5G新基建帶來車聯網價值大爆發 一文看懂車路協同核心技術

在即將到來的2020年第一季度，國家有關車聯網的指導意見和建議相繼出臺。2月，11個國家部委聯合發布《智能汽車創新發展戰略》，提出結合5G商用部署，推進5G與車聯網協同建設。3月初，中央局常委會提出要加快5G網絡等新型基礎設施建設進度。隨后，國家發展改革委、工業和信息化部聯合組織實施了2020年國家支持的7個5G新基建重大項目，其中之一就是基于5G的車路協同車聯網的大規模驗證和應用。近日，工信部《關于推動5G加速發展的通知》明確提出，要將車聯網納入國家新型基礎設施建設項目，推動“5G+車聯網”協同發展。通信網絡是連接車聯網各個節點的傳輸鏈路，是車聯網廣泛應用的基礎之一。在以毫秒級低延遲為特征的新一代5G無線通信環境中，車聯網的連接價值將得到極大釋放——通過將人、車、路、云等交通參與因素有機鏈接，所有交通主體都可以在統一的平臺上實時共享信息，聯網車輛可以低成本獲得更多感知數據，從而促進智能駕駛技術的創新和應用。5G新基礎設施下的車路協同系統的調度和自適應功能也為整個交通系統的智能化提供了更廣闊的空間。在5G新基礎設施和解決方案提供商的技術支持下，中國的車路多點協作項目已進入實施階段。其中，應用于北京順義示范區5G商業開放路段的車路協同落地方案，不僅推動了V2X車載和路側設備的部署進程，還通過車、路、，以及云技術實踐。本文試圖以上述車路協同示范項目為樣本，參考示范區建設方木須車聯的公共規劃材料。基于車路兩大端口智能設備的硬件部署，從車端和路網側的主要任務中衍生出相關技術的應用思路，為下一階段5G新基建車路協同的規模化應用提供了寶貴經驗。

車輛端：安全和效率背后的核心操作系統作為一種重要的交通工具，從一開始就肩負著人們的兩個基本需求——提高駕駛員效率和確保駕駛員安全。在車路協同系統中，車端的主要任務也圍繞著安全和效率。首先，汽車大腦需要處理的信息量是不可估量的。在智能汽車的駕駛過程中，每天需要實時處理數TB的數據，而這一數字在車路協同系統中會顯著增加。在實時處理此類海量數據計算時，將錯誤率降至最低的難度可想而知。在日常生活中，打開網頁、查詢消息、回復消息，甚至在雙十一殺死一個產品都會導致錯誤，并被公眾接受。然而，在涉及駕駛安全的情況下，任何并發處理故障都會直接影響駕駛員的人身安全，不允許出現任何問題。其次，與普通消費者場景不同，車路協同需要“極其可靠的低延遲通信”。這需要在100毫秒內完成多個設備之間從感知、傳輸、處理到響應的整個通信和交互過程，以及道路信息的正確反饋，人類眨眼時間僅為100毫秒。允許的延遲……

