車輛是高等級智能道路系統(tǒng)的重要組成部分，既是被服務(wù)對象，也可能是服務(wù)的提供方，車輛應(yīng)具備網(wǎng)聯(lián)化和智能化兩方面能力，其中：

1. 網(wǎng)聯(lián)化方面，應(yīng)支持PC5、Uu多模態(tài)通信能力和多終端觸達(dá)方式。車輛應(yīng)支持多種車路通信模 式和通信協(xié)議，包括但不限于基于Uu的4G/5G，以及基于直連無線通信的LTE-V2X、NR-V2X；   在觸達(dá)方式方面，可利用車機(jī)、前后裝T-BoX、OBU或其他智能終端，支持開展數(shù)據(jù)共享和多樣 化、個性化應(yīng)用服務(wù)；

2. 智能化方面，應(yīng)支持車路云分層協(xié)同的智能駕駛系統(tǒng)架構(gòu)。如圖5.4所示，CAV車端智能駕 駛系統(tǒng)不僅可以解析處理V2X報文消息，借助HMI或其他方式為駕駛員提供預(yù)警服務(wù)，還可以進(jìn) 一步與車端智能駕駛系統(tǒng)的感知、決策規(guī)劃及控制模塊進(jìn)行深度融合，全方位支持自動駕駛安全、連續(xù)運(yùn)行。

圖 5.4 車端智能駕駛系統(tǒng)架構(gòu)對路端的開放兼容性 

 （二）路端系統(tǒng)與設(shè)施

路端主要包括各類基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，其中路端系統(tǒng)包括感知系統(tǒng)、決策規(guī)劃系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)、監(jiān)控執(zhí)法系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)等；路端基礎(chǔ)設(shè)施包括感知設(shè)施、路側(cè)計算單元（RSCU）、通信設(shè)施、交通管理設(shè)施、交通安全設(shè)施及各類附屬設(shè)施等。

RSCU是路端系統(tǒng)的大腦，承載核心計算能力，同時要將多個子系統(tǒng)有機(jī)整合在一起，提供自動駕駛服務(wù)。RSCU有兩種存在形態(tài)，一種是部署在路端的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)設(shè)備，另一種是部署在邊緣的云平臺（也稱可為MEC平臺）。在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平下，為滿足高等級自動駕駛應(yīng)用需求，RSCU多以節(jié)點(diǎn)設(shè)備形態(tài)為主，部署在更靠近傳感器設(shè)備的位置。

RSCU應(yīng)滿足高智能、高性能、高可靠和開放化等一系列應(yīng)用要求，其架構(gòu)呈現(xiàn)出OS化發(fā)展趨 勢，圖5.5提出了一種建議的RSCU總體架構(gòu)，由實時操作系統(tǒng)內(nèi)核層、硬件設(shè)備抽象層、中間件 層、各類域服務(wù)、車路云通信、工具鏈以及安全等模塊組成。

圖 5.5 路側(cè)計算單元OS參考架構(gòu)

1. 系統(tǒng)內(nèi)核層：實時的操作系統(tǒng)內(nèi)核層，為上層軟件棧提供了必要的內(nèi)核級支持，同時進(jìn)行了面 向?qū)崟r處理的定制優(yōu)化；

2. 設(shè)備抽象層：設(shè)備抽象層實現(xiàn)各種設(shè)備設(shè)施接入的驅(qū)動程序。南向適配不同廠家、不同類型 的硬件設(shè)備；

3. 中間件層：中間件層包含通用通信計算和AI加速計算中間件等。通信中間件需要滿足高并 發(fā)性、低延遲和高吞吐量要求。AI加速計算中間件適配各類AI芯片，為AI算法程序執(zhí)行提供標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用方法；

