蜂窝车联网（C-V2X）技术发展、应用及展望

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022007

电信科学 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (1): 1-12.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2022007

• 综述 • 下一篇

蜂窝车联网（C-V2X）技术发展、应用及展望

陈山枝¹, 葛雨明², 时岩³

¹ 中国信息通信科技集团有限公司无线移动通信国家重点实验室，北京 100191
² 中国信息通信研究院，北京 100191
³ 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京 100876

修回日期:2022-01-05 出版日期:2022-01-20 发布日期:2022-01-01
作者简介:陈山枝（1969- ），男，博士，中国信息通信科技集团有限公司（CICT）副总裁、专家委员会主任，无线移动通信国家重点实验室主任，教授级高级工程师、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，IEEE Fellow，中国电子学会会士，中国通信学会会士。负责5G移动通信、C-V2X车联网技术与标准研究及产业化工作。曾获得国家科学技术进步奖特等奖、一等奖、二等奖，国家技术发明奖二等奖，何梁何利基金科学与技术创新奖，光华工程科技奖等。主要研究方向为B5G和6G、车联网、卫星移动通信等
葛雨明（1985- ），男，博士，中国信息通信研究院车联网与智慧交通研究部主任，中国信息通信研究院车联网创新中心（成都）有限公司总经理，工业和信息化部“车联网技术创新与测试评价”重点实验室副主任，高级工程师，中央和国家机关青年联合会第一届委员会委员，IMT-2020（5G）推进组C-V2X工作组组长、中国通信标准化协会车联网子组组长、全国汽车标准化技术委员会智能网联汽车分技术委员会委员、中国公路学会自动驾驶工作委员会常务委员、UN/WP.29 GRVA专家等。曾获中国通信标准化协会科学技术奖二等奖、三等奖。主要研究方向为车联网、智慧交通领域的相关政策、产业、标准和前沿技术
时岩（1975- ），女，博士，北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室副教授、博士生导师，主要研究方向为车联网、移动边缘计算关键技术及车路协同应用
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61731017);国家自然科学基金资助项目(61731004);国家自然科学基金资助项目(61931005);北京市自然科学基金资助项目(L202018)

Technology development, application and prospect of cellular vehicle-to-everything (C-V2X)

Shanzhi CHEN¹, Yuming GE², Yan SHI³

¹ State Key Laboratory of Wireless Mobile Communications, China Information Communication Technology Group Co., Ltd.(CICT), Beijing 100191, China
² China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China
³ State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China

Revised:2022-01-05 Online:2022-01-20 Published:2022-01-01
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61731017);The National Natural Science Foundation of China(61731004);The National Natural Science Foundation of China(61931005);Beijing Natural Science Foundation of China(L202018)

摘要/Abstract

摘要：

摘要：车联网作为产业变革创新的重要催化剂，正推动着交通管理模式、汽车产业形态、人们出行方式和能源消费结构的深刻变化。首先分析了智慧交通和智能驾驶等对车联网通信在通信速率、时延和可靠性等方面的需求与挑战，进而介绍了蜂窝车联网（cellular vehicle-to-everything，C-V2X）中LTE-V2X和NR-V2X的关键技术及其国际标准演进，并指出C-V2X在全球竞争中已形成超越态势。在此基础上，分析了应用C-V2X的车车协同和车路协同在智慧交通和智能驾驶中的应用优势。最后介绍了C-V2X在我国的示范应用情况和发展展望，指出中国发展智慧交通和智能网联汽车之路：将积极推进“5G+C-V2X”新型基础设施建设，探索基于车联网的“聪明的车、智慧的路、协同的云”发展模式，进而支撑我国达成“碳达峰”与“碳中和”战略目标。

关键词: 5G, C-V2X, LTE-V2X, NR-V2X, 智慧交通, 智能网联汽车

Abstract:

V2X (vehicle-to-everything) is a promote and profound reform-and-innovation in transportation and automobile industries.It is changing the people’s travel mobility modes and ways of society energy consumption.The requirements and challenges of V2X communication performance in data rate, latency, and reliability, being required and challenged by intelligent transportation and automated driving applications were analyzed.The critical technologies and international standards evolutions of cellular vehicle-to-everything (C-V2X) were introduced, including LTE-V2X and NR-V2X.Then, the advantages of applying C-V2X were analyzed for vehicle-vehicle and vehicle-infrastructure cooperation in intelligent transportation and automated driving.Meanwhile, the field testing and industrial practice of C-V2X in China were presented, and the roadmap was envisioned for developing intelligent transportation and intelligent connected vehicles (ICV) in China.For example, the envisions include actively promoting the construction of “5G+C-V2X” and new type infrastructure, exploring the development mode of vehicle-infrastructure cooperation based on V2X, and eventually supporting China to reach the national low “carbon peak” and to achieve the national “carbon neutralization” strategic goals.

Key words: 5G, C-V2X, LTE-V2X, NR-V2X, intelligent transportation, intelligent connected vehicle

中图分类号:

TP393

陈山枝, 葛雨明, 时岩. 蜂窝车联网（C-V2X）技术发展、应用及展望[J]. 电信科学, 2022, 38(1): 1-12.

Shanzhi CHEN, Yuming GE, Yan SHI. Technology development, application and prospect of cellular vehicle-to-everything (C-V2X)[J]. Telecommunications Science, 2022, 38(1): 1-12.

图/表 4

图1

表1

表2

中国与车联网相关的重要政策"

发布时间	发文机关	政策	主要内容
2018年11月	工信部	《车联网（智能网联汽车）直连通信使用5 905～5 925 MHz频段管理规定（暂行）》^[34]	规划5 905～5 925 MHz频段作为基于LTE-V2X技术的车联网（智能网联汽车）直连通信的工作频段
2018年12月	工信部	《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》^[35]	明确形成深度融合、创新活跃、安全可信、竞争力强的车联网产业新生态
2019年9月	中共中央、国务院	《交通强国建设纲要》^[36]	加强智能网联汽车（智能汽车、自动驾驶、车路协同）研发，形成自主可控完整的产业链
2020年2月	国家发展和改革委员会、工信部、科技部等 11 个部委	《智能汽车创新发展战略》^[37]	提出到2025年智能交通系统和智慧城市相关设施建设取得积极进展，车用无线通信网络（LTE-V2X等）实现区域覆盖，新一代车用无线通信网络（5G-V2X）在部分城市、高速公路逐步开展应用
2020年3月	工信部	《关于推动5G加快发展的通知》^[38]	提出促进“5G+车联网”协同发展
2020年8月	交通运输部	《关于推动交通运输领域新型基础设施的指导意见》^[39]	提出打造融合高效的智慧交通基础设施，完善行业创新基础设施，重点提到了助力5G等信息基础设施建设
2020年10月	国务院办公厅	《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》^[40]	明确将推动新能源汽车与能源、交通、信息通信全面深度融合，以及协调推动智能路网设施建设，包括建设支持车路协同的无线通信网络及推进智能化道路基础设施建设
2021年11月	工信部	《“十四五”信息通信行业发展规划》^[41]	推动C-V2X网络建设、在主要城市道路的规模化部署、在部分高速公路路段试点应用，加速车联网终端用户渗透