在日常生活場景中，可能會直接導致駕駛過程中錯過轉彎或高速公路出口。車路協同中車輛的智能操作還需要考慮實時性能、穩定性、安全性等諸多因素，這些因素直接關系到車輛的行駛安全。同樣，與單個智能汽車不同，汽車之間的交流不再是單一的品牌行為。例如，品牌a的某一車型不僅需要與同一品牌的其他車型互聯互通，還需要在相同的交通環境中與BCDE品牌進行溝通。那么如何實現呢？車載終端必須與其他品牌的車輛和車載硬件廣泛兼容。用一組數據來解釋工作量：今天，我們有一千多個常見的主流品牌車型，600多個智能汽車傳感器和100多個ECU。這些都是需要與板載操作系統兼容的對象，這表明了難度。從車路協同項目的演示結果可以看出，通過核心操作系統整合車載終端的主要任務是一條可靠的路徑。借助操作系統的基本操作和軟硬件協同能力，不僅可以從底層實現車輛、車輛和網絡之間的互聯，還可以最大限度地發揮硬件潛力，提高系統任務并行性的穩定性，同時很好地承擔了硬件數據融合等車路協同的具體需求。這一假設在蘑菇車聯盟為順義車路協同項目提供的車載操作系統蘑菇OS的應用中也得到了有效驗證。由此可見，車路協同的真正實現需要低延遲、高穩定性、高安全性、高兼容性的底層操作系統。當然，這也意味著研發初期需要大量的適應和測試工作量，這對公司的研發投入、專業人才儲備，乃至行業經驗積累都是一個重大考驗。“通信+邊緣計算”是一種新的實時道路網絡系統，位于車路協同系統平臺上。道路與交通和云大數據平臺相連，是車路一體化數據監測、上傳和發送的重要組成部分。這一環節的主要任務是構建“通信+邊緣計算”的新體系。前者負責減少數據傳輸的端到端延遲，后者用于完成大量路邊傳感設備的接入和數據處理。實時性是兩者的共同要求。在通信方面，實現車路協同需要非常嚴格的數據傳輸要求：端到端延遲必須低至毫秒，可靠性可以達到99.999%，帶寬可以達到50Mbps，支持高速移動的絕對速度可以達到250kph——只有超低延遲、高容量，高可靠性的5G技術可以滿足這一需求。5G新基礎設施的加速部署有望顯著改善路網側的設備連接和數據傳輸環境。然而，5G新基礎設施的建設是一個漸進的過程，不同地區的實際通信環境存在顯著的地區差異。車路通信協議的標準各不相同，車路協同解決方案的實施需要車輛終端的穩定通信網絡連接。在沒有蜂窩移動網絡覆蓋或覆蓋不完整的地區，有必要立即切換到專用車輛通信協議。這意味著車載操作系統需要在4G/5G和車輛LTE-V之間自主切換，確保系統的實時“在線”，以及車輛和道路之間不間斷、穩定的互聯。在計算方面，云服務長期以來只作為核心層服務呈現，即在某個省市的固定計算中心，前端收集信息，統一上傳到核心云進行存儲和計算，然后將結果遠程返回到前端。隨著車路協同系統的進步，智能道路上越來越多的高清攝像頭形成了以視頻為主的復雜交通信息。考慮到數據傳輸的地理障礙，很難在……內將核心層的計算結果發送到車輛端……

fe時間延遲，以及車路協同解決方案從感知分析到反饋決策的實時性要求無法滿足。

從上述順義智能網聯示范區的應用情況可以看出，蘑菇車聯將核心層的計算資源下沉到路邊的邊緣節點是一種高度可靠的解決方案。通過在路網側部署MEC邊緣計算服務器，在車路云信息的上傳和分發之間就近建立環路，滿足車路協同場景下路側數據就近存儲和快速處理的要求。在此基礎上，構建完整的中央云+邊緣云服務體系，實現資源、應用、服務的全面云邊協同。未來，隨著5G新基礎設施的不斷加速發展，連接設備的數量將繼續增長。云接入服務的開放性、兼容性和可靠性，網絡運維管理的靈活可擴展性，以及應用層的云邊緣協作能力，都將考驗車路協同云服務的整體能力。最終，作為一個整體，由多功能集成車載終端操作系統和“通信+邊緣計算”實時路網系統組成的車路協同技術系統是一個可靠的方案，迄今為止已經得到了論證和驗證。此外，智能汽車產業的整體進步和域控制器、邊緣計算芯片、激光雷達等產業鏈技術的升級，也為智能車路的發展帶來了全面的提升空間。從車聯網的產業發展邏輯來看，國家政策長期以來一直發揮著主導作用。《智能汽車創新發展戰略》明確提出，到2025年，智能交通系統和智慧城市相關設施建設將取得積極進展。從5G的新基礎設施建設到5G+車聯網的協同發展，車路協同已進入政策實施的黃金期，車聯網技術解決方案提供商正迎來最佳時代。

標簽：北京大眾遠程

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