2019-2020车联网C-V2X研究报告.docx

2019-2020车联网 C-V2X研究报告 前 言 车联网是汽车、电子、信息通信、交通运输和交通管理等行业深度融合的新型产业形态。蜂窝车联网（ C-V2X）无线通信技术作为关键使能型技术，将有助于构建 “ 人 -车 -路 -云 ” 协同的车联网产业生态体系。随着 5G 商用元年的开启，加快推进 C-V2X 技术创新和产业化成熟，不仅有利于我国抢占车联网发展的战略制高点，还有利于加快 5G 在我国的部署应用。 本白皮书将聚焦 C-V2X 发展，从技术、应用、产业和政策措施四个维度进行剖析。技术部分包含标准化、研发产业化、测试验证和应用示范等方面的最新进展及相关问题。应用部分提炼了融合发展的趋势和成熟度、以及典型应用的实践和价值链。产业部分则侧 重讨论 C-V2X 将为汽车、交通等行业带来的新应用生态， “ 平台 ” 、 “ 数据 ” 将成为变革的核心。最后以融合发展政策措施和展望总结全文，希望我国能抓住难得的历史发展机遇，加快推进车联网融合创新发展，带动和影响形成全球广泛认同。 目 录 一、 C-V2X 内涵 .1 二、 C-V2X 发展概述 .1 （一） C-V2X 标准化进程 . 1 （二） C-V2X 研发产业化 . 5 （三） C-V2X 测试验证 . 7 （四）应用示范与基础设施建设 . 8 三、 C-V2X 融合应用和产业 . 10 （一）融合应用发展趋势 . 10 （二）典型应用实践及价值链剖析 . 13 （三）产业生态新体系 . 22 四、 C-V2X 融合发展政策措施及建议 . 28 （一）欧美战略性布局车联网产业发展 . 28 （二）我国车联网产业发展环境加速形成 . 30 （三） C-V2X 融合创新发展展望 . 33 图表目录 图 1 应用成熟度象限 . 13 图 2 场端自动代客泊车系统参考架构 . 16 图 3 AVP 产业链结构及行业特征 . 16 图 4 车辆编队行驶降低风阻示意 . 17 图 5 车辆编队行驶的商业模式分析 . 18 图 6 智慧矿山网联自动驾驶解决方案架构 . 20 图 7 国内企业积极探索智慧矿山网联自动驾驶工作 . 21 图 8 矿区智能驾驶商业模式 . 22 图 9 产业生态图谱 . 23 图 10 车联网云服务平台建设构想 . 25 图 11 UBI 保险商业模式 . 27 表 1 CCSA C-V2X 核心技术标准 . 4 表 2 有望协助建设车联网应用平台的各类厂商 . 26 一、 C-V2X 内涵 车联网是汽车、电子、信息通信、交通运输和交通管理等行业深度融合的新型产业形态，是培育新的经济增长点、加快新旧动能接续 转换的重要载体。蜂窝车联网 （ Cellular-V2X, C-V2X） 技术是基于 3GPP 全球统一标准的车联网无线通信技术 （ Vehicle to Everything， V2X） ，包括基于 LTE 移动通信技术演进形成的 LTE-V2X/LTE-eV2X技术以及基于 5G NR 平滑演进形成的 NR-V2X 技术。 C-V2X 技术通过将 “ 人 -车 -路 -云 ” 交通参与要素有机地联系在一起，不仅可以支撑车辆获得比单车感知更多的信息，例如解决非视 距 感知或容易受恶劣环境影响等情况，促进自动驾驶技术成熟和应用； 另一方面还有利于构建智慧交通体系，例如解决车辆优先级管理、交 通优化控制等情况，促进汽车和交通服务的新模式新业态发展。 二、 C-V2X 发展概述 （一） C-V2X 标准化进程 1. 国际 C-V2X 标准化进程 面向车联网应用在通信时延、可靠性和数据速率等方面的更高需求， 3GPP、 ETSI、 ISO 等国际标准化组织积极开展标准化工作。 C-V2X 技术在 3GPP 的标准化发展可以分为三个阶段。第一阶段， 3GPP Release 14 基于 LTE 的 V2X 标准化工作于 2017 年 3 月完成， 面向基本的道路安全业务的通信需求，引入了工作在 5.9GHz 频段的 直通链路 （ PC5 接口 ） 通信方式，并对公众移动蜂窝网的 Uu 接口进行了优化。第二阶段， 3GPP Release 15 对 LTE-V2X 的增强标准化工作于 2018 年 6 月完成，主要是在 PC5 接口引入了载波聚合、高阶调制等技术以提升数据速率、并引入可降低时延的部分技术。 3GPP Release 15 的 5G 标准重点针对增强移动宽带场景，没有对 V2X 业务进行针对性设计和优化。