车联网LTE-V2X 与5G-V2X(NR)对比分析

李新洲

(中国信息通信研究院技术与标准研究所,北京100191)

摘要:车联网产业涉及汽车㊁电子㊁通信㊁交通等多个领域,近年来国内国外高度重视车联网,分别采用不同的技术手段推动车联网产业的发展㊂随着我国5G技术的逐渐成熟,针对车联网技术路径的选择也产生了分歧㊂从产业发展㊁应用场景㊁基建设施投入和支持等方面对车联网两种技术路径进行了对比分析,并对当前的产业发展方向提出了意见及建议㊂

关键词:车联网;LTE⁃V2X;5G⁃V2X(NR)

1　引言

车联网是汽车㊁电子㊁通信㊁交通等领域深度交叉融合的新型产业形态[1⁃2]㊂其借助新一代信息通信技

术,实现车与人㊁车㊁路㊁云平台的全方位连接,提升汽车的网联化㊁智能化水平和自动驾驶能力,从而达到提高交通效率,改善驾乘体验的目的,同时可打造汽车和交通服务的新型产业生态㊂车用无线通信(Vehicle to Everything,V2X)技术作为车联网产业中的关键信息交互技术,主要用于实现车辆与人㊁车㊁路㊁云平台间的信息通信及协同控制㊂目前,用于V2X通信的主流技术为专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)技术和蜂窝车联网通信(Cellular Vehicle to Everything,C⁃V2X)技术㊂我国主导推动的是C⁃V2X技术,包括LTE⁃V2X(基于4G设计的车联网无线通信技术)和5G⁃V2X(NR)(基于5G 设计的车联网无线通信技术)㊂随着我国5G技术的不断发展成熟,人们对5G⁃V2X(NR)技术的应用愈发期待㊂那么,目前车联网产业该选择何种技术路径,本文从以下几个方面做出分析㊂

2　从产业发展角度看

LTE⁃V2X已经具备产业应用基础,而5G⁃V2X (NR)尚在标准形成过程中㊂2017年3月,第三代合作伙伴计划(the3rd Generation Partnership Project,3GPP)已完成LTE⁃V2X国际标准化工作,工业和信息化部㊁国家标准化管理委员会联合印发了‘国家车联网产业标准体系建设指南“系列文件,包括总体要求㊁智能网联汽车㊁信息通信㊁电子产品与服务及车辆智能管理等部分,提出通过强化标准化工作推动车联网产业健康可持续发展,促进自动驾驶等新技术㊁新业务加快发展㊂2018年11月,国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专项委员召开了第二次全体会议,期间,全国汽车标准化技术委员会(NTCAS)㊁全国智能运输系统标准化技术委员会(ITS标委会)㊁全国通信标准化技术委员会(SAC/ TC485)和全国道路交通管理标准化技术委员会(SAC/TC576)共同签署了‘关于加强汽车㊁智能交通㊁通信及交通管理C⁃V2X标准合作的框架协议“,四方同意将建立统筹协调的沟通交流机制,相互参与,共同开展标准研究制定,推动C⁃V2X等新一代通信技术在汽车领域㊁智能交通领域以及交通管理领域中的应用㊂而5G⁃V2X(NR)预计于2020年6月才能完成阶段性标准化㊂LTE⁃V2X及5G⁃V2X (NR)国际标准研究进展[3]如图1所示㊂

我国在LTE⁃V2X芯片模组和终端设备研发等方面也取得了积极进展,华为㊁大唐等多家企业均具备提供芯片模组和终端设备能力㊂2019年10月,IMT⁃2020(5G)推进组C⁃V2X工作组㊁中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)㊁中国汽车工程学会(China⁃

图1　3GPP LTE⁃V2X及5G⁃V2X(NR)标准研究进展

SAE)㊁上海国际汽车城(集团)有限公司在上海共同举办了C⁃V2X 四跨”应用示范活动,率先在国内实现 跨模组㊁跨终端㊁跨整车㊁跨安全平台”的C⁃V2X互联互通应用展示[4]㊂LTE⁃V2X已经具备了一定的商用基础条件㊂而5G⁃V2X(NR)主要设备企业均尚无产品计划,业界普遍认为3~5年后其产品才会逐渐成熟㊂3　从应用场景看

3GPP定义了27个车路协同应用场景[5],可以分为V2X的安全性服务和非安全性服务㊂安全服务类应用场景主要用于减少和避免交通事故的发生以及对生命和财产的保护;非安全类应用场景作为补充服务,主要用于提高交通效率和环境性能(见表1)㊂

表1　3GPP定义的典型车路协同应用场景

序号应用名称定义组织1前向碰撞预警3GPP 2失控预警3GPP 3紧急车辆预警3GPP 4车车通信场景下紧急制动预警3GPP 5协作式自适应巡航3GPP 6车路通信场景下紧急制动预警3GPP 7队列预警3GPP 8道路安全服务3GPP 9自动泊车系统3GPP 10错误行驶预警3GPP 11运营商控制的信息传输3GPP 12碰撞感知预警3GPP 13网络覆盖外的V2X3GPP 14基于路侧设备的道路安全服务3GPP 序号应用名称定义组织15交通流引导3GPP 16弯道速度预警3GPP 17行人碰撞预警3GPP 18弱势交通参与者碰撞预警3GPP 19基于用户设备类路侧单元的应用3GPP 20最低服务质量3GPP 21漫游接入3GPP 22通过人车警告信息实现的行人道路安全3GPP 23混合交通管理3GPP 24高精度定位3GPP 25通信信息保护3GPP 26服务信息公告3GPP 27远程诊断3GPP

