蜂窝车联网（C-V2X）技术与产业发展态势
文章来源：新能源汽车百年
发布时间：2022-03-28
车联网（V2X）是实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和网络等全方位连接和通信的新一代信息通信技术。
随着汽车保有量的增加，道路安全、城市拥堵等问题日益严重，政府管理部门、交通行业、汽车行业一直在探索解决之道。车联网技术融合了信息通信技术、人工智能技术、车辆控制技术，是多学科交叉的产物。美、欧、亚等国家和地区高度重视车联网产业发展，均将车联网产业作为战略制高点，通过制定国家政策或通过立法推动产业发展。
车联网（V2X）是实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和网络等全方位连接和通信的新一代信息通信技术。涵盖了车与车之间（V2V）、车与路之间（V2I）、车与人之间（V2P）、车与网络之间（V2N）等的通信，具有低延时、高可靠的特点。通过V2X将“人、车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起，一方面能够获取更为丰富的感知信息，促进自动驾驶技术发展；另一方面通过构建智慧交通系统，提升交通效率、提高驾驶安全、降低事故发生率、改善交通、减少污染等。
目前我国已将车联网产业上升到国家战略高度，产业政策持续利好。车联网技术标准体系已经从国家标准层面完成顶层设计。我国车联网产业化进程逐步加快，围绕LTE-V2X形成包括通信芯片、通信模组、终端设备、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等较为完整的产业链生态。为推动C-V2X产业尽快落地，包括工业和信息化部、交通运输部、公安部等积极与地方政府合作，在全国各地先后支持建设16个智能网联汽车测试示范区。
C-V2X应用可分为近期和中远期两大阶段。近期通过车车协同、车路协同实现辅助驾驶，提高驾驶安全，提升交通效率；以及特定场景的中低速无人驾驶，提高生产效率，降低成本。中长期将结合人工智能、大数据等新技术，融合雷达、视频感知等技术，通过车联网实现从单车智能到网联智能，最终实现完全自动驾驶。
美国政府高度重视智能交通和智能网联汽车产业发展，目前已明确将汽车智能化、网联化作为两大核心战略。美国目前有将近50个DSRC车联网示范项目，各个示范项目的道路长度从几英里到几百英里不等，主要选取典型的V2V、V2I、V2P用例进行示范应用。美国约有35万个交叉路口，部署约5315套RSU，分布在26个州，覆盖超过美国50%的州。车载终端方面，部署了大约18000套车载终端OBU（前装+后装）。
欧盟委员会通过建立合作式智能交通系统平台（C-ITS platform）推进欧盟国家的车联网部署，共同制定和分享技术规范，并进行跨站点的互操作测试验证。欧洲车联网产业推进起步较早，在不同国家和城市开展实际道路的部署和验证项目。
日本政府重视自动驾驶汽车和车联网的发展，于2016年发布高速公路自动驾驶的实施路线报告书，明确期望于2020年在部分地区实现自动驾驶功能。日本工业界积极推进车联网产业进展，在技术评估、测试等方面已经形成跨行业合作的态势。
韩国制定长期车联网发展规划，其目标是在全国范围内实现智能道路交通系统，通过连接车、路和人，实现高度自动化和交通资源利用最大化，至2040年实现零交通事故。
新加坡制定2022“新城”计划，规划在2022年在全国范围内进行自动驾驶的部署，成为全球第一个实现自动驾驶的国家。
在C-V2X快速发展的形势下，5GAA在2019年组织了两次C-V2X相关的互操作测试，即多厂商互联互通测试（2019年4月，德国；2019年12月，西班牙）。
5G汽车联盟（5GAA）于2016年9月成立，由欧美主流车企、全球主流电信运营商及通信芯片厂商发起，致力于推动C-V2X技术在全球的产业化落地（现阶段为LTE-V2X）。
该联盟成员覆盖全球主要车企、电信运营商、芯片供应商、汽车电子企业、电信设备商及信息服务企业等，目前已达130余家。
随着车联网产业化推进，产业链上下游企业纷纷进入该领域，呈现出北美信息技术引领、初创企业众多，欧洲技术实力突出、企业加速转型，中国企业异军突起，亚洲市场优势明显，发展潜力巨大的全球车联网产业布局态势，全球范围已经形成较为完整的车联网产业链。