4. 域服務(wù)：為了滿足車路協(xié)同自動駕駛要求應(yīng)該提供包括：低時延信號燈服務(wù)，提供統(tǒng)一信號燈接口；全量障礙物感知服務(wù)，為車輛提供盲區(qū)車、超視距能力；智能協(xié)作服務(wù)，為車輛提供輔助決策規(guī)劃能力；高精地圖服務(wù)，提供高精地圖引擎，對高精地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行解析等；高精度傳感器設(shè)備內(nèi)外參標(biāo)定等服務(wù)；

5. 車路云通信：提供車路、路云通信能力，實現(xiàn)與車端、云端的無縫平滑通信，支持車端、路端以及云端的一體化計算協(xié)同；

6. 工具鏈：工具鏈為上層軟件編譯、調(diào)試和分析提供工具支持；

7. 安全：為底層硬件到操作系統(tǒng)、設(shè)備設(shè)施抽象層、中間件層一直到服務(wù)層和應(yīng)用層提供安全服務(wù)。

（三）云端平臺 

圖 5.6 高等級智能道路主要組成 

如圖5.6所示，云端平臺包括智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）平臺、網(wǎng)聯(lián)云控平臺和應(yīng)用服務(wù)平臺三部分。

（1）智能空間物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）平臺

AIoT平臺以設(shè)備管理為基礎(chǔ)，以云邊端AI計算為支撐，以數(shù)據(jù)賦能為目標(biāo)，應(yīng)具備三個方面關(guān)鍵能力：

1. 基于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）平臺的連接能力。IoT平臺連接智能道路系統(tǒng)各類設(shè)備，提供設(shè)備管理， 運(yùn)維監(jiān)控和OTA等基礎(chǔ)服務(wù)；

2. AI計算能力。面向設(shè)備邊緣、局域網(wǎng)邊緣、網(wǎng)絡(luò)邊緣提供邊緣計算融合能力，支持云邊端算力資源靈活彈性調(diào)度，協(xié)同實現(xiàn)感知、規(guī)劃和決策等車路協(xié)同服務(wù)，支持不同時延、不同精度、不同規(guī)模的服務(wù)場景；

3. 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)賦能。通過海量的數(shù)據(jù)接入能力， 將車路云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合、轉(zhuǎn)換、計算、建模、分析，對外提供數(shù)據(jù)開放服務(wù)，為網(wǎng)聯(lián)云控平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

（2）網(wǎng)聯(lián)云控平臺

網(wǎng)聯(lián)云控平臺是服務(wù)于車路協(xié)同業(yè)務(wù)的平臺系統(tǒng)。具有實時信息融合與共享、智能應(yīng)用編排、信息安全等服務(wù)能力，可為智能汽車、管理機(jī)構(gòu)、終端用戶提供輔助駕駛決策、交通運(yùn)輸安全、交通管理等協(xié)同應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)。

（3）應(yīng)用服務(wù)平臺

應(yīng)用服務(wù)平臺以網(wǎng)聯(lián)云控平臺為支撐，為產(chǎn)業(yè)提供各種差異化定制化應(yīng)用服務(wù)，如乘用車網(wǎng)聯(lián)服務(wù)、交管、地圖、出行、監(jiān)管等。從道路監(jiān)管、車輛運(yùn)營、交通治理等不同角度，提供遵循行業(yè)業(yè)務(wù)邏輯的專業(yè)化解決方案。

5.1.3.2 高可靠通信設(shè)計

C-V2X作為車聯(lián)網(wǎng)專用無線通信技術(shù)，能夠在高速移動環(huán)境中提供低時延、高可靠、高速率、安 全的通信能力，滿足車聯(lián)網(wǎng)多種應(yīng)用的需求；C-V2X通信有兩種相互獨(dú)立、互為補(bǔ)充的工作模式， 即基于PC5的直連無線通信模式和基于Uu的蜂窩移動通信模式，分別滿足不同交通要素之間的   通信需求。PC5直連通信解決近程信息交互需求，Uu蜂窩移動通信解決遠(yuǎn)程的信息服務(wù)需求，兩 種通信方式相互配合，互相補(bǔ)充，有效保證了車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性和可靠性。其系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計采用直連通信與蜂窩通信融合的系統(tǒng)架構(gòu)。C-V2X包括基于LTE技術(shù)的版本LTE-V2X和基于5G       NR 新空口技術(shù)的NR-V2X，二者均采用圖5.7所示的系統(tǒng)架構(gòu)。 