　　LTE⁃V2X与5G⁃V2X(NR)将满足不同的业务场景需求㊂LTE⁃V2X位于5G⁃V2X(NR)前一个阶段,目前已经能够解决上述定义场景中的大部分基础安全预警和效率提升类应用需求,主要用于辅助驾驶㊂5G⁃V2X(NR)则主要是为了满足未来高等级自动驾驶应用场景需求,两者的业务能力的互补的,将长期共存㊂4　从基建设施投入角度看

两者关系与移动通信技术类似,例如,4G网络虽然已普遍应用,但过去的2G㊁3G手机仍可使用,通话㊁发短信等基础业务并不受影响㊂对于C⁃V2X技术也一样,LTE⁃V2X与5G⁃V2X(NR)后向兼容,现在装载LTE⁃V2X设备的车辆接收的信号,在未来装载5G⁃V2X(NR)设备的车辆上仍可照常接收㊂

而在基础设施投资问题上,全国范围看,LTE⁃V2X 基础设施建设主要包括城市区域㊁高速公路两大部分㊂城市区域方面,LTE⁃V2X基础设施建设投资主要包括交通路口路侧单元㊁部分特殊路段路侧单元部署;高速公路方面,LTE⁃V2X基础设施建设投资主要为沿高速公路部署路侧RSU,并补充建设部分数据传输线路㊂由此可以看出,投资主要分为路侧单元设备成本和工程建设费用,而路侧单元设备成本大约占据总投资的40%,工程建设费用大约占总投资的60%,待到未来LTE⁃V2X与5G⁃V2X(NR)共存时,LTE⁃V2X网络设施可以继续使用,工程建设大部分也可有效复用,仅需新增5G⁃V2X(NR)网络设施,因此现有投资不会浪费㊂

5　从支持角度看

近年来,我国充分发挥技术优势和制度优势,在国家制造强国建设领导小组下设立了车联网产业发展专委会,跨行业协调通信㊁汽车㊁交通㊁等领域共同推动产业发展,支持江苏无锡㊁天津西青等重点地区建设国家级车联网先导区,积极推动LTE⁃V2X车联网部署,取得了较好的成效㊂国家工业和信息化部还印发了车联网频段管理规定[6],规定了5905MHz~5925 MHz的20MHz带宽专门用于支持车联网行业发展,对全球有很大影响力㊂

国际上,产业界也高度关注我国车联网产业发展,并主动合作,美国联邦通讯委员会(FCC)一致同意将5.9GHz频段的75MHz频段重新分配,原本20年前划分给DSRC的75MHz带宽无线电频谱资源被一分为三,最下层的45MHz向全社会开放(也就是Wi⁃Fi),上层的20MHz给了C⁃V2X㊂欧洲对C⁃V2X的立场也发生了有利转变,LTE⁃V2X所代表的蜂窝车联网技术路线正逐步得到广泛认可㊂

6　车联网产业发展的建议

从以上几个方面分析可以看出,部署LTE⁃V2X的时机已经成熟,产业推广也已经时不我待,为了更好地推动车联网产业发展,还应做好以下几方面工作㊂一是应继续加快开展LTE⁃V2X规模部署,提升车联网基础设施覆盖率,充分调动企业积极性,推动车企提高新车的LTE⁃V2X装配率,加速产业化进程㊂二是应充分发挥国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专委会作用,加强跨行业㊁跨领域协同,推动解决LTE⁃V2X业务运营许可等关键问题㊂

三是应以国家车联网先导区为切入点,加快丰富应用场景,探索完善商业模式,促进车联网产业加快发展㊂同时,应更好地利用联盟等行业组织力量,积极组织开展5G⁃V2X(NR)标准研制及研发验证工作㊂

7　结束语

车联网产业正在向规模应用阶段逐步过渡,近期欧美关于蜂窝车联网的变化,也体现出欧美逐渐认识到蜂窝车联网的技术优势,希望通过调整促进本国蜂窝车联网产业发展㊂我国在蜂窝车联网领域已形成良好积累,在机制㊁市场潜力等方面具有优势,应抓住稍纵即逝的机遇期,大力推动我国车联网产业发展㊂相信随着我国5G技术的不断普及应用,车联网产业也将与5G技术协同发展㊂

参考文献

[1]中国信息通信研究院.车联网(2017)

[R],2017.

[2]工业和信息化部.车联网(智能网联汽车)产业发展行

动计划[R],2018.

[3]陈山枝,胡金玲,时岩,等.LTE⁃V2X车联网技术㊁标

准与应用[J].电信科学,2018,34(4):1⁃11. [4]吴东升.从 四跨”测试看车联网产业现状和趋势[J].

通信世界,2019,21(30):28⁃31.

[5]TR22.885⁃2017.Study on LTE support for Vehicle to

Everything(V2X)services[S].3GPP,2017. [6]工业和信息化部.车联网(智能网联汽车)直连通信使

用5905⁃5925MHz频段管理规定(暂行)[R],2018.作者简介:

李新洲　中国信息通信研究院技术与标准所,产业互联网研究部车联网标准化工程师,主要负责

车联网产业发展及相关研究

Comparative analysis of LTE⁃V2X and5G⁃V2X(NR)

LI Xinzhou

(Technology and Standards Research Institute,China Academy of Information and

Communications Technology,Beijing100191,China)

Abstract:V2X involves many fields such as automobile,electronics,communication,transportation,etc.In recent years,domestic and foreign countries attach great importance to V2X,and adopt different technical means to promote the development of V2X.With the gradual maturity of China’s5G technology,there are also differences in the route selection of V2X.This paper makes a comparative analysis of the two technological paths of V2X from the aspects of industrial development,application scenarios,infrastructure investment and policy support,and puts forward opinions and suggestions on the current direction of industrial development.

Key words:V2X;LTE⁃V2X;5G⁃V2X(NR)

(收稿日期:2020-05-25)