中国信通院李新洲:车联网LTE-V2X与5G-V2X(NR)对比分析

以下文章来源于信息通信技术与政策 ,作者李新洲

1 引言

车联网是汽车、电子、通信、交通等领域深度交叉融合的新型产业形态[1-2]。其借助新一代信息通信技术,实现车与人、车、路、云平台的全方位连接,提升汽车的网联化、智能化水平和自动驾驶能力,从而达到提高交通效率,改善驾乘体验的目的,同时可打造汽车和交通服务的新型产业生态。车用无线通信(Vehicle to Everything,V2X)技术作为车联网产业中的关键信息交互技术,主要用于实现车辆与人、车、路、云平台间的信息通信及协同控制。目前,用于V2X通信的主流技术为专用短程通 信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)技术和蜂 窝车联网通信(Cellular Vehicle to Everything,C-V2X)技术。我国主导推动的是C-V2X技术,包括LTE-V2X(基于4G设计的车联网无线通信技术)和5G-V2X(NR)(基于5G设计的车联网无线通信技术)。随着我国5G技术的不断发展成熟,人们对5G-V2X(NR)技术的应用愈发期待。

2 从产业发展角度看

LTE-V2X已经具备产业应用基础,而5G-V2X(NR)尚在标准形成过程中。2017年3月,第三代合作伙伴计划(the 3rd Generation Partnership Project,3GPP)已完成LTE-V2X国际标准化工作,工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合印发了《国家车联网产业标准体系建设指南》 系列文件,包括总体要求、智能网联汽车、信息通信、电子产品与服务及车辆智能管理等部分,提出通过强化标准化工作推动车联网产业健康可持续发展,促进自动驾驶等新技术、新业务加快发展。2018年11月,国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专项委员召开了第二次全体会议,期间,全国汽车标准化技术委员会(NTCAS)、全国智能运输系统标准化技术委员会(ITS标委会)、全国通信标准化技术委员会(SAC/TC485)和全国道路交通管理标准化技术委员 会(SAC/TC576)共同签署了《 关于加强汽车、智能交通、通信及交通管理C-V2X标准合作的框架协议》 ,四方同意将建立统筹协调的沟通交流机制,相互参与,共同开展标准研究制定,推动 C-V2X等新一代通信技术在汽车领域、智能交通领域以及交通管理领域中的应用。而5G-V2X(NR)预计于2020年6月才能完成 阶段性标准化。LTE-V2X及5G-V2X(NR)国际标准研究进展[3]如图1所示。

图1 3GPP LTE-V2X及5G-V2X(NR)标准研究进展

我国在LTE-V2X芯片模组和终端设备研发等方面也取得了积极进展,华为、大唐等多家企业均具备提供芯片模组和终端设备能力。2019年10月,IMT2020(5G)推进组C-V2X工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)、中国汽车工程学会( China-SAE)、上海国际汽车城(集团)有限公司在上海共同举办了C-V2X“四跨”应用示范活动,率先在国内实现“跨模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的C-V2X互联互通应用展示[4]。LTE-V2X已经具备了一定的商用基础条件。而5G-V2X(NR)主要设备企业均尚无产品计划,业界普遍认为3 ~ 5年后其产品才会逐渐成熟。

3 从应用场景看

3GPP定义了27个车路协同应用场景[5],可以分为V2X的安全性服务和非安全性服务。安全服务类应用场景主要用于减少和避免交通事故的发生以及对生命和财产的保护;非安全类应用场景作为补充服务,主要用于提高交通效率和环境性能(见表1)。

表1 3GPP定义的典型车路协同应用场景

LTE-V2X与5G-V2X(NR)将满足不同的业务场景需求。LTE-V2X位于5G-V2X(NR)前一个阶段,目前已经能够解决上述定义场景中的大部分基础安全预警和效率提升类应用需求,主要用于辅助驾驶。5G-V2X(NR)则主要是为了满足未来高等级自动驾驶应用场景需求,两者业务能力互补,将长期共存。

4 从基建设施投入角度看

两者关系与移动通信技术类似,例如4G网络虽然已普遍应用,但过去的2G、3G手机仍可使用,通话、发短信等基础业务并不受影响。对于C-V2X技术也一样,LTE-V2X与5G-V2X(NR)后向兼容,现在装载LTE-V2X设备的车辆接收的信号,在未来装载5GV2X(NR)设备的车辆上仍可照常接收。