注：該圖改自“車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展路線圖”，由中信科智聯(lián)科技有限公司提供

圖 5.7 直連無線通信與蜂窩移動通信融合的C-V2X通信系統(tǒng)架構(gòu)

（一）直連無線通信

為了實現(xiàn)車車、車路、車人通信的低時延高可靠需求，C-V2X技術(shù)引入了直連無線通信特性，終端間可不經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，既可實現(xiàn)端到端通信的低時延，又可以在蜂窩覆蓋外工作，滿足車車、車路等設(shè)備間信息快速交互的需求。根據(jù)YD/T3400-2018的定義，基于LTE技術(shù)   的LTE-V2X車聯(lián)網(wǎng)直連無線通信滿足如下功能要求：

1. 車聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)能夠通過直連通信發(fā)送和接收消息。路側(cè)單元應(yīng)能夠向車聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送消息，并接收來自車聯(lián)網(wǎng)終端的消息。車聯(lián)網(wǎng)終端之間也能夠通過PC5直連通信接口實現(xiàn)互通。系統(tǒng)應(yīng)能夠支持向大量車聯(lián)網(wǎng)終端高效分發(fā)信息，并支持高密度的車聯(lián)網(wǎng)終端通信。同時，其交互的無線信號還可輔助支持定位功能，實現(xiàn)空口資源的高效復(fù)用；

2. 在移動速度方面，系統(tǒng)應(yīng)能夠支持最高相對速度為500km/h的車輛間發(fā)送消息，以及絕對速度 為250km/h的車輛與車輛、車輛與路側(cè)單元、車輛與行人發(fā)送消息；

3. 在通信時延方面，對于支持車車和車人通信的終端，無論是直接發(fā)送還是由路側(cè)單元轉(zhuǎn)發(fā)，最大通信時延應(yīng)不超過100ms。對于特殊用例（如碰撞感知），車聯(lián)網(wǎng)終端間發(fā)送V2V消息的最大時 延應(yīng)不超過20ms。對于車到路側(cè)單元的最大通信時延不超過100ms；

4. 在消息發(fā)送頻率方面，系統(tǒng)應(yīng)能夠支持路側(cè)單元RSU和車聯(lián)網(wǎng)終端不低于10Hz的消息發(fā)送頻率；

5. 在消息大小方面，不包括安全相關(guān)的消息單元，對于周期性消息，兩個支持V2X應(yīng)用的用戶設(shè)備 之間傳輸?shù)南⒋笮≡?0-300 byte；對于事件觸發(fā)的消息，其消息最大為1200 byte。

對于基于5G  NR新空口技術(shù)的NR-V2X相關(guān)的功能要求，在3GPP     TS23.287中進(jìn)行了定義，尚未完成國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，本章節(jié)不做詳述。

（二）蜂窩移動通信

自動駕駛等級應(yīng)用的不斷提高，對網(wǎng)絡(luò)也提出更高要求，如3GPP TS22.186定義的車輛編隊、半自動/自動駕駛、遠(yuǎn)程駕駛等高等級智能駕駛應(yīng)用場景，需要采用 “通信+計算”一體化的方案構(gòu)建新移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以滿足高可靠性、大帶寬等需求，進(jìn)一步提升車路云一體化的服務(wù)能力，5G Uu 網(wǎng)絡(luò)引入了V2X通信切片、邊緣計算、服務(wù)質(zhì)量（QoS）預(yù)測等新特性。

