蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）及其賦能智能網(wǎng)聯(lián) 汽車發(fā)展的辯思與建議

陳山枝

（中國信息通信科技集團(tuán)有限公司無線移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100191）

1 蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）概述

1.1 背景

汽車作為現(xiàn)代社會(huì)重要的交通工具，給人類帶來舒適和方便，但隨著其數(shù)量的快速增長，交通安全、城市擁堵、環(huán)境污染和碳排放等問題日趨突出[1]。近幾年來，汽車工業(yè)呈現(xiàn)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的“新四化”發(fā)展趨勢(shì)，智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域提出數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、自動(dòng)化等發(fā)展方向，均迫切需要車聯(lián)網(wǎng)為其提供基礎(chǔ)性的通信和連接支撐能力。

因此，車聯(lián)網(wǎng)（vehicle-to-everything，V2X）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可實(shí)現(xiàn)車車（vehicle-to-vehicle，V2V）、車人（vehicle-to-pe2estrian，V2P）、車路（交通基礎(chǔ)設(shè)施）（vehicle-to-infrastructure，V2I）、車網(wǎng)絡(luò)/云（vehicle to network/clou2，V2N/V2C）等通信連接和高效準(zhǔn)確的信息交互[1]。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、視覺和雷達(dá)感知、高精度地圖和高精度定位等技術(shù)，滿足目前智能交通系統(tǒng)在汽車行駛安全、效率提升和信息服務(wù)等方面的需求，為汽車向自動(dòng)駕駛與無人駕駛系統(tǒng)的平滑演進(jìn)提供技術(shù)支撐[1]。

車聯(lián)網(wǎng)是通信與交通、汽車的跨界融合，其初衷是安全和效率，同時(shí)具有新時(shí)代的要求：碳中和下的節(jié)能減排、自動(dòng)駕駛時(shí)的舒適與娛樂。

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已引起美州、歐州、亞洲等的高度重視，多個(gè)國家將該產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略制高點(diǎn)，通過制定國家政策或立法推動(dòng)其發(fā)展。

1.2 車聯(lián)網(wǎng)特殊需求與挑戰(zhàn)

車聯(lián)網(wǎng)是通信、交通、汽車行業(yè)融合的國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展需求，國家“十四五”規(guī)劃中明確指出“要積極穩(wěn)妥發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)”[2]。對(duì)于交通行業(yè)，車聯(lián)網(wǎng)支撐道路安全、交通效率和節(jié)能減排；對(duì)于汽車行業(yè)，車聯(lián)網(wǎng)支撐從輔助駕駛到未來的無人駕駛及其信息娛樂需求。不同類型的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，具有多樣化的通信要求，主要分成如下兩大類。

? 道路安全和自動(dòng)駕駛類應(yīng)用（主要是V2V、V2I、V2P），要求低時(shí)延高可靠，實(shí)現(xiàn)近程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互。

? 交通效率和信息娛樂類應(yīng)用（主要是V2N），則是時(shí)延不敏感通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息服務(wù)。

對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)而言，實(shí)現(xiàn)近程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互的低時(shí)延高可靠通信是其根本挑戰(zhàn)，要求毫秒級(jí)時(shí)延、90%以上可靠性。

低時(shí)延高可靠車聯(lián)網(wǎng)通信面臨的工程科學(xué)問題和技術(shù)挑戰(zhàn)如下。

? 復(fù)雜快時(shí)變無線傳播環(huán)境：由于車輛相對(duì)時(shí)速500 km運(yùn)動(dòng)（按照3GPP標(biāo)準(zhǔn)要求）非視距場(chǎng)景多及周圍有大量散射體等，比蜂窩移動(dòng)通信中的無線傳播環(huán)境更復(fù)雜多變。

? 高頻度、群發(fā)群收的車車間通信：多車對(duì)多車間的周期性通信，發(fā)送10次/（車·s）以上的車輛狀態(tài)信息，導(dǎo)致無線資源的嚴(yán)重碰撞、系統(tǒng)容量受限。

? 車輛在高速運(yùn)動(dòng)過程中，其道路安全涉及的車、人等通信對(duì)象不確定且隨機(jī)突發(fā)。

? 道路與駕駛安全對(duì)低時(shí)延高可靠的通信要求十分嚴(yán)苛，信息傳遞僅在一定區(qū)域范圍內(nèi)有價(jià)值且有時(shí)效性要求。

回顧蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（cellular vehicle-to-everything，C-V2X）技術(shù)提出之初，已有的技術(shù)如蜂窩移動(dòng)通信、IEEE主導(dǎo)的專用短程通信 （2e2icate2 short range communication，DSRC）和移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（mobile A2 Hoc network, MANET），均不能滿足車聯(lián)網(wǎng)近程數(shù)據(jù)交互的嚴(yán)苛通信要求。

（1）蜂窩移動(dòng)通信

具有覆蓋廣、容量大、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，但其與車聯(lián)網(wǎng)在通信場(chǎng)景、無線傳播環(huán)境、通信特點(diǎn)與業(yè)務(wù)要求等方面均不同，車聯(lián)網(wǎng)與蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的對(duì)比見表1。蜂窩通信網(wǎng)在通信前需通過信令建立連接，且用戶數(shù)據(jù)需經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)甚至經(jīng)過核心網(wǎng)，造成的時(shí)延高（如4G網(wǎng)絡(luò)的端到端傳輸時(shí)延超過100 ms[3]），可以支持V2N，但達(dá)不到V2V/V2I/V2P場(chǎng)景的通信性能要求。

表1 車聯(lián)網(wǎng)與蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的對(duì)比

（2）DSRC（IEEE 802.11p）

基于IEEE 802.11改進(jìn)的專用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)在2010年制定完成，有測(cè)試驗(yàn)證和部分應(yīng)用。但由于其采用載波偵聽多點(diǎn)接入/碰撞避免機(jī)制（carrier sense multiple access/collision avoi2ance， CSMA/CA），即基于信道競(jìng)爭(zhēng)的資源分配方法，隨著通信車輛數(shù)量增多，時(shí)延及可靠性急劇下降；采用非同步系統(tǒng)，用戶間干擾大，并發(fā)用戶少。因此，DSRC（IEEE 802.11p）的傳輸可靠性、系統(tǒng)容量無法滿足要求。

（3）MANET

MANET與車聯(lián)網(wǎng)具有相同點(diǎn)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)且變化快；網(wǎng)絡(luò)控制是無中心、分布式的；多節(jié)點(diǎn)共享無線信道；有限的無線傳輸鏈路資源；安全挑戰(zhàn)大等。但兩者還存在較大的區(qū)別，具體見表2。MANET無法滿足車聯(lián)網(wǎng)近程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互的通信要求。車載自組織網(wǎng)絡(luò)（vehicular A2 Hoc network，VANET）是MANET的一個(gè)重要分支，強(qiáng)調(diào)獨(dú)立于通信基礎(chǔ)設(shè)施，其采用的車輛間無線通信技術(shù)通常指IEEE 802.11p。

表2 車聯(lián)網(wǎng)與MANET對(duì)比（著重V2V、V2I和V2P場(chǎng)景）

1.3 蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）

針對(duì)上述車聯(lián)網(wǎng)通信的科學(xué)問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，基于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)及其缺陷的分析，作者及其大唐電信集團(tuán)12018年已與烽火科技集團(tuán)合并為中國信息通信科技集團(tuán)團(tuán)隊(duì)在2011年開始研究融合蜂窩移動(dòng)通信與短距直通通信的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決上述技術(shù)挑戰(zhàn)，并充分利用移動(dòng)通信的先進(jìn)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。作者于2013年5月17日（世界電信和信息社會(huì)日）在業(yè)界首次提出LTE-V（即LTE-V2X）概念與關(guān)鍵技術(shù)[4]，確立了C-V2X的系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)路線，C-V2X的蜂窩與直通融合系統(tǒng)架構(gòu)和控制方式如圖1所示。C-V2X包括如下兩種通信方式。

