預(yù)期智能網(wǎng)聯(lián)車在未來十年還將迎來爆發(fā)增長，2025年可實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛汽車的商業(yè)化，5G將為車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶來躍進(jìn)式的產(chǎn)品和商業(yè)模式創(chuàng)新，具備巨大的市場潛力。本文對自動駕駛及關(guān)鍵技術(shù)的分類、主要應(yīng)用場景和運(yùn)營商V2X業(yè)務(wù)發(fā)展建議進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：自動駕駛 V2X C-V2X

1、引言

車聯(lián)網(wǎng)指借助新一代信息和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)、車與車、車與路、車與人、車與服務(wù)平臺的全方位網(wǎng)絡(luò)連接，提升汽車智能化水平和自動駕駛能力，構(gòu)建汽車和交通服務(wù)新業(yè)態(tài)，從而提高交通效率，改善汽車駕乘感受，為用戶提供智能、舒適、安全、節(jié)能、高效的綜合服務(wù)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車被認(rèn)為是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向和戰(zhàn)略制高點(diǎn)，近年工信部陸續(xù)印發(fā)《汽車行業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》、《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖》、智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系與產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)指南征求意見等；發(fā)改委印發(fā)《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》征求意見稿，從頂層設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)制定、試點(diǎn)示范區(qū)建設(shè)等方面積極推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展，而其關(guān)鍵技術(shù)V2X通信技術(shù)是其重要基石。

車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的繁榮與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)接入密切相關(guān)，預(yù)期未來十年還將迎來爆發(fā)增長。2025年，遠(yuǎn)程和短程通訊終端的整車裝備率增至80%，DA、PA車輛占有率保持穩(wěn)定，高度自主駕駛（HA）車輛市場占有率約10%-20%。，5G將為車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶來躍進(jìn)式的產(chǎn)品和商業(yè)模式創(chuàng)新，具備巨大的市場潛力。

2、自動駕駛概述

2.1 自動駕駛等級

自動駕駛并不是僅僅指無人駕駛，自動駕駛技術(shù)的發(fā)展分為不同層級，以美國汽車工程師學(xué)會（SAE）的標(biāo)準(zhǔn)劃分為例，可以把自動駕駛分為六個等級。

第0級：無自動化，由人類駕駛員全權(quán)操控汽車，可以得到警告或干預(yù)系統(tǒng)的輔助。這個等級為無自動駕駛輔助功能，完全是駕駛員控制。

第1級：駕駛支援，通過駕駛環(huán)境對方向盤和加減速中的一項操作提供駕駛支持，其他的駕駛動作由人類駕駛員進(jìn)行操作。

第2級：部分自動化，通過駕駛環(huán)境對方向盤和加減速中的多項操作提供駕駛支持，其他的駕駛動作都由人類駕駛員進(jìn)行操作。這個等級自動系統(tǒng)能夠完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，但駕駛員需要監(jiān)控駕駛環(huán)境，隨時接管。

第3級：有條件自動化，由無人駕駛系統(tǒng)完成所有的駕駛操作，根據(jù)系統(tǒng)要求，人類駕駛者提供適應(yīng)的應(yīng)答。由系統(tǒng)和駕駛員分享控制權(quán)，駕駛員可以在特定場景放棄主要控制權(quán)，在系統(tǒng)控制時，駕駛員需要觀察周圍情況，在系統(tǒng)退出的時候隨時接上。

第4級：高度自動化，由自動駕駛系統(tǒng)完成所有的駕駛操作。根據(jù)系統(tǒng)要求，人類駕駛者不一定需要對所有的系統(tǒng)請求作出應(yīng)答，限定道路和環(huán)境條件等。在大部分時間中系統(tǒng)可以替代駕駛員操縱，駕駛員無需觀察周圍環(huán)境，屬于有限自動駕駛輔助（高度自動駕駛）。

第5級：完全自動化：在所有人類駕駛者可以應(yīng)付的道路和環(huán)境條件下，均可以由自動駕駛系統(tǒng)自主完成所有的駕駛操作。為真正的無人駕駛，汽車完全實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

