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高通深度解读C-V2X:当行驶的汽车有了自己的“恒峰娱乐平台朋友圈

时间:2018-10-08 02:11:27  来源:本站  作者:

  未来汽车,即将发生翻天覆地的变化,越来越多人坐在车里,期待汽车带来的更多体验,它是一辆交通工具,更是轮子上的智能终端,而这种体验需要车联网。

  然而任何脱离了基础平台的设想只能是空想,车联网产业发展最重要的一个前提,就是统一的通信标准C-V2X是其中一项。C-V2X规范于2017年完成以后,在全球取得了积极进展,被运用于欧洲电信标准协会(The European Telecommunications Standards Institute,ETSI)、美国汽车工程学会(Society of Automotive Engineers,SAE)与相关组织制定协议。要理清C-V2X的来龙去脉,高通技术标准高级总监李俨博士近日详细解读了它的技术优势、相关产业进展,以及面向5G时代的演进路线。

  车联网不可能仅仅基于现有的网络状况而发展,它会对互联网的响应速度,运营商的服务质量,以及汽车厂商、软件提供商,甚至政府的支持力度重新提出挑战和要求。

  内在,汽车自身具备移动通信的能力和计算处理的能力;加上外在技术和环境的发展,众多场景就可以实现:道路管理、信息管理、车辆管理、自动驾驶、高清娱乐、虚拟现实等等。

  DSRC(Dedicated Short-Range Communications,专用短距离通信)标准由汽车技术供应商花费十年以上逐步形成,基于低移动性场景的Wi-Fi技术,在电气和电子工程师协会(IEEE)推动下,美国率先将其应用到车与车直接通信的交通环境,DSRC确实可以把事故、尤其是致死事故率降低到原来的1/7。但基于Wi-Fi技术的DSRC性能存在局限性Wi-Fi难以支持高速移动场景,移动速度一旦提高,DSRC信号就开始骤降、可靠性差、时延抖动较大,所以很长一段时间DSRC的性能不稳定,一直处于测试阶段。

  DSRC的性能缺陷,让业界萌生了在蜂窝技术的基础上重新设计V2X的构想,因为蜂窝技术生来就是针对高速移动环境设计的,C-V2X由此应运而生。

  从此业界分成两大技术路径:一派支持在过去十几年一直投入开发的DSRC;另一派是以电信行业为基础、拥有蜂窝技术背景的公司和车企推动C-V2X技术。这两大阵营争论较多,其中以高通等为代表的公司认为,C-V2X更有优势、更有前景。

  按照概念理解,“C-V2X”技术(Cellular Vehicle to Everything,即以蜂窝通信技术为基础的V2X技术),可以视为一系列车载通讯技术的总称,实现车与车之间的直接通信(V2V),如提前预警;汽车与行人通信(V2P),保障行人安全;汽车与道路基础设施通信(V2I),如交通信号灯、交通标识、停车位置等;以及车辆通过移动网络(V2N)与云端进行通信。通过以上全部的通信交流,达到一个更安全、便捷的智慧交通世界。

  C-V2X的一个重要优势就是成本效益。比如,网络部署方面,由于C-V2X的基础设施是在蜂窝技术上发展起来的,仅通过改造现有的基站,就可以将C-V2X基础设施集成进去;终端部署方面,可以延用LTE和5G的生态系统,在一个通信的Tbox里面把LTE、V2X集成在一起,形成一个统一的连接性的解决方案,部署成本最优。

  C-V2X另一个重要的优势就是,它有一个非常明确的技术演进路线X的技术规范,且在今年6月份通过的Rel-16新立项中,将继续研究在5G框架下如何支持V2X演进到5G 新空口C-V2X。

  李俨认为,DSRC技术尽管开发多年,但并不等于成熟,除日本有局部部署外,到现在为止全球还没有商用的DSRC系统。反之,虽然C-V2X标准2017年6月份才全部完成,但在过去一年全球测试和验证进展飞速。预计2019年底至2020年初,C-V2X量产车将上市。