我国在车联网相关的政策规划、标准制定、技术研发、产业落地方面均已进行全方位布局和推进，并取得阶段性成果。
中国政府已将车联网提升到国家战略高度，国务院及相关部委对车联网产业升级和业务创新进行了顶层设计、战略布局和发展规划，并形成系统的组织保障和工作体系。
C-V2X应用涉及到汽车、交通、通信、信息服务等多个行业领域，相关标准组织和产业联盟已经形成，如：中国通信标准化协会（CCSA）、全国智能运输系统标准化技术委员会（TC/ITS）、全国道路交通管理标准化技术委员会、中国智能交通产业联盟（C-ITS）、车载信息服务产业应用联盟（TIAA）、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…
C-V2X产业链从狭义上来说主要包括通信芯片、通信模组、终端与设备、整车制造、测试认证以及运营服务等环节。
目前，我国车联网产业化进程逐步加快，产业链上下游企业已经围绕LTE-V2X形成包括通信芯片、通信模组、终端设备、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等为主导的完整产业链生态。
在产业化方面，中国LTE-V2X产业走在了世界前列，2018年、2019年、2020年举办的“三跨”、“四跨”和“新四跨”三次大型车联网互联互通测试活动，表明了我国具备了实现LTE-V2X相关技术商业化的基础。
“新四跨”在跨整车、跨通信终端、跨芯片模组、跨安全平台互联互通应用示范的基础上，部署了更贴近实际、更面向商业化应用的连续场景，并增加高精度地图和高精度定位。本次活动重点验证了车联网C-V2X规模化运行能力，充分验证了C-V2X技术在真实环境下的通信性能；同时，针对车联网应用中安全机制、地理坐标使用等进行了探索，并进行了多厂家的综合测试，为后续规模商用提供了重要的技术依据。
中国正在走出一条与发达国家不一样的发展智能交通和自动驾驶的发展模式，即基于C-V2X的“聪明的车+智慧的路”的车路协同发展模式，支撑我国汽车产业和交通行业的变革，并将培育智慧路网运营商、出行服务提供商等新业态、新商业模式。
不同于电子消费类产品，汽车工业对技术和产品的可靠性、产业链稳定性有着极高的要求，因此有着自身独有的产品更新速度和更长生命周期。对于车联网产业也是如此，其服务于汽车工业和交通行业，不能拿IT技术的迭代速度来进行比较，车路协同的车联网技术，涉及到人命关天的大事，产业界需要经过长期有规模的测试和验证，才能确定规模商用的可行性。
第一阶段是在城市道路和高速公路，针对乘用车和营运车辆，实现辅助驾驶安全、提高交通效率，由LTE-V2X和4G蜂窝支持。
第二阶段是在封闭/半封闭的特定区域、特定场景，针对商用车的中低速自动驾驶，例如用于机场、工厂、码头、停车场的无人物流车、无人清扫车、无人摆渡车以及用于城市特定道路的Robot Taxi，由LTE-V2X和5GeMBB支持。
第三阶段是全天候、全场景的无人驾驶及高速公路车辆编队行驶，需要NR-V2X和5G eMBB的支持才能实现。这一阶段面临着需要与有人驾驶车辆、行人等并存以及应对中国的特殊交通环境等挑战。因此，更高级的自动驾驶还将需要我国的政策法规、交通管理和产业监督等方面的变革才能实现，需要长时间的跨界磨合、联合测试，达成共识。
可见，车联网是一个跨界工程应用，即跨汽车、交通、公安、通信等行业，在推进过程中存在一定困难。
态势一：C-V2X具有清晰的演进路线，NR-V2X标准已经完成阶段性工作
C-V2X作为基于蜂窝移动通信系统，虽然最初由LTE系统发展而来，但从技术根源上仍具有清晰的平滑演进路线。C-V2X的第一阶段LTE-V2X支持基本道路安全业务及更高级的V2X业务（如半自动驾驶），而基于新空口的NR-V2X则通过更先进的技术支持自动驾驶及未来车联网需求。C-V2X两个阶段的技术互为补充，长期并存，共同支持丰富的车联网业务应用。
态势二：移动边缘计算（MEC）等新的技术将与车联网应用紧密结合，更好支持未来出行体验
车联网业务中有关驾驶安全类业务的主要特征是低时延、高可靠。在时延需求上，辅助驾驶要求20-100ms，而自动驾驶要求时延低至3ms。MEC是在现有移动网络中实现低时延业务的使能技术之一，可以提供对C-V2X基础通信能力的支持，实现数据融合和业务协同，降低时延，减少网络拥塞。
