不僅與其核心設備有關，也與網絡、架構等息息相關。

1、車路協(xié)同核心設備
V2x結合5G標準下的高速公路環(huán)境架構包括 5G 站點、數字基礎設施、光纖連接、固定傳感器、雷達、激光雷達、攝像機等。其中，V2x的所涉及的路端主要包括C-2x芯片、RSU及車路協(xié)同解決方案、模組&T-Box、V2X服務器幾個大類。對于核心C-V2x而言，通常需要支持4G/5G到PC端的能力，并且定義了兩種互補的傳輸接口模式：
1）PC5接口
主要是采用直連的方式進行通信?；?LTE Direct 設備到設備設計，增強了高速/高多普勒、高密度、改進的同步和低延遲性，可有效用于諸如速度、位置等信息傳遞。其特點如下：? 近距離直接通信（100 米）;? 在覆蓋范圍內和覆蓋范圍外均可運行;? 使用對延遲敏感的用例，例如 V2V 安全設計;
2）Uu接口
網絡通信使用 LTE 廣播將消息從 V2X 服務器廣播到車輛等。車輛可以通過單播向服務器發(fā)送消息。主要用于諸如預報前方 1 公里是否有特殊車道、是否發(fā)生事故等。其特點如下：? 采用廣域網通信;? 利用現有的 LTE 網絡;? 更多延遲容忍用例，例如 V2N 態(tài)勢感知;
3）RSU
對于路端核心設備RSU來說，主要包括信號機、攝像頭、交通雷達、激光雷達、路牌路標、氣象站、顯示牌的信息交互。通常需要同時支持PC5+Uu接口：提升通信可靠性支持全場景，其中PC5滿足20MHz@5.9G且時延小于20ms。支持自主可控的供應鏈及靈活的部署方式（包含支持無線/有線的兩種回傳方式），支持RSU互聯(lián)，擴展PC5覆蓋范圍。當然最后也需要確保折疊輕便，即插即用的自配式，免調試方案。
4）OBU
針對5G 調制解調器以及以及車輛運行的 CAD 相關應用程序而言。OBU 允許車輛作為通信基礎設施的一部分發(fā)揮作用，因為它們可以接管網絡的功能，例如數據中繼或覆蓋范圍擴展。這得益于它們不斷增長的硬件功能，能夠將車輛視為通信基礎設施的一部分。此外，從汽車軟件的角度來看，如今可以通過虛擬化和強大的 OBU 可以同時執(zhí)行多個應用程序以及互聯(lián)實現自動駕駛 (CAD) 功能。為此，車輛可以執(zhí)行第三方應用程序（稱為車輛基礎設施 (VAI) 應用程序）實現 5G V2X 的輔助功能。
2、車路協(xié)同基礎核心網絡
正如我們之前看到的，當前的蜂窩網絡已經啟用了許多聯(lián)網汽車應用，但基礎設施將應用限制在 GPS 導航和交通信息等功能上。提供信息娛樂、遠程信息處理、安全和其他高級功能需要一個可靠、安全、低延遲的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在各種不同的場景中處理多個連接，并保證服務質量 (QoS)。如果使用蜂窩網絡，它們必須滿足所有這些要求，同時還支持其他移動連接。
? 802.11p/WAVE (DSRC)802.11p 是一種 IEEE 標準通信協(xié)議，由 WiFi 開發(fā)并用于交通應用（WAVE 代表車載環(huán)境中的無線接入）。DSRC（專用短程通信）是一種專注于安全應用的 V2X 技術，在特定頻段使用 802.11p/WAVE。C-ITS G5 是基于 802.11p 的歐洲交通通信標準。DSRC 技術已經存在多年，但尚未得到廣泛部署。
? C-V2X (LTE-V2x)LTE-V 是為 3GPP 內的標準化提出的一組特定功能，以提供 C-V2X（蜂窩 V2X），這是一套使用移動行業(yè) 3GPP 標準中的功能來提供 V2X 的技術。它基于 4G 的變體，僅使用一個芯片組，并且可以快速部署，因為它與現有基站兼容。目前，LTE-V已在華為和中國移動、上汽集團、德國電信、奧迪和豐田等合作伙伴廣泛試用。
? 5G5G網絡技術通過提供 1 毫秒的超低延遲、每平方公里 100 萬個連接的容量以及 99.999% 的可靠性，將提高未來聯(lián)網汽車的安全性和效率，并有助于推動自動駕駛汽車的發(fā)展。5G可在使用 100MHz 帶寬時產生 3.6Gbit/s 的平均速度——幾乎是 LTE 速度的 10 倍。預計 5G 的商業(yè)部署將在未來五年內開始，到 2025 年，預計全球約有 270 個網絡將具備完整的 5G 功能。那么5G相對于4G到底能帶來哪些優(yōu)勢呢？在4G 網絡上，自動駕駛汽車以 100 公里/小時的速度行駛，從檢測到剎車失敗還將繼續(xù)移動 1.4 米，而在 5G 網絡上， 同一輛車卻只會移動2.8厘米，這與防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的標準相當”，而這距離將可能是生死攸關的區(qū)別。