圖1 C-V2X的蜂窩與直通融合系統(tǒng)架構(gòu)和控制方式

（1）基于終端間直通通信方式（PC5接口）：近程數(shù)據(jù)交互

實(shí)現(xiàn)V2V、V2I、V2P短距離的低時(shí)延高可靠通信，支持道路安全類實(shí)時(shí)應(yīng)用的近程數(shù)據(jù)交互，采用基站集中控制或終端間分布式信道接入控制、資源管理和干擾控制方法，在蜂窩覆蓋范圍內(nèi)、部分覆蓋范圍、覆蓋范圍外時(shí)均可工作，即可以獨(dú)立于蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)工作。

（2）基于蜂窩通信方式（Uu接口）：遠(yuǎn)程信息服務(wù)

通過基站轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)V2N的長距離、大帶寬通信，支持遠(yuǎn)程信息服務(wù)，采用基站集中式控制方法，只能在蜂窩覆蓋范圍內(nèi)工作。

C-V2X通過終端直通通信和蜂窩通信兩者間的高效協(xié)同，為多樣化的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供不同通信要求。C-V2X兩種通信方式及其對(duì)應(yīng)的Uu接口與PC5接口對(duì)比見表3。

作者及其大唐團(tuán)隊(duì)在2015年開始聯(lián)合華為、LG等相關(guān)企業(yè)在3GPP制訂國際標(biāo)準(zhǔn)，隨著4G向5G演進(jìn)，C-V2X標(biāo)準(zhǔn)包括LTE-V2X和NR-V2X。從技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系的演進(jìn)看，LTE-V2X奠定了C-V2X的系統(tǒng)架構(gòu)和直通鏈路關(guān)鍵技術(shù)原理，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線接入、資源分配、同步機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)上，NR-V2X均沿用了LTE-V2X的技術(shù)原理，并利用5G新空口（new ra2io，NR）的先進(jìn)無線技術(shù)，對(duì)高級(jí)自動(dòng)駕駛等應(yīng)用需求進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)和改進(jìn)。

C-V2X車聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)及其車路云協(xié)同應(yīng)用如圖2所示，其中運(yùn)營商的“端邊云協(xié)同架構(gòu)”在車聯(lián)網(wǎng)表現(xiàn)為“車路云協(xié)同架構(gòu)”。其中，網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括車載終端（on boar2 unit，OBU）、路側(cè)設(shè)備（roa2 si2e unit，RSU）和移動(dòng)邊緣計(jì)算（mobile e2ge computing，MEC）設(shè)備，RSU一般安裝在交通路口和必要的路段，連接交通信號(hào)燈、路側(cè)感知設(shè)備（如視頻、雷達(dá)等），為車提供路側(cè)實(shí)時(shí)信息。實(shí)際產(chǎn)品中有RSU集成MEC功能。

C-V2X在全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已處于領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。2018年，工業(yè)和信息化部在全球率先為LTE-V2X在5.9 GHz分配20 MHz頻段。2020年，歐盟委員會(huì)由原來僅支持DSRC轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)中立。2020年，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（Fe2eral Communications Commission，F(xiàn)CC）決定作廢已經(jīng)分配給DSRC（IEEE 802.11p）的5.9 GHz頻段的75 MHz帶寬，重新劃撥給Wi-Fi和C-V2X使用，其中，30 MHz帶寬分配給C-V2X[5]，表明美國正式放棄DSRC并轉(zhuǎn)向C-V2X。2021年，美國汽車工程師協(xié)會(huì)（Society of Automotive Engineers，SAE）停止了DSRC技術(shù)委員會(huì)的工作，全力推動(dòng)C-V2X技術(shù)委員會(huì)工作[6]?？梢奀-V2X得到了中國和美國兩個(gè)汽車與交通大國的認(rèn)可，將成為車聯(lián)網(wǎng)無線通信唯一的事實(shí)國際標(biāo)準(zhǔn)。

2 澄清相關(guān)概念及誤區(qū)

作者在跨界合作過程中，發(fā)現(xiàn)業(yè)界存在某些混淆的概念及誤區(qū)。本節(jié)嘗試辨析與澄清，并提出作者的觀點(diǎn)。

2.1 車聯(lián)網(wǎng)就是遠(yuǎn)程信息服務(wù)和OTA嗎？

目前，業(yè)界容易將車聯(lián)網(wǎng)簡單等同于3G/4G時(shí)期的遠(yuǎn)程信息服務(wù)（Telematics）或空中下載（over-the-air，OTA）技術(shù)，這只是車云網(wǎng)通信。事實(shí)上，廣義的車聯(lián)網(wǎng)包括車內(nèi)網(wǎng)、車云網(wǎng)和車際網(wǎng)[1]，三者對(duì)比見表4。

表4 車聯(lián)網(wǎng)的概念辯析

未來自動(dòng)駕駛需要車內(nèi)網(wǎng)、車云網(wǎng)、車際網(wǎng)三者有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)。一方面，車際網(wǎng)（V2V和V2I）聯(lián)合車載感知和路側(cè)感知實(shí)現(xiàn)車與車、車與路間協(xié)同，即近程數(shù)據(jù)交互；另一方面，車云網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車與邊緣云和中心云平臺(tái)通信，實(shí)現(xiàn)宏觀交通服務(wù)，并開拓行即服務(wù)（mobility as a service，MaaS）等新商業(yè)模式和新市場(chǎng)。需要說明的是：C-V2X技術(shù)可同時(shí)支持車云網(wǎng)（通過Uu接口）和車際網(wǎng)（通過PC5接口）；近期熱議的低軌衛(wèi)星通信只能為車輛提供遠(yuǎn)程信息和OTA服務(wù)，即V2N服務(wù)，因?yàn)槠鋾r(shí)延和可靠性達(dá)不到V2V和V2I道路安全業(yè)務(wù)的嚴(yán)苛性能要求，但低軌衛(wèi)星通信可以解決地面移動(dòng)通信沒有覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)以及沙漠、極地等V2N通信難題，且在這些地區(qū)車輛稀少，對(duì)V2V和V2I的需求較弱。

2.2 車聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)嗎？

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things，IoT）的概念很泛化，因此有人將車聯(lián)網(wǎng)看作物聯(lián)網(wǎng)的子集。作者認(rèn)為，兩者區(qū)別是很大的，不能簡單等同，車聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別見表5。物聯(lián)網(wǎng)的短距離通信主要有ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙、射頻識(shí)別（ra2io frequency i2entification，RFID）等技術(shù)，廣域網(wǎng)通信主要有LoRa、NB-IoT（narrow ban2 Internet of things）等技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在此不再細(xì)述。對(duì)應(yīng)IoT，車聯(lián)網(wǎng)也稱IoV（Internet of vehicles）。