表2

表3

参考文献 40

[41]	工业和信息化部关于印发“十四五”信息通信行业发展规划的通知[EB]. 2021.
	Notice of the Ministry of Industry and Information Technology on the issuance of the “14th five-year plan” for the development of the information and communication industry[EB]. 2020.
[42]	中国汽车工程学会. 节能与新能源汽车技术路线图2.0[M]. 北京: 机械工业出版社, 2021.
	China Society of Automotive Engineers. Energy saving and new energy vehicle technology roadmap 2.0[M]. Beijing: China Machine Press, 2021.
[1]	3GPP. Service requirements for V2X services:TS 22.185,v14.4.0[S]. 2018.
[2]	CHEN S Z , HU J L , SHI Y ,et al. LTE-V:a TD-LTE-based V2X solution for future vehicular network[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2016,3(6): 997-1005.
[3]	CHEN S Z , HU J L , SHI Y ,et al. A vision of C-V2X:technologies,field testing,and challenges with Chinese development[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2020,7(5): 3872-3881.
[4]	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.
	CHEN S Z , HU J L , SHI Y ,et al. Technologies,standards and applications of LTE-V2X for vehicular networks Chinese Full Text[J]. Telecommunications Science, 2018,34(4): 1-11.
[5]	陈山枝, 时岩, 胡金玲 . 蜂窝车联网(C-V2X)综述[J]. 中国科学基金, 2020,34(2): 179-185.
	CHEN S Z , SHI Y , HU J L . Cellular vehicle to everything (C-V2X):a Review Chinese full text[J]. Bulletin of National Natural Science Foundation of China, 2020,34(2): 179-185.
[6]	中国汽车工程学会. 合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准:China SAE T/China SAE 53-2017[S]. 2017.
	China Society of Automotive Engineers. Application layer and application data interaction standard of vehicle communication system in cooperative intelligent transportation system:China SAE T/China SAE 53-2017[S]. 2017.
[7]	3GPP. Enhancement of 3GPP support for V2X scenarios:TS 22.186,v16.2.0[S]. 2019.
[8]	3GPP. Study on enhancement of 3GPP support for 5G V2X services:TR 22.886,v16.2.0[S]. 2018.
[9]	陈山枝, 胡金玲, 赵丽 ,等. 蜂窝车联网(C-V2X)[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2020.
	CHEN S Z , HU J L , ZHAO L ,et al. Cellular vehicle-to-everything (C-V2X)[M]. Beijing: Posts and Telecom Press, 2020.
[10]	大唐电信副总裁陈山枝：未来积极推动LTE-V标准[EB]. 2013.
	Datang Telecom vice president Chen Shanzhi:actively promote LTE-V standard in the future[EB]. 2013.
[11]	FCC modernizes 5.9 GHz band to improve Wi-Fi and automotive safety,FCC[EB]. 2020.
[12]	3GPP. New SI proposal:feasibility study on LTE-based V2X services:RP-150778[Z]. 2015.
[13]	3GPP. New WID on 3GPP V2X phase 2:RP-170798[Z]. 2017.
[14]	3GPP. New SID:study on NR V2X:RP-181429[Z]. 2018.
[15]	3GPP. Architecture enhancements for V2X services:TS 23.285,v14.9.0[S]. 2015.
[16]	3GPP. Architecture enhancements for 5G system (5GS) to support vehicle-to-everything (V2X) services:TS 23.287,v16.2.0[S]. 2020.
[17]	3GPP. Physical channels and modulation:TS 36.211,v15.3.0[S]. 2018.
[18]	3GPP. Physical layer procedures:TS 36.213,v14.6.0[S]. 2018.
[19]	3GPP. Medium access control (MAC):TS 36.321,v14.4.0[S]. 2018.
[20]	3GPP. Overall description of radio access network (RAN) aspects for vehicle-to-everything (V2X) based on LTE and NR:TR 37.985,v1.3.0[S]. 2020.
[21]	3GPP. Physical layer procedures for control:TS 38.213,v16.1.0[S]. 2020.
[22]	3GPP. Physical layer procedures for data:TS 38.214,v16.1.0[S]. 2020.
[23]	3GPP. Medium access control (MAC):TS 38.321,v16.0.0[S]. 2020.
[24]	3GPP. Radio resource control (RRC):TS 36.331,v14.6.0[S]. 2018.
[25]	3GPP. Radio resource control (RRC):TS 38.331,v16.0.0[S]. 2020.
[26]	林琳, 李璐, 葛雨明 . 车联网通信标准化与产业发展分析[J]. 电信科学, 2020,36(4): 15-26.
	LIN L , LI L , GE Y M . Analysis of the communication standardization and industry development of Internet of vehicles Chinese Full Text[J]. Telecommunications Science, 2020,36(4): 15-26.
[27]	SAE J3016. Taxonomy and definitions for terms related to driving automation systems for on-road motor vehicles[S]. 2021.
[28]	WISCH M , HELLMANN A , LERNER M ,et al. Car-to-car accidents at intersections in Europe and identification of use cases for the test and assessment of respective active vehicle safety systems[C]// Proceedings of the 26th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV).[S.l.:s.n.], 2019: 1-27.
[29]	National Highway Traffic Safety Administration. Traffic safety facts annual report tables[R]. 2018.
[30]	ABUELSAMID S . C-V2X is finally gaining momentum in the U.S.[EB]. 2021.
[31]	WANG X S , QIN D M , CAFISO S ,et al. Operational design domain of autonomous vehicles at skewed intersection[J]. Accident Analysis ＆ Prevention, 2021(159): 106241.
[32]	TIENTRAKOOL P , HO Y C , MAXEMCHUK N F . Highway capacity benefits from using vehicle-to-vehicle communication and sensors for collision avoidance[C]// Proceedings of 2011 IEEE Vehicular Technology Conference (VTC Fall). Piscataway:IEEE Press, 2011: 1-5.
[33]	王志勤 . 车联网支持实现无人驾驶的思考[J]. 人民论坛·学术前沿, 2021(4): 49-55.
	WANG Z Q . Thinking on the realization of driverless driving through the Internet of Vehicles Chinese full text[J]. Frontiers, 2021(4): 49-55.
[34]	工业和信息化部关于印发《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）》的通知[EB]. 2018.
	Ministry of Industry and Information Technology on the issuance of “Telematics (intelligent network-connected vehicles) directly connected communications using 5905-5925 MHz frequency band management regulations (provisional)”[EB]. 2018.
[35]	工业和信息化部印发《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》[EB]. 2018.
	Ministry of Industry and Information Technology on the issuance of “Action plan for the development of telematics (intelligent networked vehicles) industry”[EB]. 2018.
[36]	中共中央国务院印发《交通强国建设纲要》[EB]. 2019.
	CPC Central Committee and State Councilon the issuance of“The outline of the construction of a strong transportation country”[EB]. 2019.
[37]	智能汽车创新发展战略[EB]. 2020.
	Smart car innovation development strategy”[EB]. 2020.
[38]	工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知[EB]. 2020.
	Notice of the Ministry of Industry and Information Technology on promoting the accelerated development of 5G[EB]. 2020.
[39]	交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见[EB]. 2020.
	Guidance from the Ministry of Transport on promoting new infrastructure construction in the transport sector[EB]. 2020.
[40]	国务院办公厅关于印发新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）的通知[EB]. 2020.
	Notice of the General Office of the State Council on the issuance of the new energy vehicle industry development plan (2021-2035)[EB]. 2020.

