C-V2X将如何助力实现自动驾驶?

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新智驾
李俨
2018-09-02 08:00
[ 亿欧导读 ] 相对于技术标准已成熟的DSRC,新发展起来的C-V2X逐渐受到更多的关注。近期,高通技术标准高级总监李俨分析讲解了什么是C-V2X、究竟什么时候能实现、具体优势有哪些、以及如何助力实现自动驾驶。
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对于完全自动驾驶的实现,汽车智能化和网联化是分不开的。V2X作为网联化的重要组成部分,能够实时获取汽车周边环境信息,与车载传感器相互配合,提高汽车行驶安全性。

相对于技术标准已成熟的DSRC,新发展起来的C-V2X逐渐受到更多的关注。近期,高通技术标准高级总监李俨分析讲解了什么是C-V2X、究竟什么时候能实现、具体优势有哪些、以及如何助力实现自动驾驶。

文章来源于公众号“新智驾”,以下是亿欧智库为您带来的精选分享。


自动驾驶是目前汽车产业乃至整个科技行业中话题最多的技术之一,不出意外,自动驾驶技术将会在不久的将来出现在我们的生活中,但美好的前景下也依然有着现实的困难。首先激光雷达还未能实现低成本量产,其次如果无人驾驶汽车面临一场不可避免的车祸,左转是儿童,右转是孕妇,那么它该如何选择?最后,交通物联网的C-V2X(即蜂窝车联网通信)技术及基础设施也还未开始研发建设,而且相比于火热的传感器领域,C-V2X技术的研发创新还较冷清。

近日,高通技术标准高级总监李俨专门对C-V2X是什么,究竟什么时候能实现,它的优势是什么,如何助力实现自动驾驶等做了详细解答。

什么是C-V2X?

C-V2X全称cellular vehicle-to-everything,该技术采用LTE实现道路使用者间的通信。C-V2X主要包含V2V、V2I、V2N以及V2P。

V2V(车-车)可以用做车辆间信息交互和提醒,典型应用是用于车辆间防碰撞安全系统。

V2I(车-基础设施),车辆可以与道路甚至其他基础设施,例如交通灯、路障等通信,获取交通灯信号等道路管理信息。

V2N(车-互联网)是目前应用最广泛的车联网形式,其主要功能是使车辆通过移动网络,连接到云服务器,使用云服务器提供的导航、娱乐、防盗等应用功能。

V2P(车-行人)是用做给道路上行人或非机动车安全警告。

C-V2X是基于LTE-R14技术,包含了两种模式,一种是直接通信LTE-V-Direct,一种是基于网络的通信LTE-V-Cell。2017年9月制定的第一版的标准,形成了以高通、华为等通信产业链企业、电信运营商和汽车企业为主的产业阵营。C-V2X技术正持续获得广泛的生态系统支持,有望成为汽车安全与未来自动驾驶领域的重要技术。

据悉,推出C-V2X芯片主要业者有高通、英特尔等,目标是对应5G车规级应用。高通于今年发布其首款基于3GPP Release 14规范、面向PC5直接通信的C-V2X商用解决方案高通9150 C-V2X芯片组,而该公司发布的Snapdragon X24及X50皆可支持5G新空口(5GNR,New Radio)规格。

简单来说,C-V2X就是一项能够帮助人类或者车载电脑看到更远地方的通讯技术。

关于C-V2X的十个事实

1、支持低时延直接通信,无需依赖网络协助

C-V2X直接通信可扩展通信范围,而不依赖蜂窝网络的协助或覆盖。它面向 V2V、V2I 和 V2P 支持实时安全信息交换,无需任何类型的蜂窝网络。C-V2X专为低延迟直接通信设计,安全信息(如道路危险警告)可以使用全球统一的5.9 GHz ITS频谱中的低延迟传输直接通信。

2、运行于面向安全应用的智能交通系统(ITS)5.9GHz统一频谱

C-V2X定义了两种互补的通信模式。对于主动式安全,C-V2X直接通信利用统一的专用ITS频谱支持车对车(V2V)、车对行人(V2P)、车对基础设施(V2I)直接通信。对于信息娱乐和非时延敏感信息安全用例(例如前方一公里有交通事故),C-V2X也支持车辆在蜂窝频谱上通过移动网络(车对网络,V2N)与云端通信。在全球统一的5.9 GHz ITS频段中,C-V2X能够利用低延迟直接通信技术发送安全信息(例如道路危险警告),而不受在支持车载信息和信息娱乐应用的商用蜂窝频谱频段上发送的V2N通信影响。