2.2 自動駕駛關(guān)鍵技術(shù)

自動駕駛的基本過程分為三部分：感知-＞認(rèn)知-＞執(zhí)行。首先通過傳感系統(tǒng)，代替人的視覺和聽覺感知，去搜集汽車周邊信息，常用的傳感器包括了攝像機(jī)、激活雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等等，目前兩種主流技術(shù)路線，一種是以特斯拉為代表的以攝像機(jī)為主導(dǎo)的多傳感器融合方案；另一種是以谷歌、百度為代表的以激光雷達(dá)為主導(dǎo)，其他傳感器為輔助的技術(shù)方案。然后具有人工智能特性的控制系統(tǒng)，根據(jù)駕駛員意圖、當(dāng)前車速度等狀態(tài)及外部情況，規(guī)劃駕駛指令、規(guī)劃行駛路徑，最后由執(zhí)行系統(tǒng)來執(zhí)行駕駛指令、控制車輛狀態(tài)。

自動駕駛涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括了V2X、高精度地圖、決策與規(guī)劃技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

V2X

自動駕駛的傳感系統(tǒng)需要通過搜集汽車周邊信息，然后做出決策（轉(zhuǎn)向、變道、加速、減速）。與現(xiàn)有的攝像頭視頻識別、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)類似，V2X是一種獲得其他車輛、行人行駛狀態(tài)的手段，V2X的優(yōu)勢在于獲得視距外汽車狀態(tài)的一種有效手段，和雷達(dá)、攝像頭視頻識別、傳感器共同組成了車輛對外界環(huán)境的信息獲取系統(tǒng)。而這些信息是自動駕駛汽車做出決策的重要依據(jù)。

高精地圖

高精地圖擁有精準(zhǔn)的車輛位置信息和豐富的道路元素數(shù)據(jù)信息，可以幫助汽車預(yù)知路面復(fù)雜信息，如坡度、曲率、航向等。和傳統(tǒng)相比具有更高的實(shí)時性。由于道路路面經(jīng)常發(fā)生變化，如道路整修、標(biāo)識線磨損或重漆、交通標(biāo)識改變等，這些改變都要及時反映在高精地圖上。高精地圖將更強(qiáng)調(diào)空間的三維模型以及精度，將精度從米級降到厘米級，必須非常精確的顯示路面上的每一個特征和狀況。

規(guī)劃決策

決策是無人駕駛體現(xiàn)智能性的核心的技術(shù)，相當(dāng)于自動駕駛汽車的大腦，它通過綜合分析環(huán)境感知系統(tǒng)提供的信息，及從高精度地圖路由尋址的結(jié)果，對當(dāng)前車輛進(jìn)行規(guī)劃（速度規(guī)劃、朝向規(guī)劃、加速度規(guī)劃等），并產(chǎn)生相應(yīng)的決策（跟車、換道、停車等)。規(guī)劃技術(shù)還需要考慮車輛的機(jī)械特性、動力學(xué)特性、運(yùn)動學(xué)特性。常用的決策技術(shù)有專家控制、隱馬爾科夫模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等。

3、車用無線通信技術(shù)（V2X）

3.1 V2X定義

車用無線通信技術(shù)（Vehicle to Everything ,V2X)是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術(shù)，其中V代表車輛，X代表任何與車交互信息的對象，當(dāng)前X主要包含車、人、交通路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)。V2X交互的信息模式包括：車與車之間（Vehicle to Vehicle,V2V）、車與路之間（Vehicle to Infrastructure ,V2I）、車與人之間（Vehicle to Pedestrian,V2P)、車與網(wǎng)絡(luò)之間（Vehicle to Network,V2N）的交互。

V2V技術(shù)允許車輛通過轉(zhuǎn)發(fā)自身及前方的實(shí)時信息來預(yù)防事故的發(fā)生，從而減少駕駛時間，最終實(shí)現(xiàn)改善交通環(huán)境，減少交通擁堵的目的。

