第08版:信息通信
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车路协同需打造“通信+计算”新体系
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编辑:刘晶
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车路协同需打造“通信+计算”新体系

本报记者 刘晶
 

时至今日,出行和交通问题已经成为城市、地域管理的一个难点,智慧交通也早已经被提上日程,通信和IT向交通领域的渗透、融合,甚至颠覆的进程已经开启。目前,自动驾驶、无人驾驶技术日新月益,车与路、车与车的信息互通、车与行人的智能沟通越来越重要。随着4G、5G网络性能面向车联网需求的不断优化,专家认为,“通信+计算”将会成为支持车路人网协同的重要基础。

车路协同对网络有新要求

如果说智慧交通是从路的角度,自动驾驶是从车的角度,那么车路的协同就需要通信网络支持。

中国移动研究院副院长魏晨光认为,车路协同是持续演进的过程,可以分为三个阶段。车路协同1.0是从联合感知开始,在车辆获取路侧交通信息,在车端进行融合、计算、决策,并提供辅助驾驶能力;车路协同2.0是可以辅助计算,在路侧进行基础计算,车融合路侧计算进行决策,实现特定道路或者有条件下的自动驾驶;车路协同3.0则是协作式计算,车路传感器信息交互,车路进行动态分布式协同计算,实现全天、全路的自动驾驶。

车路协同将为通信、汽车、交通行业均带来新的发展机遇,行业间也需协同发展。通信行业要升级优化网络,深入垂直领域,重点支持V2N/I(汽车对网络/道路基础设施的通信)业务;汽车行业要加速智能网联汽车成熟,推动车辆升级制造,迅速形成商业价值;交通行业要加速交通基础设施信息化,推进智能交通发展,提升整体交通服务水平。

车路协同对网络提出新的需求。在网络通信能力上,要低时延,3ms~100ms,高可靠达90%~99.999%,大带宽约50Mbps,支持高速移动,绝对速度达250kph,相对速度500kph。在数据计算能力上实现高性能,如在汽车保有量200万的城市,每天数据量支持1609TB;计算时延为20ms~50ms;实现低成本存储。“到2030年,预计潜在连接将超过20亿,每公里平均30多个连接,90%以上的汽车会被连接。”魏晨光说。

构建“通信+计算”新体系

车路协同对网络提出的新需求,在落地实现时,即是构建一个“通信+计算”的新体系。“通信+计算”体系架构的关键有两个,一是降低端到端时延,二是满足高并发数据计算需求。

魏晨光表示,新体系将是一个多级计算的体系。支持这一体系有规模化的智能路侧设施,包括支持Uu+PC5方式的RSU(路边单元设备)、多传感器融合的感知设备。在底层实现车车、车路数据交互,弱势交通参与者的识别与保护也在底层实现。在此基础上,向上的第一层,则是由边缘云、路侧感知和移动基站构成;向上的第二层,则是区域平台,进行区域分析;再向上是中心平台,进行全局计算。

从网络性能的提升来看,首先要实现网络时延的降低,通过升级网络特性和优化网络结构来实现,例如引入新的QCI保证V2X业务高优先级,优化网络拓扑降低传输时延,优化网络覆盖提高网络质量。其次要提高网络的容量和可靠性,主要通过部署RSU、引入PC5(车与车直接连网)来实现。在车路协同中更多的直连可以保证低时延,更多的广播功能可以实现高容量,同时保障在网络调度模式上实现高可靠。再次,将LTE-V2X逐步过渡到5G-V2X。公众网络(Uu)和直连(PC5)通信都需要过渡:公众网络从LTE逐步向5G NR演进,直连通信从LTE PC5向5G NR PC5演进。

V2X的多级计算平台是由边缘计算节点、区域计算平台、中心计算平台构成的,对应分级的通信网络,则是接入网对应边缘计算节点,核心网对应区域计算平台,业务网对应中心计算平台。

边缘计算要具备全景感知图构建、边缘信息感知分析、高实时性交通场景计算的能力,区域计算要具备区域交通环境感知及优化、边缘协同计算调度、多源数据融合分析、区域数据开放和应用托管的能力,中心计算要具备全局交通环境感知及优化、多级计算能力调度、应用多级动态部署、跨区域业务及数据管理的能力。

魏晨光表示,多级计算平台必然会分阶段部署,第一阶段先部署区域数据平台,第二阶段部署区域平台和边缘节点,第三阶段实现中心、区域、边缘的多级计算平台。在部署中,计算时延要从50ms降低到20ms,业务量级也将从百万升级至千万、亿个连接。

开展规模技术试验

LTE V2X规模技术试验从2017年已经开始,在2017年到2018年主要做LTE-V2X技术试验及应用示范,三大运营商已经在上海、无锡、重庆、雄安等地展开测试和试验,验证典型业务,开展应用示范。

试验结果表明,LTE-V2X通信性能上在Uu模式中,时延小于100ms,可靠性大于90%;在直连时,V2I的时延满足需求;在视距和非视距场景下,RSU覆盖良好。目前已经完成标准协议一致性验证、多厂商互联互通验证、业务流程验证。

2019年到2020年会开展LTE-V2X规模试验和5G-NR技术试验,测试LTE-V2X组网性能,验证C-V2X产品成熟度;验证5G NR对于车联网业务的支撑能力以及典型应用网络需求。LTE-V2X规模验证内容有空口覆盖、可靠性、时延验证与优化,V2X业务验证包括红绿灯车速引导、交通事件提醒、前车紧急制动预警等。5G NR的技术试验内容主要是车载环境下空口性能验证,以及封闭场景下远程遥控驾驶等典型应用的业务功能和性能验证。

2021年之后,主要针对5G-V2X做技术试验,届时,将会结合L4/L5等级的自动驾驶应用,探索网络部署方案。

在技术验证、规模试验的同时,也在推动产业进一步成熟,V2X的终端技术不断升级。这些终端包括路侧单元RSU、LTE-V2X车载通信模组、车载单元OBU。目前中国信科、华为、中兴等公司推出的路侧单元已经支持Uu+PC5并发,PC5接口支持5.9GHz频段、20MHz带宽。以C-ITS协议栈集成V2X应用服务组件,可以实现多种典型V2X应用场景,同时内置安全芯片,可用作高精度定位基准站,支持远程管理功能,包括远程监控、远程升级、远程诊断等。

LTE-V2X车载通信模组则要实现Uu、PC5的二合一,有亚米级的高精度定位,支持多种扩展接口,符合车规级的设计要求。车载单元OBU要支持Uu、PC5的并发,也要集成V2X应用服务组件、实现多种典型V2X应用场景、内置安全芯片、高精度定位,支持升级。

车路人网的协同,随着移动网络从4G向5G演进,自动驾驶技术从L3向L4、L5发展,将会在更好的基础条件上提供更佳的解决方案,多行业的融合正在改变我们的出行,一路畅通的梦想不再遥远。

 
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