  具体而言,自动驾驶场景下,汽车再聪明,也会碰到一些紧急情况处理不了,这种情况下,我们要做的是把驾驶员“挪到”云端。当汽车从自动驾驶状态脱离出来之后,通过强大的通信能力,就可以把现场的情况以摄像的形式、传感器的形式感知出来,然后通过上行的高速带宽传给云端,在云端的驾驶员以虚拟现实的形式感知路上的每一个状态,通过远端驾驶将汽车从极端的情况下开出来,让汽车恢复自动驾驶的状态。

  这就需要上行有巨大的带宽,而下行要有非常短的时延,只有5G技术才能实现。“没有5G支持,自动驾驶L5是不可能实现的。”李俨表示。

  众所周知,5G有三个基本场景,第一是增强型移动宽带(eMBB),主要针对速率提升;第二是超高可靠与低延迟的通信(URLLC),支持关键业务型服务;第三是大规模机器类通信(mMTC),支撑海量物联网。对于汽车行业的未来发展,这三点都至关重要。不管是应对各种不同应用场景,还是改善道路安全,这些都需要关键业务型服务的支持,5G将在后台起到非常重要的支撑作用。

  李俨说,目前5G新空口的整体框架已搭建完毕,现在3GPP考虑的是如何在5G框架下对C-V2X车联网技术做增强。

  基于5G的C-V2X技术,会更好的改善自动驾驶。如果自动驾驶汽车只基于自身的传感器做出判断,就相当于是没有经验的司机只会盯着眼前一辆车,对于周围潜在的危险路况无法感知。只有整个交通系统在线,把感知能力扩展到每一辆车、每一条路、每一个交通信号,才能让自动驾驶汽车像老司机一样从容应对行车环境。这其中离不开C-V2X的技术支持。

  李俨强调:“C-V2X具有良好的生态系统产业规模,从技术提出的那天起,就得到了汽车行业和交通行业的广泛支持,建立了良好的生态系统,共同推进C-V2X从接入层到应用层到上车的开发。”“5G新空口会进一步增强移动通信能力,在5G新空口的框架下,C-V2X会实现非常好的演进,进一步支持自动驾驶。”

  “车联网是跨行业的,需要通信、交通、汽车行业群策群力,共同去构建这样一个系统,成立5GAA组织就是希望构建一个平台。”李俨说。

  5GAA的创始成员包括德国的三家车企(奔驰、奥迪、宝马),以及高通、爱立信等五家通信企业,截至目前,5GAA已经有近百家成员企业,覆盖全球领先的汽车企业、电信运营商、公路运营商、部件厂商、模组厂商等。

  去年6月,C-V2X标准完成之后,高通第一时间推出了9150 C-V2X芯片组。9150芯片组是完全针对Rel-14版本的C-V2X直接通信做的优化,这个版本不仅支持GPS定位,也支持北斗定位,以及高精度定位。资料显示,全球领先的汽车制造商和供应商正利用高通9150 C-V2X芯片组解决方案加速C-V2X技术的商用进程。

  除了解决方案之外,车联网生态系统一个重要环节就是测试认证。今年5月份,高通与罗德施瓦茨完成了世界上第一个基于GCF(Global Certification Forum)的认证环节,有了这样一个环境后,其他厂商可以在此环境进行车联网互联互通的测试;今年4月份,5GAA在华盛顿开会期间,高通连同奥迪和福特,在华盛顿进行了一次演示,这也是全球第一次跨汽车厂商的一次演示,验证跨厂商的互联互通能力,而他们的底层通信技术都来自高通;今年7月初,5GAA在法国巴黎开会期间,高通、宝马、福特、标致雪铁龙、Savari进行了跨汽车厂商的C-V2X互通测试演示,证明这个技术的可用性;今年5月份,高通与大唐电信完成了全球首个多芯片组厂商的C-V2X直接通信互操作性测试,直接推动这一技术在中国进入量产车环节。

  文末,科技行者针对李俨博士采访过程中的一些观点进行整理,覆盖车联网的安全问题、C-V2X和DSRC的关系、以及自动驾驶等问题:

  问:华为也在积极推动C-V2X技术的发展,请问在发展C-V2X的过程中,高通和华为有什么差异之处?

