蜂窝车联网（C-V2X）及其赋能智能网联汽车发展的辩思与建议

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022154

摘要/Abstract

摘要：

首先简要回顾了我国企业主导的蜂窝车联网（cellular vehicle-to-everything，C-V2X）国际标准，该标准解决了车车间及车路间的低时延和高可靠通信难题，兼具技术和产业优势，在全球产业竞争中已形成领先优势。在澄清车联网的相关概念、5G与C-V2X、车联网与车路协同、车联网与无人驾驶、单车智能与网联智能等相互关系的同时，阐述了本文的观点。进而，为抓住全球汽车产业革命和我国交通产业变革的重大战略机遇期，提出了我国基于5G+C-V2X的“聪明的车+智慧的路+协同的云”的车路云协同创新发展模式，实现智能网联汽车从智能网联辅助驾驶到智能网联无人驾驶及与智能交通融为一体的发展路径。最后，分析了相关产业进展情况与存在的问题，并提出相应的政策建议。

关键词: C-V2X, 低时延高可靠通信, 5G, 智能网联汽车, 车路协同, 智能网联辅助驾驶, 智能网联无人驾驶, 智能交通

Abstract:

C-V2X (cellular vehicle-to-everything) is the international standards dominated by China’s enterprises for V2X wireless communications.Based on a brief review of C-V2X, it was indicated that C-V2X could provide capabilities such as low-latency and high-reliability for communications between vehicles and the surrounding traffic elements.C-V2X has demonstrated an obvious surpassing international technological trend and industrial competitions because of technical advantages.The related concepts of V2X, the relationship between 5G and C-V2X, the relationship between V2X and vehicle-infrastructure cooperation, the relationship between V2X and self-driving vehicles as well as the relationship between individual vehicle with intelligence and connected vehicles with cooperative intelligence, were clearly clarified.The insights about the development of C-V2X and intelligent connected vehicles (ICV) were presented.Facing the great strategic opportunities of global automobile industry revolution and China’s transportation industry reform, the innovative development mode of vehicle-infrastructure-cloud cooperation based on “5G+C-V2X” was proposed accordingly.Finally, the industrial progresses and problems were discussed with corresponding policy suggestions.

Key words: C-V2X, low-latency and high-reliability communication, 5G, intelligent connected vehicle, vehicle-infrastructure cooperation, I＆C assistant driving, I＆C self-driving, intelligent transportation

中图分类号:

TP393

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图/表 13

表1

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参考文献 30

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	通信对象与场景	时变无线传播环境	通信信道	通信业务特点	通信频度	时延与可靠性的业务要求
蜂窝移动通信网	以人为主向物拓展，80%为静止或低速移动	基站天线高（约20 m）	点对多点共享（基站集中控制，基站对多个终端）	点对点为主，广域通信为主	多为低频度通信	要求不一，大部分业务对时延和可靠性容忍
车联网	车及周边交通元素，80%为高速移动	V2V、V2P、V2I 等直接通信时车间遮挡及多个移动反射体。V2I路侧设备约7 m高度	多点对多点共享（分布式控制，多车对多车）	V2N与蜂窝通信一样，但V2V、V2I和V2P属局域多点对多点并发通信	通信频度高（发送10次/（车·s）以上状态信息）	V2N对时延和可靠性容忍，但V2V、V2I 和V2P 对时延和可靠性要求苛刻

	通信对象	通信地理范围	节点移动性	通信信道	通信频度	低时延高可靠	信息时效性	应用场景
MANET	随意加入或离开，但大多应用相对固定	不一（从几米到百千米）	节点任意移动，但移动速度不一	多跳多点共享	多为低频度通信	大多无要求	大多无要求	战术网络、传感器网、应紧通信、野外科考、个域网等
车联网	不确定，变化大	短距离约1 km（道路安全信息时效性）	节点高速移动，但移动有规律	单跳多点共享	通信频度高（发送10次/（车·s）以上状态信息）	严苛	严苛	V2V、V2I和V2P等通信

通信方式	接口	信令建立连接	用户数据	控制方式	支持业务例子	业务特征	频谱	5G 网络切片
蜂窝通信	Uu	需要	远程信息服务（经基站转发，长距离通信）	集中式	基于V2N的地图下载、信息娱乐等应用	大带宽、时延不敏感业务	电信运营商的4G/5G频段	支持更佳
短距直通通信	PC5	无须	车与车、车与路间的近程数据实时交互	集中式（基站覆盖内）或分布式（基站覆盖范围内或外）	基于 V2V、V2I、V2P的道路安全业务	低时延、高可靠通信业务	智能交通系统（ITS）专用频段（5.9 GHz）	无须
注：Uu为基站与终端（手机）间的无线链路（含上行（uplink）、下行（downlink）），PC5为终端间的直通无线链路（sidelink）

	车内网	车云网	车际网
定义	汽车内部的通信网络	车与云（应用平台）间通信，也称车载移动互联网	车与相邻的车、路、人等之间的短距实时通信
支撑业务与应用	实现整车内部控制系统与各检测和执行部件间的数据通信	远程信息服务，实现远程诊断和车辆调度、交通流量疏导、软件升级、信息娱乐服务	近程数据交互，提升道路安全和交通效率，节能减排
通信技术	控制器局域网络（controller area network，CAN）、车载以太网（automotive ethernet）	3G/4G/5G、卫星通信C-V2X (4G/5G Uu)	C-V2X（PC5）、DSRC（IEEE 802.11p）
特征	实时性、可靠性	对通信时延与可靠性没有高要求，信息娱乐时需要大带宽	低时延、高可靠

	物联网	车联网
通信终端类型	种类多（消费类、工业类、环保及公共安全类等）	车、路、人等
通信终端是否移动（运动）	绝大部分静止	终端（汽车）工作时运动
通信频度	低，物联网终端大部分时间处于休眠状态	高，单车的道路安全业务通信频度10次/s以上
通信对象的物理范围	不同应用，短距和广域均有	V2N是广域通信，但V2V、V2I、V2P间属局部通信（道路安全业务，通信对象约1 km范围内信息有价值）
功耗	超低功耗，单个电池运行多年，或能量自给（如震动能、光能、热能和射频能）	相对不敏感
通信时延	不同应用，要求不一。大部分业务要求不高	V2V、V2I、V2P要求低时延（道路安全要求毫秒级）
通信可靠性	大部分业务要求不高	高，超过99%
安全性	不同应用不同	高（涉及生命安全）