表5 車聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別

2.3 C-V2X是廣播通信嗎？

作者團(tuán)隊(duì)最早提出LTE-V2X的初衷是要解決高速移動(dòng)下多車對(duì)多車間且高頻度通信的低時(shí)延高可靠難題。針對(duì)一個(gè)單跳多點(diǎn)共享無線信道，LTE-V2X PC5的創(chuàng)新是結(jié)合車輛運(yùn)動(dòng)特征和周期性數(shù)據(jù)通信需求，提出預(yù)約和感知結(jié)合的分布式無線信道接入控制和資源分配機(jī)制，比CSMA/CA技術(shù)先進(jìn)，也不是一個(gè)簡單的廣播通信機(jī)制。但為什么有人說C-V2X是廣播機(jī)制呢？因?yàn)镻C5無線物理層沒有設(shè)計(jì)地址標(biāo)識(shí)，發(fā)送時(shí)沒有目的地標(biāo)識(shí)，主要是為了解決車輛在高速運(yùn)動(dòng)中通信對(duì)象的不確定性問題，同時(shí)又巧妙實(shí)現(xiàn)了車與周圍車輛、人、路間周期性交換狀態(tài)信息的通信需求。LTE-V2X在應(yīng)用層已解決單播和組網(wǎng)問題。NR-V2X PC5無線通信沿用了LTE-V2X基本方法，另外NR-V2X標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)已支持層二應(yīng)用的廣播、多播和單播3種特性。

2.4 C-V2X性能比DSRC (IEEE 802.11p) 差嗎？

文獻(xiàn)[7]指出“C-V2X在信息傳輸?shù)臅r(shí)延上稍遜于DSRC。在基于C-V2X的通信方式的車輛高密度V2V場(chǎng)景下，車輛以單播模式將數(shù)據(jù)上行傳輸至基站，基站再以多播模式將信息下行傳至其他車輛，……，帶來的后果是信息不能及時(shí)到達(dá)目的地址，消息可靠性降低”。該文獻(xiàn)認(rèn)為V2V通信要經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)，時(shí)延高于DSRC （IEEE 802.11p），這是錯(cuò)誤的理解。

過去幾年，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界從仿真驗(yàn)證、實(shí)際道路測(cè)試等多方面開展了C-V2X與DSRC（IEEE 802.11p）的比較研究工作。兩者的具體原理與技術(shù)細(xì)節(jié)比較參見文獻(xiàn)[8-16]。國際組織下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Mobile Network，NGMN）聯(lián)盟的V2X工作組聯(lián)合LG、大唐、高通等公司，對(duì)IEEE 802.11p和C-V2X（LTE-V2X）在相似假設(shè)條件（如信道模型、業(yè)務(wù)模型等）下，進(jìn)行了鏈路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真[15]。各公司系統(tǒng)仿真結(jié)果表明，以高速場(chǎng)景車輛相對(duì)速度280 km/h為例，90%可靠性對(duì)應(yīng)的通信范圍，LTE-V2X比IEEE 802.11p遠(yuǎn)約170 m。2017年，大唐和福特汽車在京津高速進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示：在相同的測(cè)試環(huán)境下，通信距離在400～ 1200 m時(shí)，LTE-V2X的分組錯(cuò)誤接收率明顯低于IEEE 802.11p；典型通信距離為600 m時(shí)，IEEE 802.11p分組錯(cuò)誤接收率約為37.9%，而LTE-V2X分組錯(cuò)誤接收率約為7.7%[17]。相關(guān)學(xué)術(shù)研究表明LTE-V2X比IEEE 802.11p有明顯的性能優(yōu)勢(shì)[18]?？梢?，C-V2X相比DSRC（IEEE 802.11p），具有更遠(yuǎn)的通信距離、更強(qiáng)的可靠性和更佳的擁塞控制能力。

2.5 5G與C-V2X是什么關(guān)系？

通常業(yè)界將車聯(lián)網(wǎng)歸到5G+的行業(yè)應(yīng)用。2021年工業(yè)和信息化部等十部門公布《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，在行業(yè)融合應(yīng)用深化行動(dòng)中提出“5G+車聯(lián)網(wǎng)”[19]。作者多次在公開報(bào)告中指出“車聯(lián)網(wǎng)是5G單體最大規(guī)模的行業(yè)應(yīng)用”[20]。

5G針對(duì)增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（enhance2 mobile broa2ban2，eMBB）、大連接物聯(lián)網(wǎng)（massive machine-type communication，mMTC）、低時(shí)延高可靠通信（ultra-reliable & low-latency communication，URLLC）3個(gè)典型場(chǎng)景分別提出了Gbit/s用戶速率、每平方千米百萬級(jí)連接數(shù)、毫秒級(jí)空口時(shí)延等性能指標(biāo)。有專家根據(jù)這3個(gè)指標(biāo)，認(rèn)為5G能滿足自動(dòng)駕駛的需求。需要指出的是，這3個(gè)性能指標(biāo)是針對(duì)3種不同典型場(chǎng)景分別提出的，是很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，且在標(biāo)準(zhǔn)中均針對(duì)Uu接口。NR-V2X是基于5G NR技術(shù)設(shè)計(jì)和改進(jìn)的，包括PC5接口和5G Uu接口。

（1）5G URLLC 能支持車聯(lián)網(wǎng)嗎？與NR- V2X 的關(guān)系是什么？

5G URLLC具有低時(shí)延高可靠的通信能力，因此，業(yè)界常誤認(rèn)為5G URLLC能支持車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

但需要指出的是，5G URLLC基于Uu接口，因此通信前需要信令建立連接，從空閑態(tài)到連接態(tài)需要100 ms以上，且用戶數(shù)據(jù)需經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)。URLLC所指的毫秒級(jí)空口時(shí)延指已建立連接后的用戶數(shù)據(jù)從基站到終端的空口傳輸時(shí)延。在5G URLLC實(shí)現(xiàn)低時(shí)延技術(shù)包括上行配置傳輸、微時(shí)隙（mini-slot）、URLLC搶占eMBB等；實(shí)現(xiàn)高可靠傳輸技術(shù)包括URLLC調(diào)制與編碼策略（mo2ulation an2 co2ing scheme，MCS）映射表（即通過降低調(diào)制和編碼等級(jí)階數(shù)提升空口傳輸?shù)目煽啃裕浯鷥r(jià)是降低了頻譜效率）、數(shù)據(jù)信道重復(fù)傳輸、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（packet 2ata convergence protocol，PDCP）復(fù)制等?？傊挛锟偸寝q證的，5G URLLC通過犧牲頻譜效率、重復(fù)傳輸與冗余、其他eMBB用戶性能等，保障低時(shí)延和高可靠，即5G eMBB 和URLLC兩個(gè)業(yè)務(wù)是相互影響的，頻譜效率（數(shù)據(jù)速率）和低時(shí)延、高可靠間是矛盾的。

5G URLLC的低時(shí)延高可靠通信不能支持車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，主要應(yīng)用于靜止或中低速移動(dòng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和并發(fā)用戶數(shù)有限的虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）場(chǎng)景，難以支持車輛高速移動(dòng)時(shí)的低時(shí)延高可靠通信。而NR-V2X基于PC5接口的通信無須提前經(jīng)信令建連接且無須經(jīng)過基站轉(zhuǎn)發(fā)，是車與車、車與路間直接通信的。兩者的對(duì)比見表6。因此，5G的URLLC不等同于NR-V2X的PC5。

表6 5G URLLC和NR-V2X（PC5）的對(duì)比

業(yè)界有專家講：5G的3個(gè)性能指標(biāo)（Gbit/s用戶速率、每平方千米百萬級(jí)連接數(shù)、毫秒級(jí)空口時(shí)延）支持車聯(lián)網(wǎng)，是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。事?shí)上是“5G+車聯(lián)網(wǎng)”即“5G eMBB Uu + C-V2X PC5”才能同時(shí)實(shí)現(xiàn)大帶寬通信和低時(shí)延高可靠通信，以支持智能駕駛與智能交通各類應(yīng)用。

