C-V2X標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展與測(cè)試驗(yàn)證

于潤(rùn)東 中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

余冰雁 中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

李新洲 中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

期治博 中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

時(shí)曉光 中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

1 引言

近年來，車聯(lián)網(wǎng)成為國(guó)內(nèi)外新一輪科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必爭(zhēng)之地，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前的戰(zhàn)略機(jī)遇期，正在催生大量新技術(shù)、新產(chǎn)品、新服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向著智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向演進(jìn)，車載操作系統(tǒng)、新

型汽車電子、車載通信、服務(wù)平臺(tái)、安全等關(guān)鍵技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。C-V2X通信技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)車輛與一切事物連接的載體，是推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)之一，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

2 C-V2X內(nèi)涵

車用無(wú)線通信技術(shù)（VehicletoEverything，V2X）是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術(shù)，支持實(shí)現(xiàn)車與車（VehicletoVehicle，V2V）、車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施（VehicletoInfrastructure，V2I）、車與人（Vehicleto Pedestrian，V2P）、車與云平臺(tái)（Vehicle to Network/Cloud，V2N/V2C）的全方位連接和信息交互（見圖1）。

V2V是指通過車載終端進(jìn)行車輛間的通信。車載終端可以實(shí)時(shí)獲取周圍車輛的車速、車輛位置、行車情況等信息，車輛間也可以構(gòu)成一個(gè)互動(dòng)的平臺(tái)，實(shí)時(shí)交換文字、圖片和視頻等信息。V2V通信主要應(yīng)用于避免或減少交通事故、車輛監(jiān)督管理等。V2I是指車載設(shè)備與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施（如紅綠燈、交通攝像頭、路側(cè)單元等）進(jìn)行通信，路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施也可以獲取附近區(qū)域車輛的信息并發(fā)布各種實(shí)時(shí)信息。V2I通信主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)信息服務(wù)、車輛監(jiān)控管理、不停車收費(fèi)等。V2P是指弱勢(shì)交通群體（包括行人、騎行者等）使用用戶設(shè)備（如手機(jī)、筆記本電腦等）與車載設(shè)備進(jìn)行通信。V2P通信主要應(yīng)用于避免或減少交通事故、信息服務(wù)等。V2N/V2C是指車載設(shè)備通過接入網(wǎng)/核心網(wǎng)與云平臺(tái)連接，云平臺(tái)與車輛之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，提供車輛所需要的各類應(yīng)用服務(wù)。V2N/V2C通信主要應(yīng)用于車輛導(dǎo)航、車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、緊急救援、信息娛樂服務(wù)等。

綜上所述，V2X將“人、車、路、云”等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，不僅可以支撐車輛獲得比單車感知更多的信息，促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用；還有利于構(gòu)建一個(gè)智慧的交通體系，促進(jìn)汽車和交通服務(wù)的新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展，對(duì)提高交通效率、節(jié)省資源、減少污染、降低事故發(fā)生率、改善交通管理具有重要意義。

C-V2X是指基于3G/4G/5G等蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的車用無(wú)線通信技術(shù)，目前階段C-V2X的熱點(diǎn)研究包括LTE-V2X的產(chǎn)業(yè)化和未來5G-V2X的標(biāo)準(zhǔn)化。LTE-V2X是指基于LTE移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的車用無(wú)線通信技術(shù)，包括蜂窩通信（Uu）和直接通信（PC5）兩種工作模式。其中，蜂窩通信模式借助已有的LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持高帶寬、廣覆蓋、長(zhǎng)距離的通信連接，滿足道路事故/施工提醒、信號(hào)燈提醒、車速引導(dǎo)、動(dòng)態(tài)地圖等信息服務(wù)、交通效率類車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求；直接通信模式既可以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)工作又可以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋外工作，使用5.9GHz附近的專用頻譜進(jìn)行終端設(shè)備之間的直接通信，實(shí)現(xiàn)車輛與周邊車輛、路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、行人等節(jié)點(diǎn)的低時(shí)延、高可靠的通信。

