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车联网的创新技术:蜂窝车联网
发布时间发布时间:2021-04-09 04:13

  是跨信息通信、汽车、交通等领域的跨学科交叉新兴技术。车联网作为产业变革创新的重要催化剂,正推动着交通管理模式、汽车产业形态、人们出行方式和能源消费结构的深刻变化。车联网是实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和云(平台)等全方位连接和通信的新一代信息通信技术。

  道路安全、交通效率、自动驾驶和信息娱乐等各类车联网应用提出了低时延、高可靠、高频度、大带宽、高移动性等新的移动通信需求与挑战。车联网通信面临车辆高速移动引起的网络拓扑高度动态性与时空复杂性、无线传播环境复杂快时变、节点高密度和高通信频度下低时延和高可靠通信的新科学问题。移动互联网用户广泛采用的蜂窝通信、Wi-Fi通信技术,由于和车联网在通信场景、业务特征、移动性、通信性能要求等方面存在显著差异,因此并不能满足车联网的通信需求。车联网专用无线通信技术成为学术界和产业界共同的研究热点。

  2004年,IEEE成立了802.11p工作组,在IEEE 802.11a标准的基础上开展WAVE (Wireless Access in the Vehicular Environment) 版本研究,并在2010年发布了DRSC(IEEE 802.11p)标准。陈山枝及所带博士生、博士后在2011年研究IEEE 802.11p车联网技术时,结合前人研究成果,发现其存在节点密集时通信性能(时延和可靠性等)急剧下降、覆盖和连通性差、部署成本高等问题。而当时TD-LTE 4G的国标标准刚基本定型,陈山枝及大唐电信集团团队(简称大唐团队)构想一个新的技术路线,即设计基于蜂窝移动通信的车联网技术,尽量能与蜂窝移动通信的物理层技术兼容。这样既能利用蜂窝移动通信技术和网络部署,且车联网芯片能够利用其手机终端的规模经济优势,降低成本。当然,还需进行针对性的技术创新,使其能够应对车联网通信的特殊性要求与挑战,如节点高速移动、干扰环境复杂、高频度和周期性数据传输、多个车辆节点间并发通信等,以解决车辆与不同交通元素间的低时延、高可靠通信难题,从而使其能够兼具技术和成本优势。因此,《蜂窝车联网(C-V2X)》一书的作者陈山枝等人构思将蜂窝通信技术和直通通信技术有机结合用于车联网的技术创新。蜂窝车联网(C-V2X,Cellular Vehicle-to-Everything)技术在此背景下应运而生。

  2017年,我国在国家制造强国建设领导小组下设立车联网产业发展专项委员会,由工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部、财政部、公安部、交通运输部等部门组成,负责组织制定车联网发展规划、政策和措施,协调解决产业发展重大问题,统筹推进产业发展。

  我国工业和信息化部2018年11月率先在全球正式发布5905~5925MHz (共20MHz带宽)的车联网直连通信频率规划,表明中国政府全力支持LTE-V2X的态度。在我国产业界共同努力下,LTE-V2X已形成包括通信芯片、安全芯片、通信模组、车载终端(OBU)、路侧设备(RSU)、测试仪表、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等较为完整的产业链生态,在全球处于领先地位。为实现C-V2X车联网产业尽快落地,工业和信息化部、交通运输部、公安部等部门积极协同推动,并与地方政府合作,在全国各地先后支持建设16个智能网联汽车测试示范区,积极推动国家级车联网先导区建设,我国车联网产业化进程逐步加快,为后续大规模产业化及商业化奠定了基础。

  美国联邦通信委员会(FCC)在2020年11月18日决定将已经分配给DSRC(IEEE 802.11p)的5.9GHz频段(5.850~5.925GHz)划拨给Wi-Fi和C-V2X使用,其中30MHz带宽(5.895~5.925GHz)分配给C-V2X。频谱是稀缺资源,一个国家的频谱资源分配政策体现了该国对技术标准与产业路径的选择。FCC的频谱分配标志着美国正式放弃DSRC并转向C-V2X。可见C-V2X得到了中美两个汽车与交通大国的认可,将成为车联网无线通信唯一的事实国际标准。

  可见,我国已从国家政策支持、频谱分配、产业生态发展等多个层面明确支持选择C-V2X作为中国车联网技术标准路线和产业发展路径,并对全球车联网技术与产业路线选择产生了深远影响,C-V2X相比于IEEE 802.11p在国际技术与产业竞争上已形成明显的超越态势。

  C-V2X与基于雷达、激光和视频等感知技术的高级驾驶辅助系统(ADAS)结合,实现从单车智能到网联智能,构成人-车-路-云等要素的智能交互环境。由于国情不同,我国将走出基于“5G + C-V2X”车路协同的智能交通与自动驾驶的创新发展模式。

  陈山枝博士(时任大唐电信集团副总裁)于2013年5月17日(世界电信日大会)率先在国际上提出LTE-V(即LTE-V2X)车联网概念及关键技术, 奠定了蜂窝车联网 (C-V2X)系统架构和直通链路技术原理;带领大唐团队积极推动C-V2X 的国际标准化及其演进,并持续开展了C-V2X 技术研究、产品开发及其在智能交通和智能网联汽车领域的应用研究、测试验证和商用实践。

  本书是陈山枝博士及其团队近十年来致力于蜂窝车联网(C-V2X)基础理论研究与技术创新的成果总结,是国内外首本专门介绍C-V2X车联网技术的专著, 包括LTE-V2X和NR-V2X的网络架构和关键技术,以及C-V2X应用相关关键技术、车联网安全、频谱规划、产业发展与应用示范、未来应用和技术发展展望。

  陈山枝,IEEE Fellow,教授级高工,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者。现任中国信息通信科技集团有限公司(CICT)副总裁、专家委主任,无线移动通信国家重点实验室主任,负责4G和5G移动通信技术与标准研究及产业化工作。曾获国家科技进步奖特等奖、一等奖、二等奖,国家技术发明奖二等奖,何梁何利基金科学与技术创新奖,光华工程科技奖等。目前研究方向为B5G和6G、车联网等。返回搜狐,查看更多

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