（2）C-V2X需要5G網(wǎng)絡(luò)切片支持嗎？

首先，C-V2X的PC5接口是終端間直接通信，不經(jīng)過基站，因此與5G網(wǎng)絡(luò)切片沒有關(guān)系；即V2V、V2I、V2P業(yè)務(wù)無須5G網(wǎng)絡(luò)切片支持。其次，C-V2X的Uu通信，即V2N需要5G網(wǎng)絡(luò)切片支持更佳，如高清地圖下載、車聯(lián)網(wǎng)認(rèn)證等，以保障通信性能和提高安全性。具體見表3。

（3）C-V2X為什么加定語“蜂窩”？

蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）可以獨(dú)立組網(wǎng)，工作在基站覆蓋外場(chǎng)景，且V2V、V2I、V2P等道路安全業(yè)務(wù)無須通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，是終端間短距直接通信實(shí)現(xiàn)的，為什么前面要加個(gè)定語“蜂窩”？有以下3個(gè)因素。

? C-V2X中LTE-V2X和NR-V2X的無線物理層均是基于蜂窩通信系統(tǒng)（4G LTE和5G NR），針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)高速移動(dòng)低時(shí)延、高可靠性挑戰(zhàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)的。

? C-V2X的直通通信（PC5）在基站覆蓋內(nèi)時(shí)，可以由基站進(jìn)行集中式資源配置與管理。

? V2N業(yè)務(wù)需要蜂窩通信Uu實(shí)現(xiàn)。

（4）LTE-V2X與NR-V2X的關(guān)系

C-V2X在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化包括兩個(gè)階段：LTE-V2X和NR-V2X。兩者之間是互補(bǔ)和共存的關(guān)系。

LTE-V2X主要支持車聯(lián)網(wǎng)基本應(yīng)用，提供道路安全、中低速自動(dòng)駕駛所需的信息協(xié)同；NR-V2X為車聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)應(yīng)用，即高級(jí)自動(dòng)駕駛和車輛編隊(duì)行駛等提供協(xié)同能力。

在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)中，已考慮了LTE-V2X和NR-V2X的共存設(shè)計(jì)。在終端側(cè)，考慮了NR-V2X與LTE-V2X直通鏈路的設(shè)備內(nèi)共存，即雙模工作。在核心網(wǎng)側(cè)，支持4G/5G核心網(wǎng)雙連接場(chǎng)景，無論NR-V2X還是LTE-V2X的PC5直通通信， LTE-V2X、NR-V2X與4G/5G核心網(wǎng)的配合工作見表7。

表7 LTE-V2X、NR-V2X與4G/5G核心網(wǎng)的配合工作

行業(yè)應(yīng)用實(shí)際需求和產(chǎn)業(yè)成熟度決定采用何種技術(shù)。當(dāng)前的輔助駕駛（L1、L2）、特定場(chǎng)景（L3）和限定區(qū)域的中低速自動(dòng)駕駛（L4）應(yīng)用，LTE-V2X均能支持。而未來的全場(chǎng)景開放道路的無人駕駛（L5）和車輛編隊(duì)行駛則需要NR-V2X支持。

（5）C-V2X的建網(wǎng)運(yùn)營模式

C-V2X的兩種組網(wǎng)運(yùn)營模式：電信運(yùn)營商建網(wǎng)運(yùn)營、第三方獨(dú)立建網(wǎng)運(yùn)營，具體組網(wǎng)與應(yīng)用已在圖2中呈現(xiàn)。

我國汽車存量4億多輛，由于人們采用手機(jī)導(dǎo)航，基本游離于電信服務(wù)之外。我國電信運(yùn)營商的優(yōu)勢(shì)有實(shí)力建設(shè)C-V2X全國全程全網(wǎng)，互連互通簡單，運(yùn)維體系健全且能力強(qiáng)，可以結(jié)合5G通信能力和手機(jī)通信資費(fèi)創(chuàng)新C-V2X增值服務(wù)，并提高用戶數(shù)（潛在4億新用戶）和用戶服務(wù)黏性；但缺乏對(duì)交通和汽車行業(yè)需求的深入了解，存在跨界合作的磨合時(shí)間。

因?yàn)镃-V2X可以獨(dú)立于4G和5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)行，高速公路業(yè)主、城市政府許可的特許經(jīng)營公司，作為第三方獨(dú)立建網(wǎng)運(yùn)營，即智慧路網(wǎng)運(yùn)營商，其建設(shè)與運(yùn)營目標(biāo)專一；但運(yùn)維能力有挑戰(zhàn)，且容易產(chǎn)生碎片組網(wǎng)問題。

兩種模式都需要商業(yè)模式創(chuàng)新，積累行車和交通等大數(shù)據(jù)，提供增值的出行服務(wù)，并與保險(xiǎn)業(yè)合作實(shí)現(xiàn)商業(yè)創(chuàng)新等，從長遠(yuǎn)看數(shù)據(jù)是資產(chǎn)和價(jià)值所在。

2.6 車聯(lián)網(wǎng)就是車路協(xié)同嗎？C-V2X的V2V應(yīng)用要依賴于RSU和V2I嗎？

目前，業(yè)界談到車聯(lián)網(wǎng)等同于車路（V2I）協(xié)同，事實(shí)上還應(yīng)包括車車（V2V）協(xié)同、車云（V2N）協(xié)同。V2V、V2I協(xié)同是短距離通信，實(shí)現(xiàn)道路安全和微觀交通，對(duì)時(shí)延與可靠性要求高。V2N協(xié)同對(duì)時(shí)延能容忍，支持宏觀交通，C-V2X應(yīng)用對(duì)比見表8。

表8 C-V2X應(yīng)用對(duì)比

當(dāng)前車車（V2V）協(xié)同的商用價(jià)值是支持輔助駕駛，提高主動(dòng)安全性能。商用L1和L2級(jí)別的汽車已經(jīng)配備了雷達(dá)、視頻等傳感器，實(shí)現(xiàn)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（a2vance22riving assistance system，ADAS），例如盲點(diǎn)檢測(cè)、變道輔助、前向碰撞檢測(cè)、自適應(yīng)巡航（a2aptive cruise control，ACC）和自動(dòng)緊急制動(dòng) （autonomous emergency braking，AEB）。在此基礎(chǔ)上，V2V實(shí)現(xiàn)車車間信息與意圖共享，一輛車與周圍的其他車輛交換有關(guān)速度、位置、航向以及車輛轉(zhuǎn)向和剎車等實(shí)時(shí)駕駛信息，如實(shí)現(xiàn)變道預(yù)警、網(wǎng)聯(lián)ACC從而實(shí)現(xiàn)更高的主動(dòng)安全。即使其他車輛或物體擋住了視線也能實(shí)現(xiàn)，如網(wǎng)聯(lián)AEB不限于相鄰前后車，同一車道的更遠(yuǎn)更多車輛協(xié)同制動(dòng)，就可以解決高速公路上的連環(huán)撞車問題。美國國家公路運(yùn)輸安全管理局（National Highway Traffic Safety A2ministration，NHTSA）估計(jì)，在美國，每輛車都配備V2V技術(shù)，通過IMA（intersection movement assist）和LTA（left turn assist）安全應(yīng)用，每年可以防止400000～600000例汽車碰撞，可防止190000～270000例傷害，并可以挽救780～1080條生命[21]。

