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一文带你看透C-V2X行业现状、产业化部署与演进路线

作者:李安琪
2020/03/29 17:39

一文带你看透C-V2X行业现状、产业化部署与演进路线

无论是“新基建”概念中的5G基建、《智能汽车创新发展战略》的出台,还是国内自动驾驶分级标准的发布,都预示着车联网行业即将迎来高光时刻。

经过几年的发展,国内的车联网产业链雏形渐显,链条上的玩家也都在着手研发与加强技术储备。当下的车联网产业呈现出什么样的势态,产业未来如何演进?

对于这个问题,2019年10月发布的一份《C-V2X 产业化路径及时间表研究》就很好地梳理了国内车联网产业的发展现状。

这份白皮书由中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)、 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能交通产业联盟(C-ITS)、中国智慧交 通管理产业联盟(CTMA)四家单位联编制。

由国汽智联、中国信通院、清华、北航、华为、大唐、高通、一汽、东风、长安、北汽、上汽、广汽、通用、福特、长城、吉利、奥迪、宝马、中兴、移动、电信、联通、东软、诺基亚贝尔、百度、阿里巴巴、星云互联、金溢、易华录、千方科技、滴滴、首发集团、北京速通科技、启迪云控、奇虎 360 等参与单位共同执笔编写。

借着近日多条新规出炉的契机,雷锋网新智驾对《C-V2X 产业化路径及时间表研究》白皮书进行了重点提炼并做分享。


一、C-V2X概述

简单来说,V2X(Vehicle to Everything)是车与外界进行信息交换的一种通信方式。主要包括车与车之间、汽车与行人、汽车与道路基础设施、以及车辆与云端之间的通信。

(新智驾注:V2X在技术层面主要包括DSRC专用短距离通信技术,与C-V2X以蜂窝通信为基础的技术两种。国内一般使用的是后者。)

C-V2X是基于 3GPP 全球统一标准的通信技术,包含 LTE-V2X、5G-V2X 及后续演进。(新智驾注:目前国内车联网处于 LTE-V2X 向 5G-V2X 演进的状态。)

1、C-V2X 产业架构组成

C-V2X 的产业架构由三个部分组成: C-V2X 产业链、产业支撑及产业推进构成。

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 C-V2X 产业架构图  图片来源:《C-V2X 产业化路径及时间表研究》

根据上图,一个完整的 C-V2X 产业作业链条就是:通信芯片厂商提供 C-V2X 芯片,由模组终端厂商集成通信模组,研发出相应的车端、路端与通信基站产品;然后整车端与智能道路端集成 C-V2X 终端产品,通过各自的数据感知、分析能力进行车路协同;最后从局部的技术测试验证,逐渐发展出成熟的 C-V2X 运营与服务。

在产业发展前期,科研所、标准组织等机构不断推进技术与标准,助力 C-V2X 产业成熟;中后期产业逐渐通过规模部署、助力实现智能交通。

2、C-V2X 产业化的意义

3、车联网能力分级

与自动驾驶的分级一样,根据车辆提供交互信息、参与协同控制的程度,C-V2X也可以分为网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制三个等级。预计我国 C-V2X 产业化应用在 2025 年趋于成熟。 

一文带你看透C-V2X行业现状、产业化部署与演进路线

 图片来源:《C-V2X 产业化路径及时间表研究》


二、C-V2X国内发展现状

1、应用场景篇

(1) C-V2X 有哪些应用场景?

基于 C-V2X 的应用场景可划分为三大类:交通安全类、交通效率类、和信息服务类。

(2) C-V2X的基础业务场景与增强业务场景

如果按照当下技术成熟度、应用价值以及可实现性准则,可以定义17个 C-V2X基础业务场景。

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 图片来源:《C-V2X 产业化路径及时间表研究》

目前产业界正逐步提出并对以下增强的业务场景进行定义、研究和应用探索。 

(3) C-V2X 应用标准

目前,各行业协会和标准化组织针对 C-V2X 的基础应用场景定义了较为完善的标准,但这些标准尚未进行大规模测试,技术成熟度仍有待验证。而针对增强业务场景的标准尚在研究阶段,还需各行业共同协作制定。

