預期智能網(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、主要應用場景和運營商V2X業(yè)務發(fā)展建議進行分析。

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)，實現(xiàn)車內(nèi)、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位網(wǎng)絡連接，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。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車被認為是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向和戰(zhàn)略制高點，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)汽車標準體系與產(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、標準法規(guī)制定、試點示范區(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)絡接入密切相關(guān)，預期未來十年還將迎來爆發(fā)增長。2025年，遠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會（SAE）的標準劃分為例，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行操作。這個等級自動系統(tǒng)能夠完成某些駕駛?cè)蝿?，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的應答。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、激活雷達、毫米波雷達等等，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為主導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為主導，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、激光雷達類似，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、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，可以幫助汽車預知路面復雜信息，如坡度、曲率、航向等。和傳統(tǒng)相比具有更高的實時性。由于道路路面經(jīng)常發(fā)生變化，如道路整修、標識線磨損或重漆、交通標識改變等，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，對當前車輛進行規(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械特性、動力學特性、運動學特性。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、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，當前X主要包含車、人、交通路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡。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)自身及前方的實時信息來預防事故的發(fā)生，從而減少駕駛時間，最終實現(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)施實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，主要應用包括交叉路口安全管理、車輛限速控制、電子收費、運輸安全管理，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)霟魳恕⑻鞖庑畔⑾到y(tǒng)等交通設(shè)施都可進化為通過多種算法可識別高風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成為V2X通信環(huán)境中的一個節(jié)點。它可以發(fā)送或接收警示信號，例如可以預先告知聯(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兩個標準和產(chǎn)業(yè)陣營。在中國市場，因為本身又坐擁全球最大的4G LTE網(wǎng)絡和成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，并且對DSRC技術(shù)上沒有太多積累，考慮到規(guī)避專利風險等因素，因此有分析認為會向C-V2X傾斜。

DSRC（專用短程無線通信標準），以IEEE802.11p為基礎(chǔ)，V2V為其主要的應用方式。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)域為V2X留出了75 MHz的帶寬，美國、歐洲等國家已提出相關(guān)標準規(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)演進角度講，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演進。C-V2X 是移動通信標準化組織3GPP的推進下開始啟動，目前正處于標準制定的關(guān)鍵階段，并在2017年制定了第一版的標準，形成以華為、高通等通信產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、電信運營商和汽車企業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)陣營。

3.3 V2X典型應用場景

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

交通主動安全：前向碰撞預警、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）、非機動車（電動車，自行車等）橫穿預警/行人橫穿預警、緊急車輛提示、道路濕滑/危險路段提醒（大風、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、車內(nèi)標牌、電子不停車收費

信息服務：進場支付、自動停車引導及控制、SOS/eCALL業(yè)務、車輛被盜/損壞（包括整車和部件）警報、車輛遠程診斷，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 直接通信可提供擴展的通信范圍和增強的可靠性，而不依賴蜂窩網(wǎng)絡的協(xié)助或覆蓋。

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

直連通信（PC5接口），以LTE標準中的D2D（Device-To-Device，設(shè)備間）鄰近通信服務為基礎(chǔ)。PC5接口，可以實現(xiàn)250Kph的高速度和高密度通信，支持無LTE網(wǎng)絡覆蓋下通信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，適合交通安全類、局域交通效率類業(yè)務。

4.2 C-V2X標準化進展

C-V2X的標準化可以分成3個階段：

支持LTE-V2X的3GPP R14版本標準已于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）、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（LTE-eV2X）的3GPP R15版本標準于2018年6月正式完成。標準TS22.886中已經(jīng)定義了25個用例共計5大類增強的V2X業(yè)務需求，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程駕駛。

支持5G-V2X的3GPP R16+版本標準于2018年6月啟動研究，將與LTE-V2X/LTE-eV2X形成互補關(guān)系。5G eV2X當前僅完成需求規(guī)范，定義了25個用例，包括自動排隊駕駛、半/全自動駕駛、支持擴展傳感、遠程駕駛和通用需求。目前，3GPP 5G NR支持V2X的標準化工作，有望在2018年年底，列為R 16版本的標準化項目進行研究與標準化；預期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C-V2X標準化工作，例如工信部聯(lián)合國標委發(fā)布“國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)指南”, 其中信息通信分冊為V2X通信標準建設(shè)給出了體系參考；CCSA為主承擔V2X通信行業(yè)標準制定，目前完成總體及空口要求，計劃2018年完成安全及網(wǎng)絡設(shè)備標準；此外多個行業(yè)協(xié)會或聯(lián)盟在應用及其他關(guān)鍵技術(shù)上開始發(fā)力。

5、國內(nèi)外電信運營商V2X業(yè)務發(fā)展情況及建議

5.1 國內(nèi)外運營商積極推進V2X業(yè)務

摩根士丹利于近期發(fā)布了一份無人駕駛研報預計，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會沒有受到足夠的重視”，該研報小組負責人Emmet Kelly稱，“無人駕駛汽車對通訊行業(yè)的改變要比智能手機的出現(xiàn)對其改變還要大。”一級無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)外各大運營商都積極推進C-V2X業(yè)務：

AT&T在消費者電子展上宣布，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)字標識系統(tǒng)，可以帶來一個全新的乘車體驗。車上的4K數(shù)字標識和顯示系統(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的視頻進行分析，可實現(xiàn)基于位置的信息交互；通過超高清攝像機解決方案，4K駕駛顯示屏可以實現(xiàn)360度測量，超過人類視覺；通過云可以實現(xiàn)遠程駕駛和控制。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)施準備。

國內(nèi)的三大運營商也紛紛聯(lián)合車廠、通信設(shè)備商在5G試驗環(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。

5.2 運營商V2X業(yè)務發(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，面向具體應用場景進行解決方案的客戶化適配。

例如將V2X運用在紅綠燈提醒等輔助類駕駛功能這種場景，老百姓消費意愿比較弱，而如果在“兩客一?！鄙希ㄟ^V2I為這些車做安全提示跟車速引導，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意愿更加強烈，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用場景，形成良性循環(huán)。