第三阶段， 3GPP Release 16 于 2018 年 6 月启动了 NR-V2X 的研究课题，重点是面向高级 V2X 业务的需求，研究基于 5G NR 的 PC5 接口技术和对 Uu 接口的增强，该研究课题在 2019 年 3 月完成，并启动了相应的 NR-V2X 标准化项目。主要标准化内容包括：基于 PC5 和 Uu 接口支持高级 V2X 业务；对于 PC5 接口支持单播、组播和广播三种模式，以提供支撑不同业务的能力； NR-V2X 支持 In-Coverage， Partial-Coverage 和 Out-of-Coverage； NR-V2X 基于通用的架构支持直通链路在中低频和毫米波频段工作； 支持 LTE-V2X 和 NR-V2X 共存。此外， Uu 接口网络还引入了 V2X 通信切片、边缘计算、 QoS 预测等特性，以满足车联网低时延、高可靠性、大带宽等需求。 为满足车联网计算处理能力和跨服务平台互联互通等方面的需求，欧洲电信标准化委员会（ ETSI）针对多接入边缘计算（ MEC） 技术的服务场景、参考架构等开展了一系列标准化工作， 2017 年立项了 “ APP 移动性 API 规范 ”“ MEC 对 V2X 支持研究 ” 等项目； 2018年又启动了 “ V2X API 规范 ” 项目，开展支持 V2X 的 MEC API 定义。 3GPP 也将支持 MEC 功能作为 5G 网络架构设计的重要参考， 3GPP SA1 在 2016 年开启 MEC 平台需求研究，随后 SA2、 SA5 分别从 5G 网络架构与 MEC 融合、 MEC 平台管理等角度启动研究。在 3GPP TS 23.501 中已经明确将支持边缘计算功能作为未来 5G 网络架构设计的重要参考。此外， 中国主导立项的 ISO 17515-3:2019 intelligent transport systems- Evolved-universal terrestrial radio access network- Part 3: LTE-V2X 于 2019 年 8 月正式由 ISO 发布，标志着 C-V2X 技术纳入 ISO 定义的智能交通通信框架，从而支持各设备之间基于 C-V2X 技术实现及时可靠通信。 2. 我国 C-V2X 标准化进程 2018 年以来，工业和信息化部与国家标准委联合印发了国家车联网产业标准体系建设指南 (总体要求 )国家车联 网产业标准体系建设指南 (智能网联汽车 )国家车联网产业标准体系建设指南 (信息通信 )和国家车联网产业标准体系建设指南 (电子产品和服务 ) 等文件； 2019 年 11 月，工业和信息化部对国家车联网产业标准体系建设指南（车辆智能管理 ） 进行公开征求意见。相关文件旨在通 过强化标准化工作推动车联网产业健康可持续发展。 全国汽车标准化技术委员会、全国智能运输系统标准化技术委员会、全国通信标准化技术委员会和全国道路交通管理标准化技术委员会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，四方将建立高效顺畅的沟通交流机制，相互 支持和参与标准研究制定，共同推动 C-V2X 等新一代信息通信技术 在汽车、智能交通以及交通管理中的应用。在四方的积极合作下，我 国 C-V2X 标准化工作取得积极进展。 一是核心技术和设备标准制修订基本完成。 中国通信标准化协会基本完成了 C-V2X 总体架构、空中接口、安全、网络层、消息层等技术标准和测试规范的制定，以及 车载、路侧、基站、核心网等设备技术要求和测试方法等基础标准的 制定，如表 1 所示。 二是行业应用类标准随产 业发展持续完善。 汽标 委在智能网联汽车分标委下设立 “ 网联功能及应用标准工作组 ” ，推 动 C-V2X 标准向汽车商用方向延伸，完成 “ 智能网联汽车通讯需求 分析 ”研究，并启动基于 LTE-V2X 直连通信的车载信息交互系统 技术要求道路车辆 网联车辆方法论 第 1 部分 :通用信息道路 车辆 网联车辆方法论 第 2 部分 :设计导则等国家标准制定项目； 另外，交通运输和管理行业也在考虑相关技术和应用标准的制定，如完成合作式智能运输系统 专用短程通信 第 3 部分：网络层和应用 层规范等国家及行业标准发布，以及启动基于车路协同的营运车 辆前方障碍危险预警系统要求道路交通信号控制机信息发布接口 规范等行业标准的编制工作。 总体看，行业应用类标准将在产业整 个周期长期持续开展，支持商用的系统要求和应用标准还亟待制定。 