  李俨:首先大家都是按照行业统一的Rel-14标准来推动C-V2X的发展。实际上在标准制定的时候,正是高通和大唐、华为几家公司联合推动了这个标准的形成。现在标准已经完成,在产业环节中每个公司都有自己的考量,据了解,多家公司也都在开发自己的C-V2X芯片。我们非常乐意与华为进行C-V2X联合测试,相信当他们的芯片准备好以后,我们双方会在适当时间进行联合测试。

  问:您提到C-V2X技术有一个显著优点,那就是车和车直接可以分享数据或路径信息,但这又会衍生出关于车联网网络安全和数据保护的挑战,在此方面目前业界有什么应对措施?

  李俨:任何一个技术要落地,解决安全问题是最重要的,尤其像汽车这样与人们的生命和财产安全密切相关的设备。关于安全问题,其实业界已经从几个层面上都有考虑和应对。

  首先是无线技术本身的安全性。在空口上我们利用了3GPP的蜂窝技术,本身已经有了很好的安全加密机制,因此C-V2X技术的安全等级和今天的蜂窝网络是一致的,因为具有很好的加密算法,被攻击的难度很大。即便受到攻击,通信仍然只是汽车所有感知中的一个环节,我们可以阻止它进入整车的决策。这时候就需要车辆自身拥有很好的安全认证体系,从而防止单节点的失效影响整车行为,这是汽车行业内急需研究的一个课题。所以说,通信企业正致力提升通信的可靠性,车企也在努力提升汽车本身的安全体系,这是在安全方面我们正在做的一些努力。

  另外C-V2X更受关注的一个问题是隐私保护。在C-V2X中,每辆车都主动分享自己的位置信息和驾驶意图,这样被跟踪难度就更低了。过去的跟踪可能需要看得见被跟踪的汽车,现在有了C-V2X,他们甚至可以在几百米外你看不见的地方就跟踪你。因此我们正积极做很多防范措施来保护用户隐私,即使是分享汽车信息也不会泄露隐私,最好的做法是将汽车和用户信息解耦。其中一种做法是,我们可以让车辆每隔几分钟甚至几秒钟就变换一次ID,这样即使大家都看见道路上的这辆车,但因为它的ID不停变动,其实就很难发现这究竟是谁。

  业界在保护隐私方面也做了很多尝试。这个保护系统可能会很复杂,目前在北美方面已经有很多讨论,我们认为其中的技术不是大问题,真正的难度在于具体实施之上。在中国这些讨论目前还在进行当中。

  问:业内对于V2X通信技术是否是实现自动驾驶的必要条件其实还有很多讨论,一种声音认为那不是必要的,另一种声音更接近于您的观点,您刚才说L5没有5G就一定实现不了。对于这些不同的声音您怎么看?

  李俨:这完全是个人观点,见仁见智。当我们谈论自动驾驶的时候,大家往往会引用美国SAE(美国汽车工程师学会)从L1到L5的五级安全体系,其中L3是在特定场景下实现自动驾驶,L4是实现高度自动驾驶但仍然保留方向盘,L5则是完全的自动驾驶连方向盘都没有了。

  有很多车企都在讨论L3和L4是否有必要,是不是可以直接进入L5。因为当汽车能在99%的环境中都能实现自动驾驶,你要让用户在剩余1%的极端情况情况下去人为干预,这其实是不现实的,因为在这种阶段中车里的人可能不会开车。

  我其实赞成这些车企的观点,L3、L4就是过渡性的,大家最终会过渡到L5。但当我们线,一个关键问题在于,人们不可能把汽车训练成具备所有能力和适应所有情景的绝对智能,肯定还会有一些极端紧急的情况出现。我们看到目前已经可以实现上千公里的脱离率,但它还是会脱离,还是有一些场景无法应对。在这些情况下,车里又连方向盘都没有,这时就需要5G所支持的远程驾驶来帮助应对这些极端情况。这是从V2N的角度看。