車路（V2I）協(xié)同是指路側(cè)采用各種感知技術(shù)實(shí)時(shí)獲取車輛和道路信息（如道路實(shí)時(shí)事故與緊急事件、車道級(jí)路網(wǎng)、交通信號(hào)燈等），并通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車路間信息共享和交互，實(shí)現(xiàn)車輛和交通基礎(chǔ)設(shè)施間的智能協(xié)同感知與配合，實(shí)現(xiàn)提高道路安全、降低交通事故、優(yōu)化利用交通系統(tǒng)資源、緩解交通擁堵的目標(biāo)。車路協(xié)同系統(tǒng)中包括3類關(guān)鍵設(shè)備—— C-V2X的RSU和OBU、路側(cè)感知設(shè)備和MEC等，如圖2所示。

車云（V2N）通信則不具有實(shí)時(shí)性要求，主要支持高精度地圖下載、宏觀交通管理與服務(wù)（如行駛路徑規(guī)劃、全局交通優(yōu)化、行駛策略更新等）應(yīng)用；未來在無人駕駛時(shí)代，還有車載信息娛樂需要5G Uu大帶寬通信能力支持。

可見，C-V2X的V2V應(yīng)用不需要依賴RSU和V2I就能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然有V2I加持，能進(jìn)一步提升智能駕駛水平和道路安全。另外，最初的車路云協(xié)同是為了支持無人駕駛，但當(dāng)前業(yè)界更關(guān)注車路云協(xié)同支持有人駕駛提升駕駛主動(dòng)安全和舒適性，并服務(wù)于提升交通管理和城市管理水平。

業(yè)界有學(xué)者誤認(rèn)為有車路協(xié)同就不需要單車智能。而作者認(rèn)為車路協(xié)同的前提是車“聰明”，即單車智能，但路也需“智慧”。兩者相輔相成，各有優(yōu)勢(shì)，在不同場(chǎng)景和發(fā)展階段，發(fā)揮作用的比例可能會(huì)有些變化，但兩者是協(xié)同互補(bǔ)螺旋式上升發(fā)展的。

2.7 C-V2X車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用就是無人駕駛嗎？

首先，為避免誤解和混淆，本文將L1至L5自動(dòng)駕駛級(jí)別中的L1和L2歸為輔助駕駛，L4和L5歸為無人駕駛。業(yè)界經(jīng)常有人將C-V2X應(yīng)用簡單地與無人駕駛相捆綁，作者認(rèn)為無人駕駛是車聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)目標(biāo)與應(yīng)用之一，但不是唯一。

車聯(lián)網(wǎng)支持多樣化的應(yīng)用，不僅是無人駕駛。在當(dāng)前階段具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的，是支持有人駕駛時(shí)的智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛，降低駕駛工作強(qiáng)度、提升駕駛安全、降低事故率、提高交通效率，如本文提到的網(wǎng)聯(lián)AEB、網(wǎng)聯(lián)ACC等。當(dāng)前，人的因素是造成事故的關(guān)鍵因素，導(dǎo)致事故發(fā)生的占比達(dá)到90%以上。根據(jù)NHTSA統(tǒng)計(jì)，94%的交通事故是駕駛員疏忽造成的[22]。研究表明，如果提前0.5 s示警駕駛員，60%的追尾事故可以避免；若駕駛員能提早1.5 s得到示警并采取措施，則可以避免90%的追尾撞車事故[23]。因此，C-V2X車車間、車路間協(xié)同感知在毫秒級(jí)，智能網(wǎng)聯(lián)能為有人駕駛提升安全性能。

長遠(yuǎn)看，C-V2X車聯(lián)網(wǎng)是支持開放道路全天候的無人駕駛，但該類無人駕駛的實(shí)現(xiàn)，需要跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的前沿交叉創(chuàng)新，以及政策、法律與監(jiān)管等的完善與創(chuàng)新，還受到交通倫理和公眾接收度等約束。

2.8 無人駕駛是依靠單車智能還是網(wǎng)聯(lián)智能（車車協(xié)同、車路協(xié)同）？

通常認(rèn)為無人駕駛有兩條技術(shù)路線：單車智能和網(wǎng)聯(lián)智能（或稱車路協(xié)同）。單車智能也稱自主式自動(dòng)駕駛，是指車輛單純依靠車載傳感器（攝像、雷達(dá)和導(dǎo)航等）與車載控制系統(tǒng)等自身能力，感知周邊環(huán)境、實(shí)施決策控制、執(zhí)行行駛操作，實(shí)現(xiàn)無人駕駛。網(wǎng)聯(lián)智能也稱協(xié)作式自動(dòng)駕駛，指利用汽車搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等，并通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車與周圍的車、路及云等信息共享和交互，具備復(fù)雜環(huán)境協(xié)同感知、協(xié)同決策和協(xié)同控制等功能，實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

目前雖然已有很多依靠單車智能的無人駕駛測(cè)試與實(shí)踐，但真正實(shí)現(xiàn)安全可信的開放道路無人駕駛的挑戰(zhàn)性仍然非常巨大。無人駕駛面臨的是一個(gè)開放、復(fù)雜多變、不確定的環(huán)境，需要?jiǎng)討B(tài)決策，無法事先窮舉所有可能的交通場(chǎng)景供決策使用。而駕駛安全是生命攸關(guān)的大事，目前的單車智能沒有達(dá)到像人一樣能應(yīng)對(duì)復(fù)雜交通環(huán)境的適應(yīng)性和自主學(xué)習(xí)能力。

未知、罕見的事件被稱為“極端場(chǎng)景”（corner case）或意外遭遇。人類具有常識(shí)、邏輯推理和類比能力，擅長處理未知事件和“極端場(chǎng)景”等長尾問題；而當(dāng)前依賴數(shù)據(jù)的人工智能面對(duì)一些沒有學(xué)習(xí)訓(xùn)練過的“極端場(chǎng)景”表現(xiàn)得“束手無策”，單車智能的無人駕駛規(guī)模商用很難落地。2020年6月臺(tái)灣嘉義高速公路上一輛 特斯拉汽車撞上側(cè)翻的廂式貨車事故是一個(gè)典型的“極端場(chǎng)景”，類似事故已發(fā)生多起?？梢?，單車智能無人駕駛在商業(yè)上宣稱累計(jì)安全測(cè)試?yán)锍踢_(dá)幾百萬千米還是有挑戰(zhàn)的。

當(dāng)前，單車智能存在的問題包括如下內(nèi)容。

? 單車感知能力不足，最遠(yuǎn)探測(cè)距離為200 m左右，如視頻、雷達(dá)和激光等傳感器存在視距感知問題，且存在特殊光照和惡劣天氣條件下感知能力受限等問題。

? 單車智能決策能力不足，其他交通參與者意圖不明及盲區(qū)信息未知等，會(huì)造成決策困難。

? 長尾挑戰(zhàn)解決困難，10%的投入已解決90%的問題，但剩下10%的長尾問題可能需要90%的投入才能解決，如圖3（a）所示。

? 單車智能自動(dòng)汽車制造成本居高不下，從L1至L5級(jí)自動(dòng)駕駛，需要不斷加大傳感器數(shù)量、提升感知精度，所需的算力呈指數(shù)級(jí)增長，如圖3（b）所示。

圖3 單車智能的挑戰(zhàn)與問題示意圖

? 缺乏與周邊車輛、交通設(shè)施的交互能力，如難以解決復(fù)雜路口通行效率和支持救護(hù)車、警車、工程車等優(yōu)先路權(quán)等應(yīng)用。