表 1 CCSA C-V2X 核心技术标准 标准分类 标准名称 接入层协议 基于 LTE 网络的车联网无线通信技术 总体技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 空中接口技术要求 网络层协议 基于 LTE 的车联网无线通信技术 网络层技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 网络层测试方法 消息层协议 基于 LTE 的车联网无线通信技术 消息层技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 消息层测试方法 通信安全 基于 LTE 的车联网通信 安全技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 安全证书管理系统技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 安全认证测试方法 系统（平台） 面向 LTE-V2X 的多接入边缘计算 业务架构和总体需求 面向 C-V2X 的多接入边缘计算 服务能力开放和接口技术要求（第一阶段） 基于 LTE 的车联网无线通信技术 MEC 平台测试方法 设备 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的车载终端设备技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的终端设备测试方法 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的路侧设备技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的路侧设备测试方法 基于 LTE 的车联网无线通信技术 基站设备技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 基站设备测试方法 基于 LTE 的车联网无线通信技术 核心网设备技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 核心网设备测试方法 （二） C-V2X 研发产业化 核心芯片 /模组和终端产品研发基本成熟。 一是大唐、华为、高通、移远、芯讯通、 Autotalk 等企业已对外提供基于 LTE-V2X 的商用芯片 /模组。二是华为、大唐、中国移动、金溢、星云互联、东软、万集等厂商已经可以提供基于 LTE-V2X 的车载单元 （ OBU） 、路侧设备 （ RSU） 硬件设备以及相应的软件协议栈，相关终端产品已具备商用基础。 产业接受程度逐步提升。一是汽车厂商接受度达到较高水平 ，上汽集团、一汽集团、福特、通用、吉利等逐步开发相关产品，大力推动新车的联网功能。 2019 年 3 月，福特宣布首款 C-V2X 车型 2021 年量产； 2019 年 4 月，上汽集团、一汽集团、东风公司、长安汽车、北汽集团、广汽集团、比亚迪汽车、长城汽车、江淮汽车、东南汽车、 众泰汽车、江铃集团新能源、宇通客车等 13 家车企共同发布 C-V2X 商用路标： 2020 下半年至 2021 上半年陆续实现 C-V2X 汽车量产。 汽车厂商对 C-V2X 的接受程度越来越高，汽车产业具备了较好的产 业推广环境。 二是交通行业将其作为新技术选择 ，交通运输和交通管 理行业的主管部门、科研机构和企业等纷纷表达了对 LTE-V2X 技术 的支持，并在延崇高速、无锡示范区等进行试验，但在具体设备产品 应用和规模化示范中的推动工作仍需进一步加强。 我国车联网平台运营和安全管理机制仍在探索。一是平台与运营 仍在探 索 ，三大基础电信运营商大力推进基于 MEC 平台的 C-V2X、 5G 业务验证示范；各地车联网先导区和示范区纷纷建设面向车路协 同和自动驾驶等应用的车联网数据中心和服务管理平台；路侧智能化 设备商联合交通部门、城市管理部门在高速公路、城市道路十字路口等场景建设路侧边缘平台并开展应用示范。各地、各行业对平台与运 营模式进行了积极探索，但目前还未形成成熟稳定的模式。 二是安全 认证技术积累较好，但管理要求尚待明确。 芯片 /模组企业、软硬件 设备企业、整车企业以及安全企业均已开展基于国内 C-V2X 通信安 全标准的研发工作。华 大电子、信大捷安、上海芯钛等陆续推出车规 级安全芯片；大唐于 2019 年 4 月率先进行了 V2X 直连通信安全机制 演示；国汽智联于 2019 年 5 月发布了 “ V2X 安全认证防护体系 ” ； 中国移动积极推动“ 基于移动通信 GBA 技术的 LTE-V2X 安全证书发