	应用场景	基于C-V2X的车车与车路协同感知	雷达、视频等单车感知技术	备注
车车	AEB/LDW等ADAS应用	增强	能	雷达、视频可以提供近距离高精度感知信息
（协同）	CACC等部分自动驾驶应用	不需要	能	雷达、视频可以实现一定工况条件下的部分自动驾驶
	车辆编队行驶	支持	不支持	C-V2X解决了多车协同感知和控制问题
	高优先级车辆通行	支持	不支持	C-V2X解决了车与车之间的协同优化问题
车车与车	AVP应用	复杂场景需要	需要	C-V2X解决了遮挡感知问题
路（协同）	高速公路弯道/出入匝道口	预知更早	困难	C-V2X解决了单车的非视距盲区感知问题
	恶劣天气条件下的红绿灯感知、高速公路团雾条件下的感知	能	困难	C-V2X 解决了单车在恶劣条件下的感知鲁棒性问题
	出入隧道安全	支持	困难	C-V2X 解决了单车在极端条件下的感知鲁棒性问题
	十字交叉路口	强	困难	C-V2X解决了单车的非视距盲区感知、交通通行效率问题
	区域或广域范围交通感知	有	无	C-V2X拓展了感知范围
注：AEB（autonomous emergency braking）：自动紧急制动；LDW（lane departure warning）：车道偏移预警；ADAS（advanced driving assistance system）：高级辅助驾驶系统；AVP（automated valet parking）：自动代客泊车；CACC（cooperative adaptive cruise control）：协同自适应巡航控制