V2I技術(shù)通過無線的方式幫助車輛和路側(cè)的交通設(shè)施實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，主要應(yīng)用包括交叉路口安全管理、車輛限速控制、電子收費(fèi)、運(yùn)輸安全管理，以及道路施工和限高警示等。這項技術(shù)會推動交通設(shè)施智能化，包括禁止駛?cè)霟魳?biāo)、天氣信息系統(tǒng)等交通設(shè)施都可進(jìn)化為通過多種算法可識別高風(fēng)險情況并自動采取警示措施的智能交通設(shè)施。

V2P技術(shù)則使得行人和騎車人通過智能手機(jī)成為V2X通信環(huán)境中的一個節(jié)點(diǎn)。它可以發(fā)送或接收警示信號，例如可以預(yù)先告知聯(lián)網(wǎng)信號燈自身是否需要延長過馬路的時間，也可以提示附近車輛前方路口有行人要過馬路，或者提示車輛相鄰車道有自行車在騎行。

3.2 V2X兩大產(chǎn)業(yè)化陣營

V2X產(chǎn)業(yè)分為DSRC和C-V2X兩個標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)陣營。在中國市場，因?yàn)楸旧碛肿鴵砣蜃畲蟮?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/9979/" target="_blank">4G LTE網(wǎng)絡(luò)和成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，并且對DSRC技術(shù)上沒有太多積累，考慮到規(guī)避專利風(fēng)險等因素，因此有分析認(rèn)為會向C-V2X傾斜。

DSRC（專用短程無線通信標(biāo)準(zhǔn)），以IEEE802.11p為基礎(chǔ)，V2V為其主要的應(yīng)用方式。DSRC最大的競爭籌碼是啟動早，早在1999年，美國聯(lián)邦通信委員會就在5.9 GHz區(qū)域?yàn)閂2X留出了75 MHz的帶寬，美國、歐洲等國家已提出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，經(jīng)過十多年的發(fā)展歷史，形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，并可以進(jìn)入商用。

C-V2X，C是蜂窩（Cellular），是基于4G/5G等蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的車用無線通信技術(shù)，包含LTE-V2X和5G-V2X，從技術(shù)演進(jìn)角度講，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演進(jìn)。C-V2X 是移動通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的推進(jìn)下開始啟動，目前正處于標(biāo)準(zhǔn)制定的關(guān)鍵階段，并在2017年制定了第一版的標(biāo)準(zhǔn)，形成以華為、高通等通信產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、電信運(yùn)營商和汽車企業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)陣營。

3.3 V2X典型應(yīng)用場景

V2X目前主要覆蓋3大典型應(yīng)用場景：交通主動安全、交通效率和信息服務(wù)，并且向支持實(shí)現(xiàn)自動駕駛應(yīng)用演進(jìn)。在未來移動通信論壇和車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟，共同發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車基本應(yīng)用白皮書》中定義了72種智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用場景，其中基本應(yīng)用場景包括了以下：

交通主動安全：前向碰撞預(yù)警、左轉(zhuǎn)輔助/告警、匯入主路輔助/碰撞告警、交叉路口碰撞告警（有信號燈/無信號燈/非視距等，存在路邊單元）、交叉路口碰撞告警（有信號燈/無信號燈/非視距等，不存在路邊單元）、超車輔助/逆向超車提醒/借道超車、盲區(qū)告警/換道輔助、緊急制動預(yù)警（緊急電子剎車燈）、車輛安全功能失控告警、異常車輛告警（包含前方靜止/慢速車輛）、靜止車輛提醒（交通意外，車輛故障等造成）、非機(jī)動車（電動車，自行車等）橫穿預(yù)警/行人橫穿預(yù)警、緊急車輛提示、道路濕滑/危險路段提醒（大風(fēng)、大霧、結(jié)冰等）、創(chuàng)紅燈（/黃燈）告警）

交通效率：減速區(qū)/限速提醒（隧道限速、普通限速、彎道限速等）、車速引導(dǎo)、車內(nèi)標(biāo)牌、電子不停車收費(fèi)

信息服務(wù)：進(jìn)場支付、自動停車引導(dǎo)及控制、SOS/eCALL業(yè)務(wù)、車輛被盜/損壞（包括整車和部件）警報、車輛遠(yuǎn)程診斷，維修保養(yǎng)提示