? 提升整體交通效率難，單車智能僅從個(gè)體角度優(yōu)化，難以實(shí)現(xiàn)全局交通優(yōu)化，提升整體交通效率難。

上述問題若僅依賴單車智能，沒有車車和車路間的低時(shí)延高可靠車聯(lián)網(wǎng)通信支撐的車車和車路間協(xié)同是很難實(shí)現(xiàn)的。

早期的無人駕駛試驗(yàn)以單車智能為主，但由于感知盲區(qū)、視線遮擋、惡劣天氣環(huán)境影響等和必須安裝大量高端精密的傳感器以及加大算力造成成本高等問題難以大規(guī)模商用。目前，通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車車協(xié)同和車路協(xié)同，從單車智能向智能網(wǎng)聯(lián)汽車演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和智能交通，已成為產(chǎn)業(yè)方向和產(chǎn)業(yè)界共識(shí)。

在復(fù)雜多變的交通場(chǎng)景，沒有車車協(xié)同和車路協(xié)同，單車自動(dòng)駕駛反應(yīng)過于遲鈍，并影響交通效率。C-V2X+ADAS實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)聯(lián)智能功能增強(qiáng)，可以降低對(duì)單車智能的高性能算力與感知精度要求，并提升對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景和“極端場(chǎng)景”的適應(yīng)性。一方面實(shí)現(xiàn)超視距感知；另一方面實(shí)現(xiàn)協(xié)作式主動(dòng)安全，并降低自動(dòng)駕駛的普及成本。

人類早期簡單模仿鳥類的翅膀形狀和運(yùn)動(dòng)規(guī)律飛行失敗的原因是沒有研究鳥類飛行的空氣動(dòng)力學(xué)原理。與之類似，單車智能是在模仿人類駕駛行為，利用攝像機(jī)、雷達(dá)及激光傳感器等感知周圍交通狀況，實(shí)現(xiàn)無人駕駛是困難的。而基于車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)聯(lián)智能是在單車智能的基礎(chǔ)上，通過車車間和車路間感知共享、信息交互與意圖共享，實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛。后者需要研究解決低時(shí)延高可靠通信及協(xié)同感知、協(xié)同決策和控制等問題。

現(xiàn)代人是從智人進(jìn)化而來的，而尼安德特人等其他人屬物種卻滅絕，因?yàn)橹悄苋耸蔷哂姓Z言溝通、唯一能大規(guī)模靈活合作的物種[24]。因此，從哲學(xué)角度分析，無人駕駛需要從“單車智能”到“網(wǎng)聯(lián)智能”，而智能交通需要升級(jí)到“群體智能”，通過大規(guī)模協(xié)作解決全局交通優(yōu)化和交通擁塞問題，實(shí)現(xiàn)智能駕駛與智能交通融為一體。

但需要說明的是，網(wǎng)聯(lián)智能不是不需要單車智能，恰恰相反，單車智能是網(wǎng)聯(lián)智能的基礎(chǔ)，也是無人駕駛的基石。而網(wǎng)聯(lián)智能是單車智能的高級(jí)發(fā)展形態(tài)，解決單車智能無法解決的復(fù)雜危險(xiǎn)場(chǎng)景。另外，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)量和比例的提高，C-V2X路側(cè)智能網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施投資的邊際成本將快速下降，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。

3 與C-V2X及智能網(wǎng)聯(lián)汽車有關(guān)的兩個(gè)觀點(diǎn)和兩個(gè)探討

3.1 觀點(diǎn)一：C-V2X車路云協(xié)同是中國特色智網(wǎng)聯(lián)汽車和智能交通的發(fā)展模式

我國已是世界汽車的產(chǎn)銷第一大國，且面臨汽車產(chǎn)業(yè)百年未有之變局。當(dāng)前，面對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)革命的全球競(jìng)爭(zhēng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，工業(yè)和信息化部原部長苗圩把新能源汽車比作上半場(chǎng)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車比作下半場(chǎng)。

國外受制于多種因素，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)推進(jìn)緩慢且效率低下。單車智能需要大規(guī)模數(shù)據(jù)、高性能算法和強(qiáng)大算力三大支撐，拼算力受限于集成電路先進(jìn)工藝能力以及單車智能規(guī)模商用仍存在的瓶頸問題。因此，我國可充分發(fā)揮國家政策和跨產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、信息通信產(chǎn)業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、應(yīng)用場(chǎng)景和規(guī)模市場(chǎng)等優(yōu)勢(shì)，作者在多次會(huì)議中提出：我國將走出一條引領(lǐng)發(fā)展智能駕駛和智能交通模式，即基于5G+C-V2X車聯(lián)網(wǎng)的“聰明的車+智慧的路+協(xié)同的云”的車路云協(xié)同發(fā)展模式，支撐我國汽車產(chǎn)業(yè)和交通行業(yè)的變革和創(chuàng)新，并將培育智慧路網(wǎng)運(yùn)營商、出行服務(wù)提供商等新型商業(yè)模式，構(gòu)建具有全球競(jìng)爭(zhēng)力并展現(xiàn)中國“速度”的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 觀點(diǎn)二：C-V2X車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展路徑——二個(gè)發(fā)展階段和三類應(yīng)用

作為智能交通、自動(dòng)駕駛的重要使能技術(shù)，考慮行業(yè)發(fā)展階段性、產(chǎn)業(yè)成熟性和政策協(xié)調(diào)的難易，車聯(lián)網(wǎng)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能交通應(yīng)用將從簡單特定場(chǎng)景向復(fù)雜場(chǎng)景拓展，在技術(shù)相對(duì)成熟、經(jīng)濟(jì)價(jià)值大、政策協(xié)調(diào)易的應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)先落地，C-V2X車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)汽車的三類應(yīng)用如圖4所示。先從提升駕駛安全、交通效率，降低人工成本起步，近期實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛和特定場(chǎng)景的中低速無人駕駛，且為未來引領(lǐng)全球的全場(chǎng)景無人駕駛奠定基礎(chǔ)，即預(yù)計(jì)將經(jīng)歷二個(gè)發(fā)展階段和三類應(yīng)用。

圖4 C-V2X車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)汽車的三類應(yīng)用

? 應(yīng)用一：支持開放道路的智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛（L1和L2）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，50%的事故發(fā)生在交通十字路口[25-26]，因此主要在城市的交通路口和危險(xiǎn)路段（匝道、隧道等）安裝LTE-V2X RSU和部分感知設(shè)備，改造交通信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)駕駛員的安全提醒及交通信號(hào)燈信息同步等，降低事故率。同時(shí)CACC和CAEB的應(yīng)用提升了交通安全和效率，也降低了駕駛員的工作強(qiáng)度。先從營運(yùn)車輛（公交、兩客一危、工程車、貨車等）切入。需要LTE-V2X PC5接口、4G/5G蜂窩（基于Uu接口）和車道級(jí)定位支持，提供車車、車路間的信息共享能力。

? 應(yīng)用二：特定場(chǎng)景和限定區(qū)域的中低速智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛（L4）。指定道路（如城市和高速公路的指定道路）或限定區(qū)域（如工業(yè)園區(qū)、廠區(qū)、港口、礦山、機(jī)場(chǎng)等）的無人卡車、無人物流車、無人清掃車、微循環(huán)無人小巴和接駁車等，降低人工成本，提高工作效率。需要LTE-V2X PC5接口和5G蜂窩（eMBB Uu），與部署的MEC相結(jié)合，支持協(xié)同感知和決策能力，5G eMBB Uu支持高精度地圖下載、導(dǎo)航、遠(yuǎn)程接管、高清視頻回傳等。