时间	活动	测试内容	参与单位
2018年	“三跨”	世界首例“跨通信模组（芯片）、跨终端提供商、跨整车厂商”的互联互通应用示范	3家通信模组厂商、8家LTE-V2X终端提供商、11家中外整车企业共同参与
2019年	“四跨”	“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的C-V2X应用展示	26家整车企业、28家终端设备和协议栈厂商、10家芯片模组厂商、6家安全解决方案提提供商、2家CA提供商平台共同参与
2020年	“新四跨”暨大规模先导应用示范活动	规模应用环境下的性能和应用功能测试，并增加了高精度地图和高精度定位等新元素	40余家国内外整车企业、40余家终端提供商、10余家芯片模组厂商、20余家信息安全企业、5家图商及5家定位服务提供商等共同参与
2021年	C-V2X 先导应用实践活动（沪苏锡、武汉、柳州）	依托长三角地区、武汉地区、柳州地区已建成的智能化基础设施和车路云协同平台环境，验证面向商业化应用的行车安全预警、信号灯信息提示等连续场景，验证路侧感知赋能智能驾驶（协作式变道、协作式匝道汇入）等应用场景	沪苏锡活动有 20 余家国内外整车企业、近30家终端提供商、近10家芯片模组厂商、近10家信息安全企业、10余家自动驾驶企业等参与；武汉、柳州活动预计共有将近百家企业参与

蜂窝车联网（C-V2X）技术发展、应用及展望

Technology development, application and prospect of cellular vehicle-to-everything (C-V2X)

在线阅读

PDF下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 40

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0

[1]	王妍, 彭莹. 国际电信联盟（ITU）6G标准化研究[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 129-138.
[2]	张辰, 王红凯, 毛冬, 潘司晨, 赵帅. 面向电力终端的轻量化5G硬加密通信模组研究及应用[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 159-169.
[3]	许浩, 吴琳. 基于5G网络的VoWi-Fi互操作研究[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 144-154.
[4]	王建斌, 王淑春, 廖尚金, 施淑媛. 基于DCNN-LSTM负荷预测算法的5G基站节能系统研究[J]. 电信科学, 2023, 39(4): 133-141.
[5]	张乐, 马洪源. 运营商网络边缘云安全实践[J]. 电信科学, 2023, 39(4): 165-172.
[6]	刘思杨, 张云飞. 从智能网联1.0到智能网联2.0：面向双智的实时数字孪生城市构建[J]. 电信科学, 2023, 39(3): 32-44.
[7]	吴冬升, 李凤娜, 夏宁馨, 李大成. 智能网联汽车测试方案研究与展望[J]. 电信科学, 2023, 39(3): 61-69.
[8]	刘光海, 肖天, 李贝, 程新洲, 薛永备, 李一, 朱小萌, 郑雨婷. 4G载波向5G重耕之前的5G业务覆盖能力研究[J]. 电信科学, 2023, 39(3): 115-123.
[9]	巩传兵, 杨明帅, 吴松, 葛海平, 张守国, 刘磊, 祁云山, 徐辉. 基站价值评估模型的应用研究[J]. 电信科学, 2023, 39(1): 100-107.
[10]	张孟哲, 夏宜君. 5G在工业领域的应用现状、问题及推广建议[J]. 电信科学, 2023, 39(1): 126-135.
[11]	马洪源, 周维, 付艳, 邵永平, 黎丹. 蜂窝物联网核心网目标架构演进探讨[J]. 电信科学, 2023, 39(1): 153-161.
[12]	孙鹏飞, 林立, 司哲. 5GtoB规模复制方法论及标准化能力构建[J]. 电信科学, 2022, 38(Z1): 3-10.
[13]	潘峰, 刘嘉薇. 我国5GtoB应用发展演进及展望[J]. 电信科学, 2022, 38(Z1): 11-16.
[14]	郑师应, 李源, 杨博涵, 马帅, 肖善鹏. 5G+行业现场网技术与产业发展综述[J]. 电信科学, 2022, 38(Z1): 17-27.
[15]	李珊, 刘嘉薇. 5G行业应用规模化发展阶段与分析方法探析[J]. 电信科学, 2022, 38(Z1): 28-35.