而在基础设施投资问题上,全国范围看,LTE-V2X基础设施建设主要包括城市区域、高速公路两大部分。城市区域方面,LTE-V2X基础设施建设投资主要包括交通路口路侧单元、部分特殊路段路侧单元部署;高速公路方面,LTE-V2X基础设施建设投资主要为沿高速公路部署路侧RSU,并补充建设部分数据传输线路。由此可以看出,投资主要分为路侧单元设备成本和工程建设费用,而路侧单元设备成本大约占据总投资的40%,工程建设费用大约占总投资的60%,待到未来LTE-V2X与5G-V2X(NR)共存时,LTE-V2X网络设施可以继续使用,工程建设大部分也可有效复用,仅需新增5G-V2X(NR)网络设施,因此现有投资不会浪费。

5 从政策支持角度看

近年来,我国充分发挥技术优势和制度优势,在国家制造强国建设领导小组下设立了车联网产业发展专委会,跨行业协调通信、汽车、交通、公安等领域共同推动产业发展,支持江苏无锡、天津西青等重点地区建设国家级车联网先导区,积极推动LTE-V2X车联网部署,取得了较好的成效。工业和信息化部还印发了车联网频段管理规定[6],规定了5905 MHz ~ 5925MHz的20 MHz带宽专门用于支持车联网行业发展,对全球有很大影响力。

国际上,产业界也高度关注我国车联网产业发展,并主动合作,美国联邦通讯委员会(FCC)一致同意将5.9 GHz频段的75 MHz频段重新分配,原本20年前划分给DSRC的75 MHz带宽无线电频谱资源被一分为三,最下层的45 MHz向全社会开放(也就是 Wi-Fi),上层的20 MHz给了C-V2X。欧洲对C-V2X的立场也发生了有利转变,LTE-V2X所代表的蜂窝车联网技术路线正逐步得到广泛认可。

6 车联网产业发展的建议

从以上几个方面分析可以看出,部署LTE-V2X的时机已经成熟,产业推广也已经时不我待,为了更好地推动车联网产业发展,还应做好以下几方面工作。

一是应继续加快开展LTE-V2X规模部署,提升车联网基础设施覆盖率,充分调动企业积极性,推动车企提高新车的LTE-V2X 装配率,加速产业化进程。

二是应充分发挥国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专委会作用,加强跨行业、跨领域协同,推动解决LTE-V2X业务运营许可等关键问题。

三是应以国家车联网先导区为切入点,加快丰富应用场景,探索完善商业模式,促进车联网产业加快发展。同时,应更好地利用联盟等行业组织力量,积极组织开展5G-V2X(NR)标准研制及研发验证工作。

7 结束语

车联网产业正在向规模应用阶段逐步过渡,近期欧美关于蜂窝车联网政策的变化,也体现出欧美政府逐渐认识到蜂窝车联网的技术优势,希望通过调整政策促进本国蜂窝车联网产业发展。我国在蜂窝车联网领域已形成良好积累,在体制机制、市场潜力等方面具有优势,应抓住稍纵即逝的机遇期,大力推动我国车联网产业发展。相信随着我国5G技术的不断普及应用,车联网产业也将与5G技术协同发展。

参考文献

[1] 中国信息通信研究院. 车联网白皮书(2017)[R], 2017.
[2] 工业和信息化部. 车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划[R], 2018.
[3] 陈山枝, 胡金玲, 时岩, 等. LTE-V2X车联网技术、标准与应用[J]. 电信科学, 2018,34(4):1-11.
[4] 吴东升. 从“四跨”测试看车联网产业现状和趋势[J]. 通信世界, 2019,21(30):28-31.
[ 5] TR 22. 885-2017. Study on LTE support for Vehicle to Everything (V2X) services[S]. 3GPP, 2017.
[6] 工业和信息化部. 车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925 MHz频段管理规定(暂行)[R], 2018.

作者简介

李新洲

中国信息通信研究院技术与标准所产业互联网研究部车联网标准化工程师,主要负责车联网产业发展及相关政策研究。

论文引用格式:

李新洲. 车联网LTE-V2X与5G-V2X(NR)对比分析[J]. 信息通信技术与政策, 2020(7):93-96.

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