3、支持高速汽车场景

从其最早的部署来看,无线蜂窝技术就是为支持高速而设计的。基于十五年的车载信息标准化和部署,3GPP C-V2X R-14针对高速车辆用例(例如增强型信号设计)进行了进一步增强,在不同道路状况下支持相对速度高达500公里/小时的车辆用例。

4、遵循3GPP定义的严格最小性能要求,因此技术安全性更高且性能可预期

安全通信对任何V2X应用而言都很重要。C-V2X受益于包括国际标准化组织(ISO)、欧洲电信标准协会(ETSI)和电气电子工程师学会(IEEE 1609工作组)在内的汽车标准组织定义的既有安全与传输层和应用协议。

如今,许多汽车制造商正在全世界开展 C-V2X 的工程和外场操作测试,预计到2021年,绝大多数新车都将具备嵌入式的蜂窝连接功能,在不久的未来,部分汽车制造商将会为它们几乎所有的汽车配置该技术。

5、先进技术支持出色的无线性能

C-V2X在任何密度的部署场景中都可提供更佳覆盖范围及更可靠通信,提供可预期且有保障的性能。即使与802.11p的最佳表现相比,C-V2X的性能表现依然更优。

6、即使在缺乏卫星/全球导航卫星系(GNSS)的情况下,仍可稳健同步

C-V2X具有超强的机制,即使在没有全球导航卫星系统(GNSS)的情况下,也能够从不同的数据源实现经济高效的同步功能。事实上,所有的V2X技术都依靠GNSS来获取位置信息,这对于智能交通系统安全应用的运行是非常必要的。

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李俨表示,与定位精度相比,时间精度稳定性更好。V2X需要亚米级定位精度,如车道级定位精确度,C-V2X仅需较宽松的微秒级时间同步精度,在GNSS弱覆盖系统中,定位精度将早于时间精度丢失。

7、充分利用针对ITS-G5/DSRC(DSRC(Dedicated Short Range Communications,即专用短程通信技术)上层协议的投入

C-V2X重用汽车行业定义的上层协议:已有的DSRC/C-ITS服务和应用层、已有汽车行业和标准组织,例如欧洲电信标准协会(ETSI)、美国汽车工程协会(SAE)。此外,开发抽象层,与3GPP底层接口对接(与5GAA 合作)。

8、有望于2020年在量产车辆中实现商用部署

C-V2X正在得到广泛的生态系统支持。 3GPP于2017年3月完成了C-V2X Rel-14技术状态,5GAA通过汇集来自不同行业的不同参与者,帮助定义和测试C-V2X技术的协议和技术规范。C-V2X的工程制造和现场操作测试正由世界各地的汽车制造商进行开展。除了上述Qualcomm与福特在美国进行的性能测试之外,还有与奥迪合作的欧盟ConVeX外场测试,以及与标志雪铁龙集团在法国合作进行的“Towards 5G”试验。

9、比其它V2X技术更具成本效益

具体来看,C-V2X通过利用现有面向网络通信的蜂窝基础设施(V2N),C-V2X 可结合路侧单元(RSU)和蜂窝网络功能,帮助改善安全性并支持自主性(如提供局域和广域路况信息,以及实时地图更新)。RSU 和蜂窝基础设施的结合,可降低部署成本,带来重要的经济效益。蜂窝厂商在部署、管理和维护复杂通信系统方面的丰富经验不仅能节省成本,还能创造新的商业模式和服务机会。

李俨举例道,C-V2X与路侧单元和4G/5G基础设施及其回传链路相结合,可支持Uu接口的4G/5G小型基站和直连链路/PC5接口的路侧单元。

10、唯一一项具有清晰5G演进路径并与5G前向兼容的V2X技术

C-V2X是唯一一项基于全球3GPP Release 14规范的V2X通信技术,其基于PC5的直接通信模式在5.9GHz智能交通系统(ITS)频谱运行,车辆与其他车辆及基础设施可基于该频谱传输信息以避免碰撞事故,无需依赖任何蜂窝运营商网络。C-V2X也是唯一一项拥有持续演进路径的V2X通信技术,可实现5G新空口C-V2X前向兼容。

行业最新进展

亿欧智库:C-V2X将如何助力实现自动驾驶?