通過5G網(wǎng)絡(luò)切片具有“網(wǎng)絡(luò)功能按需定制、自動化、業(yè)務(wù)安全隔離”典型特征，利用5G公眾網(wǎng)絡(luò)   資源，利用端到端QoS或切片技術(shù)，為面向自動駕駛的車路協(xié)同數(shù)據(jù)傳輸提供獨(dú)立切片，構(gòu)建時 延和帶寬有保障、與其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)隔離的虛擬專有網(wǎng)絡(luò)。自動駕駛汽車可以通過5G專屬切片通道訪問部署在移動蜂窩網(wǎng)基站側(cè)的邊緣云，同時路側(cè)感知系統(tǒng)也可以通過5G Uu或者有線網(wǎng)絡(luò)回傳數(shù)據(jù)到邊緣云，邊緣云通過云邊協(xié)同機(jī)制與云控平臺等進(jìn)行高效互聯(lián)，實現(xiàn)車路云數(shù)據(jù)的融合處理， 形成不同的交通事件識別以及駕駛輔助預(yù)警信息推動到車端。此外，5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)將智能感知網(wǎng)絡(luò)通信性能，實現(xiàn)不同場景下的信道建模，將結(jié)合不同的業(yè)務(wù)的QoS需求，提前進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的預(yù) 判，形成對于業(yè)務(wù)有效性的及時預(yù)警以及信道優(yōu)化。MEC邊緣計算設(shè)備批量處理多個路口的RSU 和OBU側(cè)攝像頭、雷達(dá)、信號燈等數(shù)據(jù)，通過融合感知AI算法提高了數(shù)據(jù)運(yùn)算效率與數(shù)據(jù)融合    度，同時MEC具有算力彈性擴(kuò)容和智能調(diào)度特點(diǎn)，可在線擴(kuò)容，支持單路口、多路口以及區(qū)域協(xié) 同類應(yīng)用，并能對全域下的目標(biāo)全程跟蹤、記錄及分析，支持復(fù)雜場景下的自動駕駛策略制定，支持跨時空的駕駛路徑引導(dǎo)，有效突破解決車端、路側(cè)設(shè)備的算力瓶頸，實現(xiàn)車路云一體化協(xié)同計 算。MEC節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)化的互操作框架，支持不同域應(yīng)用服務(wù)的按需訂閱與實時更新，具有“一 點(diǎn)分發(fā)、全網(wǎng)部署”的特性，快速實現(xiàn)自動駕駛輔助、高精地圖分發(fā)與智慧交通管控等標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用服務(wù)的推廣。

（三）Uu與PC5融合組網(wǎng)

如圖5.8所示，對車輛接入而言，采用5G Uu與PC5 直連通信融合組網(wǎng)，既發(fā)揮5G大帶寬、廣覆蓋的車輛連接能力，支持遠(yuǎn)程信息服務(wù)（如交通導(dǎo)航、地圖下載、車輛調(diào)度等）和區(qū)域協(xié)同信息服務(wù)（如高精地圖分發(fā)、智能交通管理）；同時利用RSU的PC5通信實現(xiàn)重點(diǎn)場景（交叉路口、危 險路段）的覆蓋，實現(xiàn)實時的近程信息交互，保障路側(cè)信息及時準(zhǔn)確觸達(dá)車輛，提高行駛安全。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署以及關(guān)鍵性能指標(biāo)有效提升，逐步成為支持車路協(xié)同、遠(yuǎn)程駕駛、云控服務(wù)等業(yè)務(wù)的有效手段，而“云網(wǎng)一體、算網(wǎng)一體、云邊協(xié)同”等信息基礎(chǔ)設(shè)施部署也進(jìn)一步加速自動駕駛開展城市級規(guī)模商用進(jìn)程。在5G全場景連接的基礎(chǔ)上，6G將進(jìn)一步實現(xiàn)萬物互聯(lián)，并建立多層級、全覆蓋的無縫連接，作為通信、交通、汽車等多個行業(yè)融合交叉的關(guān)鍵領(lǐng)域，不斷增強(qiáng)無感切換、協(xié)同計算、可信安全、高精定位、通感融合、空天一體等新特性，真正實現(xiàn)全場景下的自動駕駛。

注：本方案由聯(lián)通智網(wǎng)科技股份有限公司提供