? 應(yīng)用三：開放道路全天候全場(chǎng)景的乘用車智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛（L4/L5）。需要NR-V2X PC5接口和5G蜂窩（eMBB Uu）支持，與MEC融合提供開放道路的協(xié)同決策和控制能力。NR-V2X PC5支持車車、車路間的協(xié)同感知和協(xié)同決策，5G eMBB Uu支持高精度地圖下載、高清視頻和AR/VR等信息娛樂。

可見，前兩個(gè)應(yīng)用即第一階段所需要的技術(shù)，目前已成熟且有行業(yè)需求和痛點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用。

3.3 探討一：車、路、云的自主決策及協(xié)同感知與優(yōu)化

從實(shí)際分析，有人駕駛與無人駕駛的混合交通現(xiàn)象將長期存在。這也是無人駕駛的挑戰(zhàn)所在，特別是我國復(fù)雜多變的交通路狀況和交通行為。因此，業(yè)界提出了疑問：在車路協(xié)同下，若路側(cè)提供了信息，當(dāng)無人駕駛發(fā)生事故時(shí)，如何界定事故責(zé)任？

作者認(rèn)為：車路協(xié)同只是提供車、路、云、人之間的信息交互與信息融合能力；在此基礎(chǔ)上，車、路、云都是自主獨(dú)立決策。車是在融合自身感知信息和路側(cè)信息下決策，可以說路側(cè)信息是輔助或冗余。路對(duì)交通信號(hào)的控制、云對(duì)交通規(guī)劃及路徑誘導(dǎo)等是自主決策；且是在自主決策的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化，不存在誰控制誰的問題。這樣，責(zé)任相對(duì)清晰，同時(shí)遵循現(xiàn)有道路交通管理法規(guī)，有利于加快產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用推進(jìn)。當(dāng)然也需要車輛保險(xiǎn)在政策和商業(yè)模式創(chuàng)新方面的配合，加快無人駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

上述的自主決策建議對(duì)無人駕駛發(fā)生事故后的遠(yuǎn)程接管和特定場(chǎng)景的遠(yuǎn)程駕駛除外。

3.4 探討二：提升我國高速公路運(yùn)力的思考

預(yù)計(jì)到2035年，旅客出行量（含小汽車出行量）年均增速為3.2%左右，全社會(huì)貨運(yùn)量年均增速為2%左右[27]。估計(jì)，我國高速公路運(yùn)輸能力需求保持2%～3%的年均增長速度，東部地區(qū)增速更高。這意味著，到2035年，東部地區(qū)的高速公路約翻一番。而高速公路每千米造價(jià)億元級(jí)，并且面臨土地供給、環(huán)保要求等剛性約束，存在嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

這種情況下，為了提升高速公路運(yùn)力，只有提速或者提效。提速受限于高速公路硬件條件、彎道半徑和坡度等狀況，且人的動(dòng)視力會(huì)隨車速增加而下降。因此，考慮道路交通安全，提速并非好的選擇，可以考慮從降低事故率、提高通行能力和運(yùn)輸效率入手。有研究估計(jì)，如果所有車輛都使用基本ADAS以及車車（V2V）通信技術(shù)，則高速公路的有效通行能力將提高273%[28]。作者認(rèn)為273%可能是高估的，但給出了解決問題的新思路，若ADAS與C-V2X結(jié)合能提升交通運(yùn)力50%也是價(jià)值巨大的。

4 當(dāng)前發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的主要問題與建議

4.1 C-V2X產(chǎn)業(yè)推進(jìn)情況

我國已將車聯(lián)網(wǎng)提升到國家戰(zhàn)略高度，國務(wù)院及相關(guān)部委對(duì)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)、戰(zhàn)略布局和發(fā)展規(guī)劃，并形成系統(tǒng)的組織保障和工作體系[29]。

（1）我國C-V2X產(chǎn)業(yè)已形成完備的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，多廠商供貨環(huán)境形成，具備規(guī)模商用能力

目前，我國企業(yè)在C-V2X發(fā)展上已取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，圍繞C-V2X已形成包括芯片、模組、終端、設(shè)備、測(cè)試認(rèn)證、安全服務(wù)、應(yīng)用運(yùn)營及整車制造等完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)。華為、中國信科等企業(yè)研制出C-V2X芯片，多個(gè)廠商發(fā)布基于上述芯片的C-V2X通信模組；華為、中國信科、千方科技、星云互聯(lián)等多家企業(yè)積極推廣OBU和RSU產(chǎn)品；Apollo、信長城、數(shù)字認(rèn)證、中國信通院等企業(yè)推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)安全體系確立；相關(guān)企業(yè)積極打造C-V2X測(cè)試驗(yàn)證體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供可靠保證。

為促進(jìn)C-V2X產(chǎn)業(yè)中整車、模組、終端、安全、地圖、定位等企業(yè)的協(xié)同和跨界融合，加速C-V2X規(guī)?；逃貌椒?，IMT-2020（5G）推進(jìn)組C-V2X工作組聯(lián)合中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟（China In2ustry Innovation Alliance for the Intelligent an2 Connecte2 Vehicles，CAICV）等相關(guān)組織和企業(yè)，從2018年開始，連續(xù)舉辦了“三跨”“四跨”“新四跨”和“C-V2X 先導(dǎo)應(yīng)用實(shí)踐活動(dòng)”（滬蘇錫、武漢、柳州）等C-V2X互聯(lián)互通測(cè)試應(yīng)用示范活動(dòng)，驗(yàn)證了車聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；逃玫目尚行浴Ｄ壳?，我國已經(jīng)具備實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)商用的基礎(chǔ)。

（2）C-V2X賦能智能網(wǎng)聯(lián)汽車受汽車工業(yè)界認(rèn)可

我國汽車行業(yè)組織（如中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、中國汽車工程學(xué)會(huì)等）在積極推動(dòng)C-V2X落地應(yīng)用。面向車端，新車前裝C-V2X逐漸提速，在智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛和特定場(chǎng)景的無人駕駛等環(huán)節(jié)已經(jīng)落地。截至目前，已有十多家車企宣布C-V2X量產(chǎn)車型計(jì)劃，包括一汽紅旗、上汽通用、上汽奧迪、福特汽車、長城汽車、廣汽、北汽、吉利、蔚來等。業(yè)界預(yù)測(cè)，2025年，C-V2X的新車搭載率將達(dá)到50%[30]。部分車企在各智能網(wǎng)聯(lián)示范城市已開始面向用戶規(guī)模應(yīng)用。福特汽車車路協(xié)同系統(tǒng)已落地?zé)o錫、長沙、廣州等城市，實(shí)現(xiàn)的具體功能包括綠波車速引導(dǎo)、交通燈信號(hào)推送、闖紅燈預(yù)警、綠燈起步提醒等。百度無人駕駛在多地實(shí)施車路協(xié)同技術(shù)。并且，2022年4月中汽中心發(fā)布的《中國新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）路線圖（2022-2028年）》中，認(rèn)可使用C-V2X技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全場(chǎng)景。

（3）國內(nèi)C-V2X道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步推進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)應(yīng)用開始落地