C-V2X获得汽车和通信行业领军企业的支持,5G汽车联盟(5GAA)是跨行业的企业联盟,帮助定义C-V2X及其5G演进。

其中,Qualcomm也在积极驱动C-V2X商用,支持基于3GPP Rel-14规范的C-V2X直接通信(V2V、V2I、V2P)。例如奥迪、福特、标志雪铁龙和上汽集团宣布支持高通的首个C-V2X解决方案;大陆集团和LG正采用高通的C-V2X解决方案;高通正与罗德施瓦茨合作进行测试。这样看来,C-V2X获得汽车和电信行业关键成员的支持,包括多个芯片供应商,由此形成了健康的C-V2X生态系统。

放眼全球,C-V2X获得了良好发展势头。 

2017 CES期间,奥迪、爱立信、高通、Inc.、SWARCO Traffic Systems和凯泽斯劳滕大学共同成立“连接未来万物的网联汽车”(ConVeX)联盟,该联盟开展了基于3GPP Release 14的C-V2X测试,主要侧重于车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)和车对行人(V2P)直接通信及车对网络(V2N)广域通信。

爱立信、Orange与标致雪铁龙集团于2017年初签署合作协议,携手开展5G车联网试点项目-“驶向5G”(Towards 5G)。该项目旨在利用4G到5G的技术演进满足智能交通系统(ITS)的需求、改善道路安全、以及提供新型汽车和车载服务等。

2017年10月 ,AT&T、福特、诺基亚及 高通宣布开展美国首个公布的 C-V2X 试验,帮助加速车联网发展。该测试预计将于圣迭戈区域试验场进行。计划参与此次测试的企业包括日本主要的手机运营商NTT Docomo、大陆集团、爱立信公司、冲电气工业株式会社以及高通公司。

此外,上个月,高通、5GAA、宝马集团、福特汽车公司、标致雪铁龙集团、Savari和INC.开展了欧洲首个摩托车、汽车和路侧基础设施间的C-V2X直接通信互操作性现场演示。演示采用奥迪 Q7 和奥迪 A4 汽车及一辆搭载 Qualcomm® 9150 C-V2X 芯片组解决方案、支持 C-V2X 技术的杜卡迪 Multistrada 1200 Enduro 摩托车。该演示展现了摩托车与汽车间在道路上可能出现的常见场景,以及如何利用 C-V2X 技术改善道路安全。这些场景包括交叉路口碰撞预警,即配备 C-V2X 技术的车辆从邻近道路的交叉口驶出并避免与拥有路权的摩托车骑行者发生碰撞,以及跨路口转弯碰撞风险预警,即车辆避免在左转时与摩托车发生碰撞。

5G新空口技术

4G的到来仿佛还在昨日,5G却已近在咫尺。

随着产业进入5G和自动驾驶的世界,C-V2X亦做好准备。C-V2X具备清晰的5G演进路径,并支持前向及后向兼容。Rel-14 C-V2X 除了具有卓越的性能和高性价比之外,也为未来基于5G新空口的 Rel-16 C-V2X 自动驾驶技术铺平了道路。

与用于车辆间基础安全通信的Rel-14相比,基于5G新空口的C-V2X可提供高吞吐量、宽带载波支持、超低时延和高可靠性,从而使自动驾驶的汽车能够有效和其他车辆以及道路基础设施共享对道路、路况和周围环境的侦测信息。此外,车辆能够使用基于5G新空口的C-V2X 向其他车辆传输意图和计划行驶路线,具有更高的可预测性和准确性,可进一步优化自动驾驶的路线规划。

从技术角度出发,C-V2X的优势明显,适用于更复杂的安全应用场景,满足低延迟、高可靠性和满足带宽要求,比DSRC更加安全、高效、全面。随着前年3GPP第一版C-V2X标准化规范的制定完成,C-V2X技术和相关生态链的发展更加快速。

中国作为全球第一大汽车市场,在这一层面也在不遗余力发展,根据目前产业发展状况,李俨最后表示,我国C-V2X有望于2020年实现规模试点或试商用。

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