MEC还可以对C-V2X的其他前瞻性应用场景提供支持。例如交叉路口信号灯控制参数优化、车辆拥堵场景的分析与识别、区域内高精度地图的实时加载、区域内自动驾驶车辆的调度、交通流合流场景、突发恶劣环境预警、优先车辆通行、大范围协调调度、车辆违章预警、危险驾驶提醒、高速服务区、大车“See through”等场景。
态势三：5G网络新技术，如SDN、NFV、网络切片等将在车联网应用中发挥重要作用
未来车辆在进行自动驾驶与车联网通信的过程中，需要进行海量、实时的数据交互。自动驾驶汽车和车联网通信的实现还需要网络实时传输汽车导航信息、位置信息以及汽车各个传感器的数据到云端或其他车辆终端，需要更高的网络带宽和更低的网络延时。相对于4G网络，5G网络系统的关键能力指标都有很大提升，5G的网络切片和边缘计算可以为车联网业务按需提供计算资源、存储资源和网络资源。
态势四：智能网联汽车整体技术不断发展，网联既服务智能化，也独立自身发展
网联技术，一方面发挥在V2N车云通信，通过云端能力，为车辆提供高清地图、实时路况、OTA升级、共享车辆管理等各种网联服务，包括在自动驾驶测试阶段，都是必不可少的网联应用场景；另一方面，在车辆驾驶控制领域，D2D、URLLC等网联技术将不断发挥感知、意图协调的作用，以V2V、V2I、V2P、V2N的形式补充并增强车辆的感知能力，为各等级自动驾驶提供支持。
态势五：车联网通信发挥的作用，从提升交通效率和辅助驾驶安全，最终发展到自动驾驶
自动驾驶是未来汽车的终极发展目标。但由于技术的发展规律，会经历不同的发展阶段。车联网通信在这一发展过程中将发挥重要作用，当前单车自动驾驶主要基于现有传感器技术，如雷达、摄像头等。现有传感器仍然存在距离、成本、LOS限制、恶劣天气等重要缺陷，且成本奇高，而网联恰好可以在这些方面很好地发挥互补作用，提升驾驶安全。
为自动驾驶提供更加稳定、高速、低时延高可靠服务，使得网联式自动驾驶成为未来重要发展方向。
态势一：LTE-V2X于2020年开始规模商业部署
结合目前LTE-V2X产业发展，可看到车联网产业链的各个环节都在为C-V2X商用部署做积极准备并取得了长足的进展，包括芯片厂商、模组厂商、车厂等。5GAA通过对多家成员调研，形成新的C-V2X规模部署的时间表。
可以看到继2020年C-V2X第一阶段LTE-V2X部署应用，未来3-4年是一个发展阶段。同时，针对增强安全应用和自动驾驶，业界预计将于2024-2027年开始商用部署。
态势二：基于蜂窝网络覆盖基础和通信产业的发展基础，车联网应用可快速普及
目前全球蜂窝网络人口覆盖率已达90%以上，广泛的移动网络覆盖意味着良好的基础设施建设条件，包括光纤、供电、站址选择等，在车联网部署过程中可以最大程度复用基础设施，可有效减少投资。
态势三：车和路协同发展，车联网在实现“聪明的车、智慧的路、智能的云”美好愿景中将起到关键使能的作用
车联网技术与车、路、云的深入结合，将走出“聪明的车、智慧的路、智能的云”融合发展的道路，支撑智能交通和自动驾驶应用的演进。车联网技术使得车、路、云之间的信息交互更加便捷、高效，从而实现车路协同感知、决策和控制，弥补单车信息感知、分析决策上的不足，提供超视距范围、面向多种出行场景、全局视角的信息感知、决策配置。车路协同发展，从而实现安全、快捷、高效、节能的出行服务。
从车车协同、车路协同实现路径角度，基于通信发展规律，通信技术的应用和部署都需要额外重视用户渗透率的问题。提升RSU覆盖和OBU渗透率是保证车联网用户体验的重要方面。
共享出行将全面推动智能汽车产业和交通出行行业变革，改变消费者的汽车拥有模式，重构汽车产业链和价值链，让出行向服务演变。共享出行将为新能源汽车和智能网联汽车快速普及提供强大动力。
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根据相关预测，2030年数字出行服务的市场估值将达2.2万亿美元，全球4-5级自动驾驶汽车将达到8000万辆左右，中国为3300万辆左右。
天下大势，浩浩荡荡。虽然车联网从技术到工程落地还存在诸多难题，如：C-V2X车载模块渗透率低、前期V2X设施建设及改造难、网络安全形势严峻等，但汽车、交通等行业正在经历深刻变革，在不久的将来，我们一定会开着聪明的车行驶在智慧的路上。
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