4、基于蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)的車用無線通信技術(shù)（C-V2X）

4.1 C-V2X通信接口

C-V2X中包含了兩種通信接口：一種是車、人、路之間的短距離直接通信接口（PC5），另一種是終端和基站之間的通信接口（Uu），可實(shí)現(xiàn)長距離和更大范圍的可靠通信。C-V2X 直接通信可提供擴(kuò)展的通信范圍和增強(qiáng)的可靠性，而不依賴蜂窩網(wǎng)絡(luò)的協(xié)助或覆蓋。

網(wǎng)絡(luò)通信（Uu接口），利用LTE廣播，通過V2X服務(wù)器中轉(zhuǎn)，把信息傳送到另一個節(jié)點(diǎn)。通過LTE方式無線基站對V2V數(shù)據(jù)的調(diào)度和接口的管理進(jìn)行輔助。Uu接口具有廣覆蓋，可回傳到云平臺特點(diǎn)，適合信息娛樂類、遠(yuǎn)距離的道路危險或交通狀況、延遲容忍安全消息等業(yè)務(wù)類型。

直連通信（PC5接口），以LTE標(biāo)準(zhǔn)中的D2D（Device-To-Device，設(shè)備間）鄰近通信服務(wù)為基礎(chǔ)。PC5接口，可以實(shí)現(xiàn)250Kph的高速度和高密度通信，支持無LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋下通信LTE-V2X同時支持基站和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的時間同步。允許用戶在有或沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的條件下彼此間直接廣播消息。PC5接口具有低延時、覆蓋范圍小特點(diǎn)，適合交通安全類、局域交通效率類業(yè)務(wù)。

4.2 C-V2X標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

C-V2X的標(biāo)準(zhǔn)化可以分成3個階段：

支持LTE-V2X的3GPP R14版本標(biāo)準(zhǔn)已于2017年正式發(fā)布，在TR22.885中定義了V2V（車到車）、V2I（車到路邊設(shè)施）、V2P（車到人）、V2N（車到網(wǎng)絡(luò)）、V2X（車到其它）等27類場景，面向輔助駕駛和交通安全。

支持LTE-V2X增強(qiáng)（LTE-eV2X）的3GPP R15版本標(biāo)準(zhǔn)于2018年6月正式完成。標(biāo)準(zhǔn)TS22.886中已經(jīng)定義了25個用例共計5大類增強(qiáng)的V2X業(yè)務(wù)需求，包括基本需求、車輛編隊行駛，半/全自動駕駛、傳感器信息交互和遠(yuǎn)程駕駛。

支持5G-V2X的3GPP R16+版本標(biāo)準(zhǔn)于2018年6月啟動研究，將與LTE-V2X/LTE-eV2X形成互補(bǔ)關(guān)系。5G eV2X當(dāng)前僅完成需求規(guī)范，定義了25個用例，包括自動排隊駕駛、半/全自動駕駛、支持?jǐn)U展傳感、遠(yuǎn)程駕駛和通用需求。目前，3GPP 5G NR支持V2X的標(biāo)準(zhǔn)化工作，有望在2018年年底，列為R 16版本的標(biāo)準(zhǔn)化項目進(jìn)行研究與標(biāo)準(zhǔn)化；預(yù)期NR-V2X產(chǎn)品最早有可能于2022年在上市車型中面世。

我國也在推進(jìn)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)化工作，例如工信部聯(lián)合國標(biāo)委發(fā)布“國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南”, 其中信息通信分冊為V2X通信標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)給出了體系參考；CCSA為主承擔(dān)V2X通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，目前完成總體及空口要求，計劃2018年完成安全及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；此外多個行業(yè)協(xié)會或聯(lián)盟在應(yīng)用及其他關(guān)鍵技術(shù)上開始發(fā)力。

5、國內(nèi)外電信運(yùn)營商V2X業(yè)務(wù)發(fā)展情況及建議

5.1 國內(nèi)外運(yùn)營商積極推進(jìn)V2X業(yè)務(wù)