C-V2X目前主要覆蓋3大典型應(yīng)用場(chǎng)景：交通主動(dòng)安全、交通效率和信息服務(wù)，并且逐步向支持實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛應(yīng)用演進(jìn)。交通主動(dòng)安全是C-V2X最重要的應(yīng)用場(chǎng)景之一，對(duì)于緩解交通事故有十分重要的意義。典型的交通主動(dòng)安全應(yīng)用場(chǎng)景例如前向碰撞預(yù)警、交叉路口碰撞預(yù)警、緊急制動(dòng)預(yù)警等。交通效率是CV2X的重要應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)也是智慧交通的重要組成部分，對(duì)于緩解城市交通擁堵、節(jié)能減排具有十分重要的意義。典型的交通效率應(yīng)用場(chǎng)景包括車速引導(dǎo)、車內(nèi)標(biāo)牌、協(xié)作式自適應(yīng)巡航等。信息服務(wù)是提高車主駕車體驗(yàn)的重要應(yīng)用場(chǎng)景，是C-V2X應(yīng)用場(chǎng)景的重要組成部分。典型的信息服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景包括緊急呼叫業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)、汽車近場(chǎng)支付等。伴隨無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，C-V2X應(yīng)用場(chǎng)景不斷演進(jìn)，未來5G網(wǎng)絡(luò)能夠在提供99.999%穩(wěn)定性的同時(shí)做到小于1ms的通訊時(shí)延，因此5G-V2X可以支持更多面向高度自動(dòng)駕駛的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，包括車隊(duì)編隊(duì)行駛、擴(kuò)展傳感器、先進(jìn)駕駛、遠(yuǎn)程遙控駕駛等。

在C-V2X國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化方面，作為L(zhǎng)TE平臺(tái)向垂直行業(yè)新業(yè)務(wù)的延伸，3GPP為車輛通信的增強(qiáng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)研究和開發(fā)。當(dāng)前，C-V2X的標(biāo)準(zhǔn)化可以分為3個(gè)階段。支持LTE-V2X的3GPPR14版本標(biāo)準(zhǔn)已在2017年正式發(fā)布；支持LTE-V2X增強(qiáng)的LTE-eV2X 3GPP R15版本標(biāo)準(zhǔn)于2018年6月正式完成；支持5G-V2X的標(biāo)準(zhǔn)于2018年6月啟動(dòng)研究。

3 我國(guó)LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)體系基本完成構(gòu)建

國(guó)內(nèi)各行業(yè)協(xié)會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)化組織高度重視我國(guó)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工作，包括中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）、全國(guó)智能運(yùn)輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（TC/ITS）、中國(guó)智能交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（C-ITS）、車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟（TIAA）、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)(SAEChina)及中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟(CAICV)等都已積極開展C-V2X相關(guān)研究及標(biāo)準(zhǔn)化工作。初步形成了覆蓋LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧各層次、各層面的標(biāo)準(zhǔn)體系，能夠指導(dǎo)LTE-V2X上下游企業(yè)開展相關(guān)技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)，目前我國(guó)LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)體系如圖2和表1所示。

圖2 國(guó)內(nèi)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)體系

國(guó)內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)組織的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作已支持形成我國(guó)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)體系，包括應(yīng)用定義及需求、總體技術(shù)要求、關(guān)鍵技術(shù)、信息安全等多方面。但是，大部分標(biāo)準(zhǔn)是分散在不同的團(tuán)體組織或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)內(nèi)來開展研究制定，仍然需要相互之間的統(tǒng)籌協(xié)同，加快推進(jìn)形成體系完整的統(tǒng)一國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

4 C-V2X測(cè)試驗(yàn)證進(jìn)展

表1 國(guó)內(nèi)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容及進(jìn)展

C-V2X測(cè)試驗(yàn)證將加速C-V2X通信技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，對(duì)于C-V2X規(guī)模化商用具有重要意義，中國(guó)信息通信研究院作為通信行業(yè)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具備完備的無(wú)線通信測(cè)試驗(yàn)證環(huán)境，已支持開展C-V2X終端設(shè)備的功能、性能和協(xié)議一致性測(cè)試。

（1）C-V2X終端通信功能測(cè)試

中國(guó)信息通信研究院在IMT-2020C-V2X工作組中組織制定《LTE-V2X終端通信功能測(cè)試規(guī)范（實(shí)驗(yàn)室）》、《LTE-V2X性能測(cè)試規(guī)范（實(shí)驗(yàn)室）》，組織完成LTE-V終端直通互操作測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了基于3GPPR14標(biāo)準(zhǔn)的LTE-V終端直通的異廠家互操作。

（2）C-V2X終端網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層一致性測(cè)試

依據(jù)國(guó)標(biāo)《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng)專用短程通信第3部分網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層規(guī)范》，中國(guó)信息通信研究院已建立 C-V2X終端網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層測(cè)試環(huán)境。在終端網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層協(xié)議一致性測(cè)試方面，能夠?qū)ΠňW(wǎng)絡(luò)層專用短程通信消息DSM、專用短程通信業(yè)務(wù)公告DSA，應(yīng)用層車輛基本安全消息BSM、地圖消息MAP、路側(cè)交通信息消息RSI、路側(cè)安全消息RSM、信號(hào)燈消息SPAT等開展協(xié)議一致性測(cè)試。