5G+C-V2X車聯(lián)網包含移動網絡和V2X路網，兩個管道互補支持車路協(xié)同。支持從上到下三層網絡層。車載信息娛樂網絡層：主要承載4G、5G網絡；數字智能化基礎設施層：主要用于承載V2x網絡與4G/5G均可。車路協(xié)同通信網層：主要用于承載V2x網絡。
如果要通過網絡連接傳感器和其他設備，主要問題是“IEEE 802.11p、LTE-V 和 5G 如何相互衡量？” 回答這個問題的最佳方法是對這些基礎設施技術進行徹底的比較評估，并指出它們各自帶來的優(yōu)勢超過未連接的傳感器。

5G結合V2x在應用中的商業(yè)價值鏈及前景

本文就5G V2X 的部署成本及其財務和社會效益商業(yè)化的利潤提供初步分析。預計先進的駕駛解決方案最有可能首先應用于高速公路（或至少在早期階段），因為這些場景由于更可預測的移動行為而更簡單，并且更容易處理算法復雜性。因此，通常會選擇在高速公路環(huán)境中進行這項研究。V2X 通信技術的一個好處是能夠實現安全運輸，預計幾年內將在一些國家提供。

5G-PPP1 已于 2015 年提供了早期的 5G 汽車視覺洞察力。在此背景下，自動駕駛被視為將塑造未來移動概念并提高現代生活質量的技術亮點。在技術方面，全自動駕駛的進步將被理解為一個演進過程，主要由汽車行業(yè)的相應利益相關者推動。同時從通信技術的角度來看，人們普遍認為，未來的 ITS 服務，最終要實現自動駕駛，需要通過先進的通信技術（如 5G V2X）實現車輛的高水平連接。

眾多具有不同要求的 ITS 服務需要靈活的無線電空中接口，同時多種無線電接入技術和汽車軟件虛擬化并存。對于未來的無線接入，經過學術界和工業(yè)界幾年的研究，以及為 5G 提供成熟的技術使能。3GPP 現在正在起草5G V2X 標準，從 Rel. 16. 利益相關者對5G的努力和討論讓市場寄予厚望，給5G交付帶來很大行業(yè)壓力。為了加速 5G 的部署，將發(fā)布該標準的第一版，重點關注 eMBB 服務，工作頻率低于 6 GHz，可能與傳統(tǒng) LTE 系統(tǒng)共存。預計 5G 的第一個版本將啟用大量先進的 ITS 服務，并為第二波更具挑戰(zhàn)性的服務奠定基礎。

與任何新技術類似，5G V2X 的建立和成功將在很大程度上取決于所需的投資成本和預期收入，尤其是在其部署的第一年。由于所需的投資水平尚未明確，移動網絡運營商 (MNO) 和其他可能的道路基礎設施投資者不愿意部署5G。應對巨額投資成本并支持自然需求對于多運營商車輛通信，移動網絡運營商還需要考慮共享網絡基礎設施和其他資源的解決方案——尤其是在第一個部署階段。

與此同時，汽車行業(yè)正在尋求降低支持 5G V2X 的車載單元 (OBU) 成本的方法，以避免市場上的車輛價格上漲。考慮到汽車的生命周期，傳統(tǒng)汽車將需要高速公路沿線的非 5G 基礎設施支持（例如，用于舊車生成高清地圖的固定高速公路視頻攝像頭）。在目前的研究中，假設汽車配備了一個 OBU，同時提供通信功能以及運行的軟件應用程序。OBU 的處理器由車輛的電池供電，足夠強大，可以執(zhí)行車輛的所有功能。

為了提供一些實用的參考價值，假設服務完全通過網絡基礎設施提供，即不考慮V2V接口。進一步假設該投資在一定程度上用于提供與 CAD 服務并行的增強型移動寬帶 (eMBB) 服務?？偝杀居?CAPEX 和 OPEX 按標準形成，包括維護和服務開銷，不包括板載單元 (OBU) 成本，而對物料清單的估計(BOM) 和 CAD 服務的輔助服務作為高精地圖服務被考慮在內。對于更現實的收入估算，已考慮到 5G CAD 服務滲透率隨時間的增長率?？梢灶A期 5G 數字化高速公路的良好投資回報，具體取決于 ITS 服務的確切成本、收費和投資使用百分比?？傮w而言，可以觀察到積極的商業(yè)案例，基本可在十年內實現正利潤。

總結

本文將從三個角度分析整個V2x的智能駕駛開發(fā)方案，其中包括推動C-v2x相關的國際國內標準，汽車產業(yè)需求對接通信產業(yè)能力，提供對應的E2E C-V2x解決方案。在技術方面，實現最終目標的途徑是部署所謂的 5G 數字化高速公路，這是大量基于 5G 的聯(lián)網和自動駕駛 (CAD) 解決方案的先決條件。

盡管 5G 車聯(lián)網 (V2X) 通信的關鍵技術推動者同時在蜂窩社區(qū)和 3GPP Rel. 16 V2X 即將啟動，可以說整個5G網絡下的車路協(xié)同系統(tǒng)包括如下：5G車聯(lián)網/5G V2X = 5G eMBB+C-V2X。即便這樣，仍舊缺乏對所需部署投資的洞察力，未來智能交通服務 (ITS) 的商業(yè)模式和預期利潤。可以預見，這些先進的服務，包括高清地圖、編隊、高速公路司機。從 3GPP Rel. 開始，將通過下一代 5G 車輛網絡實現遠程操作駕駛、編隊行駛到最終實現完全自動駕駛是不可避免的趨勢。