摩根士丹利于近期發(fā)布了一份無人駕駛研報預(yù)計，無人駕駛汽車將給全球通信產(chǎn)業(yè)帶來1.3萬億美元的市場增量。“以5G通訊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的無人駕駛將帶來產(chǎn)業(yè)革命，而這場革命帶來的市場機(jī)會沒有受到足夠的重視”，該研報小組負(fù)責(zé)人Emmet Kelly稱，“無人駕駛汽車對通訊行業(yè)的改變要比智能手機(jī)的出現(xiàn)對其改變還要大?！币患墴o人駕駛汽車需要每小時3G的數(shù)據(jù)空間，而五級無人駕駛汽車每小時將消耗50G數(shù)據(jù)。

國內(nèi)外各大運(yùn)營商都積極推進(jìn)C-V2X業(yè)務(wù)：

AT&T在消費(fèi)者電子展上宣布，它將于德爾福和福特合作，共同提升汽車與其他車輛及基建設(shè)施的溝通效率。AT&T也正在與美國駕駛測試中心合作，在密歇根建立了無人駕駛汽車測試中心。

NTT Docomo在今年世界移動通信大會上，與SONY聯(lián)合展示新概念車，發(fā)力無人駕駛市場。所構(gòu)建的基于5G連接的自動駕駛車輛，裝備了4K攝像頭、傳感器和數(shù)字標(biāo)識系統(tǒng)，可以帶來一個全新的乘車體驗(yàn)。車上的4K數(shù)字標(biāo)識和顯示系統(tǒng)可以用來展示廣告和信息；通過車輛上安裝的圖像傳感器手機(jī)的視頻進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)基于位置的信息交互；通過超高清攝像機(jī)解決方案，4K駕駛顯示屏可以實(shí)現(xiàn)360度測量，超過人類視覺；通過云可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程駕駛和控制。NTT Docomo同時構(gòu)建了基于邊緣計算的車聯(lián)網(wǎng)平臺，為今后車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析做好基礎(chǔ)設(shè)施準(zhǔn)備。

國內(nèi)的三大運(yùn)營商也紛紛聯(lián)合車廠、通信設(shè)備商在5G試驗(yàn)環(huán)境完成無人駕駛車測試，例如在今年4月，中國電信攜手中興通信和百度在雄安新區(qū)完成了基于5G環(huán)境的無人駕駛試驗(yàn)。

5.2 運(yùn)營商V2X業(yè)務(wù)發(fā)展建議

但無人駕駛的商業(yè)化投資成本巨大，我國的高速公路有20萬公里左右，按照站間距200米算，大概需要100萬的設(shè)施數(shù)量，高速路旁邊立的10多米桿的費(fèi)用是每個10萬及以上甚至更多，投入很大。因此需要解決商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)合作等問題，目前由哪一方來為車聯(lián)網(wǎng)投資還不明朗，如果政府投資，持續(xù)性很難保證，政府還需要考慮更多優(yōu)先級更高的投資。作為電信運(yùn)營商企業(yè)，投資需要考慮有商業(yè)模式在里面，不僅僅是技術(shù)的選擇，還需要考慮消費(fèi)的需求，需要結(jié)合最終受益者和出資方的想法，面向具體應(yīng)用場景進(jìn)行解決方案的客戶化適配。

例如將V2X運(yùn)用在紅綠燈提醒等輔助類駕駛功能這種場景，老百姓消費(fèi)意愿比較弱，而如果在“兩客一危”上，通過V2I為這些車做安全提示跟車速引導(dǎo)，可以有效減少危險事故的發(fā)生，這樣對于政府監(jiān)管部門也有積極性去建路測設(shè)備，老百姓也可以從中受益。此外客戶對于自動駕駛的消費(fèi)意愿更加強(qiáng)烈，可以優(yōu)先在車速度低的封閉園區(qū)、高速公路等封閉類的道路應(yīng)用場景來推動網(wǎng)聯(lián)化的自動駕駛，尋求一兩個市場接受的應(yīng)用場景，形成良性循環(huán)。