（3）C-V2X終端應(yīng)用層功能測(cè)試

依據(jù)TCSAE53-2017《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)》，能夠?qū)η跋蚺鲎差A(yù)警（FCW）、交叉路口碰撞預(yù)警（ICW）、左轉(zhuǎn)輔助（LTA）、盲區(qū)預(yù)警/變道預(yù)警（BSW/LCW）、逆向超車預(yù)警（DNPW）、緊急制動(dòng)預(yù)警（EBW）、異常車輛提醒（AVW）、車輛失控預(yù)警（CLW）、緊急車輛提醒（EVW）等應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行功能驗(yàn)證測(cè)試。

此外，國(guó)內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)積極開展C-V2X通信技術(shù)產(chǎn)品的規(guī)?；?yàn)證。示范區(qū)有助于推動(dòng)C-V2X車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)制定、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新、培育發(fā)展新型業(yè)態(tài)，部分示范區(qū)在C-V2X領(lǐng)域的重要進(jìn)展如下：

（1）國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點(diǎn)示范區(qū)已聯(lián)合中國(guó)移動(dòng)、華為等行業(yè)伙伴，在示范區(qū)內(nèi)（含封閉區(qū)）新建LTE-V2X基站13座，完整搭建1套C-V2XServer數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)路側(cè)數(shù)據(jù)整合并滿足V2X信息計(jì)算要求，綜合為整車及零部件企業(yè)提供C-V2X車路通信應(yīng)用的研發(fā)與測(cè)試支撐服務(wù)。目前，上汽集團(tuán)、通用汽車等整車企業(yè)已完成基于示范區(qū)封閉測(cè)試區(qū)和開放道路數(shù)據(jù)接口的C-V2X應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)，實(shí)現(xiàn)道路交通控制等路側(cè)數(shù)據(jù)在車載端的顯示和應(yīng)用，整體效果良好。上海示范區(qū)計(jì)劃在2018—2019年，科學(xué)規(guī)劃、分步驟有序開展城市級(jí)、規(guī)?；疌-V2X應(yīng)用示范工程建設(shè)。

（2）無(wú)錫國(guó)家智能交通綜合測(cè)試基地及車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范區(qū)于2017年9月啟動(dòng)無(wú)錫車聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，該項(xiàng)目規(guī)劃了開放道路測(cè)試研究、城市級(jí)規(guī)模示范應(yīng)用、打造車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地3個(gè)階段，實(shí)施區(qū)域包括綜合測(cè)試基地周邊全場(chǎng)景道路、太湖新城主要道路、主城區(qū)部分路口、主要高架道路、環(huán)太湖高速部分路段，率先部署基于LTE-V2X通訊技術(shù)的新業(yè)務(wù)應(yīng)用。

5 IMT-2020(5G)推進(jìn)組蜂窩車聯(lián)工作組加速C-V2X產(chǎn)業(yè)推進(jìn)

2017年4月23日，IMT-2020(5G)推進(jìn)組第十二次會(huì)議討論決定在IMT-2020（5G）推進(jìn)組成立蜂窩車聯(lián)工作組（C-V2X工作組），負(fù)責(zé)組織開展LTE-V2X和5G-V2X的技術(shù)研究、試驗(yàn)驗(yàn)證和產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用推廣等工作。目前已有75家科研院所、企業(yè)加入，形成了“產(chǎn)、學(xué)、研、用”合作，“汽車、信息通信、交通”等多行業(yè)協(xié)同的成員聯(lián)盟（見圖3）。

圖3 IMT-2020（5G）推進(jìn)組C-V2X工作組成員單位

2017年，C-V2X工作組重點(diǎn)開展了LTE-V2X測(cè)試評(píng)估、LTE部署與組網(wǎng)方案、LTE-V2X商業(yè)模式研究、C-V2X業(yè)務(wù)需求演進(jìn)等多項(xiàng)研究工作，發(fā)布了《LTEV2X終端通信功能測(cè)試規(guī)范（實(shí)驗(yàn)室）》、《LTE-V2X性能測(cè)試規(guī)范（實(shí)驗(yàn)室）》等多項(xiàng)工作組文件，組織完成LTE-V終端直通互操作測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了基于3GPPR14標(biāo)準(zhǔn)的LTE-V終端直通的異廠家互操作。2018年，C-V2X工作組將持續(xù)深入開展C-V2X推進(jìn)工作，包括LTE-V2X頻率需求、規(guī)劃分配和管理模式研究、LTEV2X安全認(rèn)證機(jī)制的研究與試驗(yàn)驗(yàn)證、C-V2X與邊緣計(jì)算融合創(chuàng)新研究、高精度定位增強(qiáng)技術(shù)及其在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究、C-V2X應(yīng)用推廣和商業(yè)模式深度研究等研究課題。并重點(diǎn)推動(dòng)開展LTE-V2X規(guī)模性試驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用示范以及C-V2X測(cè)試認(rèn)證評(píng)估體系搭建等工作。