  此外从周边感知的角度,V2X通信也非常重要。今天,很多车企已经在汽车上安装多个传感器包括激光雷达,这样车辆的感知能力的确有很大的增强,然而这依然是视距范围内的感知,在视距以外还是会出现问题。如果你仅基于视距的感知,这就相当于没有经验的司机在行车中往往不是只看着前面的一辆车,对于很多危险的感知可能还不够敏锐。要想让自动驾驶汽车达到像今天有经验司机的成熟程度,就必须要突破视距的障碍,把感知能力从视距扩展到非视距,这就必须要有C-V2X技术来支持。

  问:DSRC的优势是什么?您认为C-V2X和DSRC两种技术,是长期共存互补的关系还是很快会出现一家独大的局面?

  李俨:从技术的角度讲,C-V2X技术的性能更加优越,这是没有疑问的。从产业的角度讲,DSRC毕竟从1999年就出现了,经过十几年的发展,车载芯片也已经有了,所以感觉上DSRC产业的整体发展比C-V2X更快一些。这里面还有一些技术层面以外的因素。

  目前DSRC技术更多的推动者大多来自欧洲企业,这些企业在DSRC上做了较大投入,他们也一直积极推动欧盟立法要求汽车使用DSRC技术。从蜂窝通信技术和产业发展来看,其制造和研发重心更多在美国、日本、韩国和中国,欧洲在蜂窝方面尤其是在终端的产业规模没有那么大,这也是欧洲一些车企更愿意推动DSRC技术发展的原因之一。

  在中国,不管从政府还是企业的角度,都要更看好C-V2X,这也是整个产业所推动的。我有理由相信,中国将会采用基于LTE的C-V2X,这一点没有很多人怀疑。但同时,产业中目前也有一些不同的声音,讨论中国是否要使用DSRC技术。总体来讲,当明年下半年C-V2X逐渐实现在量产汽车中的商用部署,我相信这些声音就会相应降下来。对于C-V2X在欧洲如何发展,5GAA也设立了相关项目来研究如何影响欧洲的产业格局。

  问:请您具体介绍业界目前在跨汽车厂商的C-V2X直接通信方面取得的进展,以及高通在中间的角色。

  李俨:刚才提到,今年4月份和7月份,高通分别组织了多厂商的互联互通测试。现在上层应用部分有三大阵营:一个是美标,以SAE(美国汽车工程师学会)标准为基础;还有一套是欧标,由ETSI(欧洲电信标准协会)下的ITS(智能交通系统)工作组制定;第三套是中国自己的标准,由China ITS(中国智能交通协会)制定,中国ITS协议栈更倾向于美标,但是有中国的一些特殊的优化。目前看三大阵营可能还是比较难以融合,可能会出现一些区域性的区隔。今年4月在美国,高通与5GAA、奥迪、福特共同进行了全球首个跨不同汽车制造商车型的C-V2X直接通信技术演示,这是基于美标的测试;今年7月,高通与5GAA、宝马、福特、标致雪铁龙和Savari共同进行了欧洲首个跨汽车制造商的C-V2X直接通信互操作性演示,也是基于美标的测试,但最终会过渡到欧标。今年11月,高通将联合本土合作伙伴基于中国的ITS协议栈进行测试。

  企业有动力来推动标准的制定,但要想真正实现各厂商之间的互联互通,还需要引入一致性认证。我领导的未来移动通信论坛车联网联合工作组在去年完成了一个白皮书,主要就是研究一致性测试应该如何实施我们分析了欧洲和北美测试验证体系的当前状态,认为在中国比较可行的办法是与美国OmniAir协会进行合作,OmniAir是负责美标测试认证的一个组织。因为中国的标准和美标更加接近,我们希望通过与北美的OmniAir合作,把这套架构引入到中国。为此,我们也和国内交通、电信、汽车等领域的标委会及相关机构进行密切沟通,具体落实如何将这套架构引入到中国。我们希望明年年中的时候,整个基于OmniAir测试的认证体系可以在中国落地。

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