此外,C-V2X 产业化应用场景尚未达成共识,还需汽车、交通、公安和通信等行业共同协作,明确各行业需求及发展规划,综合考虑 C-V2X 的技术成熟度、部署可行性、实施迫切性,选择行业亟需场景首先进行产业化部署。

2、C-V2X 通信标准/频谱篇

C-V2X 标准主要分为各个层(包括消息层、网络层和接入层)的协议规范、安全标准以及对应的技术要求规范。

目前国内的 C-V2X 标准已经覆盖了接入层、网络层、消息层和安全等核心技术,标准体系已初步形成,还需要将正在进行的相关标准工作尽快完成。

进一步地,还需要在C-V2X 应用功能安全、C-V2X 与 ADAS 系统融合相关标准方面开展研究工作。与此同时,积极开展下一阶段针对更高级别应用的相关技术研究,制定相关标准。

3、终端篇

(1)车载终端

从产业架构的角度来看,车载终端主要包括通信芯片、通信模组、终端设备、V2X协议栈及 V2X 应用软件。

总而言之,目前 13 家国内车企联手华为共同发布了 C-V2X 产业落地时间计划,2020 年至 2021 年为中国 C-V2X 产业落地的时间,整个终端产业链进入了高速发展通道。

但白皮书认为,在整条产业链落地的过程中还是需要排除一定的阻碍。首先确定标准终稿,这样才能有据可依,其次落实安全芯片才能使得终端能够安全的接入 V2X网络,确立测试认证主体和流程才能使产业能够尽快落地

(2)路侧设施

路侧设施主要包括 V2X 系统所定义的路侧单元(RSU)、感知单元和计算决策单元。路侧设施可以与道路子系统中的电子交管设施、中心子系统、车辆子系统和个人子系统进行数据交互。

同车载终端相似,路侧终端产业链的上下游参与者也十分丰富,目前支持 C-V2X 的路侧设施产品正在走向成熟。接下来关键也是要加快路侧 C-V2X 芯片和模组的量产,推动车厂和相关道路基础设施安装 C-V2X 模组。

4、C-V2X安全篇

根据白皮书,涉及 C-V2X 的安全包括通信安全、业务应用安全、设备安全、车内系统、智能道路系统安全和数据安全。

除此之外,还可能存在触犯法律的利用 V2X 对智能汽车和智能道路的恶意攻击行为。

目前在V2X 安全通信标准方面,标准化组织已针对 V2X 安全制定相关标准。

安全解决方案方面,IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟联合整车、通信设备、高校科研机构等多家企事业单位,建立完整的 V2X通信安全技术解决方案,同时完善安全标准体系,构建“终端—CA 平台—整车”的安全解决方案,并建设应用验证环境。

至于安全认证平台方面,目前大唐、国汽智联已建成针对 V2X 通信的安全认证平台,可实现对 V2X 消息的签名认证,相关设备厂商已经开始研发与之匹配的 V2X 安全通信终端。2019 年 10 月,“四跨”(跨模组、跨终端、跨车企、跨 CA 安全认证)活动就展示了 V2X 安全通信方案。

5、数据平台篇

随着车联网的快速发展,针对 C-V2X 的数据平台搭建不可或缺。数据平台可以汇聚多源数据,将V2I/V2V/V2P 等各类应用数据进行深入分析、挖掘,提取关键信息,作出决策,并将决策指令及时推送到车载单元和路侧单元,为 C-V2X 系统高效运行提供必要支撑。

此外,C-V2X 数据平台能够实现对接入网络的所有路侧设施、感知设备和智能网联汽车的监管,从全局角度掌握整体车、路运行态势,及时发现异常行为并可提前预警。

目前,车联网数据平台可以分为:

总地来说,当前车联网数据平台的搭建依托于智能交通及智能网联测试示范区、行业部门、企业建设,为车路协同系统提供服务,实现设施设备的全局管控和运行态势监测。

6、测试验证篇

随着中国 C-V2X 标准的日趋完善,加速标准落地显得尤为重要。目前全国多地积极开展 C-V2X 实验室及外场测试验证工作,并逐步推广商用,测试覆盖园区、开放道路、高速公路等多种环境。