6 C-V2X產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

（1）協(xié)同開展LTE-V2X測(cè)試評(píng)估體系的建立

搭載LTE-V2X設(shè)備以實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的汽車主動(dòng)安全和交通效率提升應(yīng)用，在市場(chǎng)化之前，需要保證技術(shù)的可靠性和成熟性，必須經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試驗(yàn)證，需要詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果分析，這也是LTE-V2X實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化應(yīng)用的關(guān)鍵。LTE-V2X測(cè)試涉及多個(gè)行業(yè)，包括車輛制造業(yè)、ICT行業(yè)（包括通信、計(jì)算機(jī)和控制）等，因此不僅需要覆蓋零部件級(jí)測(cè)試，還要考慮整車級(jí)測(cè)試。此外，LTE-V2X測(cè)試是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要構(gòu)建跨行業(yè)協(xié)作的測(cè)試評(píng)估體系，包括客觀的、統(tǒng)一的、可重復(fù)的、自動(dòng)化的測(cè)試方法、流程和規(guī)范，以及測(cè)試驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)和外場(chǎng)環(huán)境，以支持開展LTE-V2X的通信性能、應(yīng)用功能、協(xié)議一致性、信息安全和可靠性等多方面測(cè)試。與此同時(shí)，在市場(chǎng)化應(yīng)用前，還應(yīng)進(jìn)行大規(guī)模的區(qū)域性、城市級(jí)測(cè)試驗(yàn)證，保證性能、功能有效的同時(shí)，對(duì)于提煉V2X典型應(yīng)用場(chǎng)景、分析交通效率提升影響和加大用戶接受度普及具有重要意義。

（2）加快C-V2X技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的商業(yè)模式創(chuàng)新

區(qū)別于基于雷達(dá)、攝像頭等感知設(shè)備的先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)應(yīng)用，基于V2X技術(shù)的主動(dòng)安全類應(yīng)用需要依靠車輛與車輛、車輛與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的通信來實(shí)現(xiàn)協(xié)同感知和控制，因此V2X技術(shù)應(yīng)用效果在很大程度上取決于設(shè)備在交通參與者中的滲透率。建議加快研究提升V2X技術(shù)在車輛以及路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施中滲透率的部署推廣方式，如從主動(dòng)安全應(yīng)用的社會(huì)效益考慮，通過強(qiáng)制要求車輛安裝，快速提升V2X技術(shù)的滲透率等。此外，為了實(shí)現(xiàn)V2X新技術(shù)、新產(chǎn)品的可持續(xù)轉(zhuǎn)化，在實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全類應(yīng)用的同時(shí)，要探索商業(yè)模式創(chuàng)新，推動(dòng)新型業(yè)態(tài)的創(chuàng)新發(fā)展，一方面培育一批具備產(chǎn)業(yè)化條件的應(yīng)用服務(wù)，如共享出行、緊急救援、自動(dòng)駕駛、智慧路網(wǎng)等；另一方面要加強(qiáng)V2X交互數(shù)據(jù)的再利用，并探索V2X交互數(shù)據(jù)脫敏后的開放共享機(jī)制，如衍生出車聯(lián)網(wǎng)保險(xiǎn)、車輛個(gè)性化定制等服務(wù)。

（3）建立健全安全保障體系

V2X技術(shù)在實(shí)現(xiàn)汽車聯(lián)網(wǎng)獲得更多服務(wù)的同時(shí)，也將汽車的控制系統(tǒng)暴露在網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境當(dāng)中，容易遭受外界的惡意攻擊，帶來了新的安全問題。我國(guó)應(yīng)探索建立汽車聯(lián)網(wǎng)的安全管理平臺(tái)，健全安全管理制度，全面提升汽車聯(lián)網(wǎng)后的安全防護(hù)水平。與此同時(shí)，為確保道路通行安全和事故責(zé)任認(rèn)定，V2X信息交互時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行完備的消息合法性/完整性驗(yàn)證，建立國(guó)家級(jí)的V2X通信認(rèn)證鑒權(quán)體系。此外，盡快開展汽車聯(lián)網(wǎng)的敏感數(shù)據(jù)、重要數(shù)據(jù)界定和劃分的依據(jù)，加快汽車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的個(gè)人信息保護(hù)和數(shù)據(jù)流動(dòng)管理等方面的研究。