隨著交通安全增強(qiáng)和效率提升、自動(dòng)駕駛等各類車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的不斷出現(xiàn)，北京、無錫、上海、長沙等紛紛加快車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)部署并積極開展先導(dǎo)應(yīng)用，目前10個(gè)國家級(jí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范區(qū)、4個(gè)國家級(jí)車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)和16個(gè)“雙智”（智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施與智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同發(fā)展）試點(diǎn)城市相繼批復(fù)。國內(nèi)已有3500多千米的道路實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)，20余個(gè)城市和多條高速公路完成了4000余臺(tái)LTE-V2X路側(cè)RSU的部署，各地方建設(shè)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)與交通管理平臺(tái)、第三方服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)互通。

面向智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛的商用實(shí)踐，包括智慧公交、智慧高速的社會(huì)營運(yùn)車輛等應(yīng)用，提升駕駛安全，改善交通效率。面向無人駕駛，C-V2X技術(shù)在特定場(chǎng)景中正在助力中低速無人駕駛，包括礦山、港口、機(jī)場(chǎng)以及城市環(huán)衛(wèi)清潔、園區(qū)接駁等場(chǎng)景。

4.2 當(dāng)前發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)和車路云協(xié)同推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智能交通的問題

目前，在發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車和車路云協(xié)同等方面，“兩率一感”亟待提升。“兩率”即C-V2X路側(cè)RSU覆蓋率和車載OBU滲透率，“一感”即公眾獲得感?！皟陕省敝苯記Q定了車聯(lián)網(wǎng)提升駕駛安全與交通效率的應(yīng)用效果和公眾獲得感。車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景需要車與車、車與路存在時(shí)空交集，“兩率”較低時(shí)，多方實(shí)時(shí)通信和協(xié)同的頻次低，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用效果和價(jià)值便難以體現(xiàn)。此外，目前各地區(qū)車聯(lián)網(wǎng)落地推進(jìn)仍存在碎片化建設(shè)、重建設(shè)輕運(yùn)營等問題，難以形成跨區(qū)域聯(lián)動(dòng)和規(guī)?；?yīng)。

4.3 推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)與車路云協(xié)同的政策建議和發(fā)展探討

從車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展演進(jìn)路徑來看，我國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已具備全球引領(lǐng)優(yōu)勢(shì)，迎來了支撐我國汽車和交通產(chǎn)業(yè)變革與跨越式發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期。我國要抓住當(dāng)前關(guān)鍵時(shí)間窗口，統(tǒng)籌推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車規(guī)模商用，從提升駕駛安全、交通效率起步，從實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛和特定場(chǎng)景的智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛?cè)胧郑瑸槲磥硪I(lǐng)全球開放道路全場(chǎng)景的智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛奠定基礎(chǔ)。

（1）加強(qiáng)國家戰(zhàn)略層面的引導(dǎo)和協(xié)調(diào)，構(gòu)建統(tǒng)籌高效的跨部委、跨行業(yè)組織協(xié)同機(jī)制

借鑒我國推動(dòng)移動(dòng)通信和電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)跨越性發(fā)展的寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展涉及多個(gè)部門協(xié)調(diào)以及通信、交通、汽車、智慧城市等多個(gè)行業(yè)交叉，更需要強(qiáng)化國家頂層設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，由國家層面牽頭形成車聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)。建議繼續(xù)在國家制造強(qiáng)國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)委員會(huì)下，進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)和信息化部、交通運(yùn)輸部、公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部際協(xié)調(diào)機(jī)制，發(fā)揮地方政府的積極性，擴(kuò)大車路協(xié)同的規(guī)模和區(qū)域示范的建設(shè)，鼓勵(lì)適度超前建設(shè)“5G+車聯(lián)網(wǎng)”和先行先試，推動(dòng)公安和公交受控信息開放共享，孵化創(chuàng)新應(yīng)用，探索新的商業(yè)模式。

（2）加速提升路側(cè)RSU覆蓋率及車載OBU滲透率，實(shí)現(xiàn)城市級(jí)的全域覆蓋，加強(qiáng)互聯(lián)互通

推動(dòng)新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，需要有為政府和有效市場(chǎng)的有機(jī)結(jié)合，前后銜接，推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)規(guī)模商用和車路云協(xié)同發(fā)展模式。

C-V2X路側(cè)RSU覆蓋率和車載OBU滲透率決定了應(yīng)用效果和用戶體驗(yàn)，建議著力加強(qiáng)部署，如圖5所示。一方面，需要在單個(gè)城市或某個(gè)區(qū)的全域提升路側(cè)RSU和智能設(shè)備覆蓋率，主要是在區(qū)域所有交通路口、部分危險(xiǎn)路段及高速公路路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施改造；另一方面，加速提升智能車載OBU滲透率。借鑒移動(dòng)通信業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)律，當(dāng)C-V2X車載OBU達(dá)成一定規(guī)模滲透率（15%）后，C-V2X市場(chǎng)化進(jìn)程能自然啟動(dòng)并加速。目前我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車（L1/L2）量產(chǎn)新車型占比已達(dá)40%左右，出臺(tái)政策鼓勵(lì)該類量產(chǎn)新車前裝C-V2X OBU實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)ADAS功能，鼓勵(lì)車企在示范區(qū)和先導(dǎo)區(qū)內(nèi)積極推廣前裝C-V2X的汽車落地。實(shí)行營運(yùn)車輛后裝OBU加速滲透，地方政府可給予一定政策扶持或補(bǔ)貼支持。

圖5 推進(jìn)兩率，逐步實(shí)現(xiàn)從“智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛”到“智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛”

結(jié)合目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范區(qū)及先導(dǎo)區(qū)、雙智城市應(yīng)用，促進(jìn)感知、計(jì)算、通信、應(yīng)用、服務(wù)等車路協(xié)同解決方案的迭代升級(jí)和優(yōu)化，最終將成功經(jīng)驗(yàn)在全國進(jìn)行大規(guī)模推廣部署。

（3）跨界合作，分場(chǎng)景、分階段推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化制定和推廣工作

車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用涉及汽車、交通甚至城市管理等，需要高度重視跨界合作制定涉及智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能交通等應(yīng)用類標(biāo)準(zhǔn)，包括近程數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)程信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等。另外，需要根據(jù)應(yīng)用發(fā)展分階段制定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（如L1/L2的智能網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛、L4/L5無人駕駛）。而現(xiàn)階段重點(diǎn)是找到有行業(yè)痛點(diǎn)的場(chǎng)景應(yīng)用，跨界協(xié)力做精做細(xì)，打磨完善應(yīng)用，做到場(chǎng)景打通，使得消費(fèi)者有感知。典型場(chǎng)景例如網(wǎng)聯(lián)AEB、網(wǎng)聯(lián)ACC、紅綠燈啟停等。

5 結(jié)束語

依托5G+C-V2X發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車與無人駕駛是我國汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，也是交通行業(yè)變革的必然要求。2021年的第698次香山科學(xué)會(huì)議上曾指出：“車路協(xié)同自動(dòng)駕駛可望成為我國繼高鐵之后，實(shí)現(xiàn)由交通大國走向交通強(qiáng)國的又一張新名片”。

雖然“車路云”協(xié)同發(fā)展模式是一個(gè)龐大且復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，但要抓住汽車和交通產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵時(shí)間窗口。當(dāng)前推進(jìn)車路協(xié)同建設(shè)應(yīng)該像推進(jìn)高速公路和高速鐵路的適度超前建設(shè)一樣，將有力支撐我國汽車產(chǎn)業(yè)和智慧城市變革，同時(shí)形成智能網(wǎng)聯(lián)汽車與新能源汽車相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展，提升全球競(jìng)爭(zhēng)力，從而支撐實(shí)現(xiàn)汽車強(qiáng)國和交通強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)。