目前,国内有很多厂商和机构都在致力于 C-V2X 技术的研究和推广工作,但 C-V2X 相关测试标准和规范仍在建立和完善中,跨行业的测试认证体系仍需要协同,各个厂商和机的构测试方式和标准不统一。C-V2X 测试验证规范、测试认证体系的建立有待完善和统一,并推动大规模外场测试,支撑 C-V2X 产业化落地。

7、应用示范篇

据不完全统计,目前全国已经超过 30 个测试示范区,其中包括上海、北京-河北、重庆、无锡(先导区)、杭州-桐乡、浙江、武汉、长春、广州、长沙等 16 个国家级示范区,涵盖无人驾驶和 V2X 测试场景建设、LTE-V2X/5G车联网应用、智慧交通技术应用等功能,提供涉及安全、效率、信息服务、新能源汽车应用以及通信能力等的测试内容。

2019 年 5 月,工信部批复支持创建江苏(无锡)车联网先导区。

在工业和信息化部、交通运输部等多部门积极推动下,目前已形成部省合作示范区建设模式。示范区功能逐步丰富,从最初以测试为主,逐步发展到多应用场景示范;从示范点、示范区建设向综合性、城市级车联网先导区建设转变。

 

三、C-V2X 如何实现产业化部署与技术演进?

目前国内 C-V2X 产业发展尚处于起步阶段,在现有 C-V2X 技术标准基本完成、产品日趋成熟的基础上,为加快促进 C-V2X 实现商业化部署应用,仍需要汽车、信息通信、交通等行业能够加强协同,政府、行业组织和企业加强联系,共同解决大规模测试验证、安全认证等众多技术问题,以及车辆和交通基础设施部署、数据平台搭建等产业化推进问题。

1、应用场景的产业化选择

在 C-V2X 应用场景的产业化路径制定过程中,应以行业需求为导向,面向出行、交通和交管等多个行业需求,结合智能驾驶与车路协同技术的发展趋势,分析具体应用场景的不同阶段发展路径,结合 C-V2X 技术的发展成熟度,分析应用场景的经济性、不可替代性,合理制定应用场景的部署计划。

首先以提高交通安全为首要准则,分析目前交通事故中哪些是可以通过 C-V2X 技术有效避免的;其次考虑交通效率,分析 C-V2X 技术在哪些交通运行场景中可有效提高交通效率。

从具体在部署模式来看,有V2V(由所有车辆安装V2X终端入手)和V2I(由政府主导建设智能路侧系统入手)两种部署模式。针对我国的实际情况而言, V2I 为主作为 V2X 产业化的切入点,是一条中国特色的有效的途径。

2、通信产业化路径

车联网产业化的最终目标是,支持 LTE-V2X 通信技术的通信设备实现量产,满足车载和路侧通信设备的规模化商用需求。其中车载通信设备需满足车规级要求,路侧通信设备需具备与现有道路基础设施建立连接的能力。

针对支持 LTE-V2X 通信技术的通信设备在研发、测试、示范、商用阶段的经验和教训进行总结,加快 5G-V2X 的产业化进程。

目前,国内的 C-V2X 通信设备实现产业化目标仍存在如下差距:

因此在实现路径上,首先要推动 C-V2X 安全标准制定和测试工作,协调各相关行业协同部署;

然后组织大规模测试,切实解决大规模测试中暴露的问题;

同时与道路基础设施的主管部门协调沟通,在避免重复建设的条件下,满足车路协同的需求;

最后,适时启动 5G-V2X 标准制定工作,研制支持 5G-V2X 的多模终端,开展相关测试。

3、车载终端产业化路径

车载终端的产业化目标是,提高 C-V2X 车载终端的搭载率,逐步实现 C-V2X 的普及化,提高交通出行效率, 提升行驶安全,提供多元信息服务。

推动 C-V2X 技术与自动驾驶技术的融合,利用 C-V2X 技术为智能驾驶提供辅助信息、扩展单车传感器的感知范围,实现“人-车-路-云”协同感知。并逐步探索车路协同决策能力的实现,推动自动驾驶技术发展。

目前,国内的 C-V2X 车载终端实现产业化目标仍存在如下差距:

实现路径:提高车辆前装率,照首先在少量前装车进行商用示范,到在中、高端车型上正式商用,到全面前装搭载的步骤,分步推进 C-V2X 的前装。同时提车载产品在车辆的后装率

4、路侧设施产业路径

车联网在路侧端的产业化目标是,分阶段、分区域推进 C-V2X 道路基础设施建设、部署工作,促进交通基础设施(信 号灯、标志、标线等)的数字化升级,制定与 C-V2X 设备之间互联的设备和系统的接口规范。

统一通信接口和协议,实现道路设施与智能汽车、运营服务提供商、交通、交管系统等信息互联,提供多元化的应用场景,确定可行的商业运营模式。

目前,国内的 C-V2X 路侧设施实现产业化目标仍存在如下差距:

从实现路径上看,需要加快智能路侧设备研发与测试;推进智能化道路基础设施建设;制定相关标准体系;选取有条件城市、道路开展试点工作;探索车联网运营模式,推动车联网生态发展。

5、C-V2X安全保障的产业化路径

从产业角度来看,C-V2X安全保障需要建立完善的 C-V2X 安全认证鉴权体系,推动量产具备安全功能的 C-V2X 设备,支持中国车企量产 C-V2X 车型。

同时还要建立完善的 C-V2X 安全检测认证机制及平台,促进研发、生产适用于 C-V2X 的国密安全芯片,提高安全防护技术水平,保障车联网产业健康发展。

目前国内的 C-V2X 安全保障实现产业化目标仍存在如下差距:

因此,首先要加快 C-V2X 通信安全标准的制定工作,同时加强跨行业协调,确保 C-V2X 不同行业参与者采用统一的安全技术标准;

然后研发建立通信安全测试验证平台,开展 C-V2X 终端安全能力测试验证、身份认证管理平台的功能性能测试验证;

同时,构建 C-V2X 安全认证管理平台,明确 C-V2X 安全证书管理主体,建立协同统一的安全认证管理平台。

此外,确保 C-V2X 安全系统采用国家密码管理局批准的国密算法,数字证书应符合国家标准或者行业标准的技术要求,促进国密产业链发展

6、数据平台产业化

目前国内 C-V2X的数据平台在产业化上存在以下问题:

因此,从产业实现的角度上,需要制定数据平台相关接口标准、通信标准

构建 C-V2X 数据平台体系架构,逐步建成“中心—区域—边缘—终端”多级数据平台,实现“人—车—路—云”动态多源异构信息融合,提高数据平台的数据分析、决策能力,提供多元化信息服务。

此外,还要促进 C-V2X 数据平台与其他行业、部门数据平台间的互联互通,推进综合共享数据平台的建设,为 C-V2X 应用提供综合、全面的服务支持。

7、测试认证产业化

目前国内 C-V2X的测试认证在产业化上存在以下问题:

要实现测试认证的产业化,首先要加速制定 C-V2X 缺失的标准,重点包括安全、最小性能要求、测试认证等;

其次是建立 C-V2X 测试认证体系,明确测试内容、测试标准及测试所需环境。

此外还要组织相关企业单位、科研院所等,依托各示范区、先导区开展大规模外场测试,为产业化提供支撑。

一文带你看透C-V2X行业现状、产业化部署与演进路线

总地来看,白皮书认为,未来车联网的发展将会面临三个阶段。

2019-2021 年为 C-V2X 产业化部署导入期。在这一阶段,C-V2X 通信设备、安全保障、数据平台、测试认证方面可基本满足 C-V2X 产业化初期部署需求。同时,在国家和联网示范区、先导区及部分特定园区部署路侧设施,形成示范应用,车企逐步在新车前装 C-V2X 设备,鼓励后装 C-V2X 设备,车、路部署相辅相成,形成良性循环,C-V2X生态环境逐步建立,探索商业化运营模式。

2022-2025 年为 C-V2X 产业化部署发展期。根据前期示范区、先导区建设经验,形成可推广的商业化运营模式,在全国典型城市和道路进行推广部署,并开展应用。

2025 年以后为 C-V2X 产业高速发展期。逐步实现 C-V2X 全国覆盖,建成全国范围内的多级数据平台,跨行业数据实现互联互通,提供多元化出行服务。

(雷锋网)

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