車聯網是跨信息通信、汽車、交通等領域的跨學科交叉新興技術。車聯網作為產業變革創新的重要催化劑,正推動著交通管理模式、汽車產業形態、人們出行方式和能源消費結構的深刻變化。車聯網無線通信技術是實現車輛與周圍的車、人、交通基礎設施和云(平臺)等全方位連接和通信的新一代信息通信技術。
道路安全、交通效率、自動駕駛和信息娛樂等各類車聯網應用提出了低時延、高可靠、高頻度、大帶寬、高移動性等新的移動通信需求與挑戰。車聯網通信面臨車輛高速移動引起的網絡拓撲高度動態性與時空復雜性、無線傳播環境復雜快時變、節點高密度和高通信頻度下低時延和高可靠通信的新科學問題。移動互聯網用戶廣泛采用的蜂窩通信、Wi-Fi通信技術,由于和車聯網在通信場景、業務特征、移動性、通信性能要求等方面存在顯著差異,因此并不能滿足車聯網的通信需求。車聯網專用無線通信技術成為學術界和產業界共同的研究熱點。
2004年,IEEE成立了802.11p工作組,在IEEE 802.11a標準的基礎上開展WAVE (Wireless Access in the Vehicular Environment) 版本研究,并在2010年發布了DRSC(IEEE 802.11p)標準。陳山枝及所帶博士生、博士后在2011年研究IEEE 802.11p車聯網技術時,結合前人研究成果,發現其存在節點密集時通信性能(時延和可靠性等)急劇下降、覆蓋和連通性差、部署成本高等問題。而當時TD-LTE 4G的國標標準剛基本定型,陳山枝及大唐電信集團團隊(簡稱大唐團隊)構想一個新的技術路線,即設計基于蜂窩移動通信的車聯網技術,盡量能與蜂窩移動通信的物理層技術兼容。這樣既能利用蜂窩移動通信技術和網絡部署,且車聯網芯片能夠利用其手機終端的規模經濟優勢,降低成本。當然,還需進行針對性的技術創新,使其能夠應對車聯網通信的特殊性要求與挑戰,如節點高速移動、干擾環境復雜、高頻度和周期性數據傳輸、多個車輛節點間并發通信等,以解決車輛與不同交通元素間的低時延、高可靠通信難題,從而使其能夠兼具技術和成本優勢。因此,《蜂窩車聯網(C-V2X)》一書的作者陳山枝等人構思將蜂窩通信技術和直通通信技術有機結合用于車聯網的技術創新。蜂窩車聯網(C-V2X,Cellular Vehicle-to-Everything)技術在此背景下應運而生。
2017年,我國在國家制造強國建設領導小組下設立車聯網產業發展專項委員會,由工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部、財政部、公安部、交通運輸部等部門組成,負責組織制定車聯網發展規劃、政策和措施,協調解決產業發展重大問題,統籌推進產業發展。
我國工業和信息化部2018年11月率先在全球正式發布5905~5925MHz (共20MHz帶寬)的車聯網直連通信頻率規劃,表明中國政府全力支持LTE-V2X的態度。在我國產業界共同努力下,LTE-V2X已形成包括通信芯片、安全芯片、通信模組、車載終端(OBU)、路側設備(RSU)、測試儀表、整車制造、運營服務、測試認證、高精度定位及地圖服務等較為完整的產業鏈生態,在全球處于領先地位。為實現C-V2X車聯網產業盡快落地,工業和信息化部、交通運輸部、公安部等部門積極協同推動,并與地方政府合作,在全國各地先后支持建設16個智能網聯汽車測試示范區,積極推動國家級車聯網先導區建設,我國車聯網產業化進程逐步加快,為后續大規模產業化及商業化奠定了基礎。
美國聯邦通信委員會(FCC)在2020年11月18日決定將已經分配給DSRC(IEEE 802.11p)的5.9GHz頻段(5.850~5.925GHz)劃撥給Wi-Fi和C-V2X使用,其中30MHz帶寬(5.895~5.925GHz)分配給C-V2X。頻譜是稀缺資源,一個國家的頻譜資源分配政策體現了該國對技術標準與產業路徑的選擇。FCC的頻譜分配標志著美國正式放棄DSRC并轉向C-V2X。可見C-V2X得到了中美兩個汽車與交通大國的認可,將成為車聯網無線通信唯一的事實國際標準。
可見,我國已從國家政策支持、頻譜分配、產業生態發展等多個層面明確支持選擇C-V2X作為中國車聯網技術標準路線和產業發展路徑,并對全球車聯網技術與產業路線選擇產生了深遠影響,C-V2X相比于IEEE 802.11p在國際技術與產業競爭上已形成明顯的超越態勢。
C-V2X與基于雷達、激光和視頻等感知技術的高級駕駛輔助系統(ADAS)結合,實現從單車智能到網聯智能,構成人-車-路-云等要素的智能交互環境。由于國情不同,我國將走出基于“5G + C-V2X”車路協同的智能交通與自動駕駛的創新發展模式。
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蜂窩車聯網(C-V2X)
書號:978-7-115-55504-5
作者:陳山枝 胡金玲 等
內容簡介
陳山枝博士(時任大唐電信集團副總裁)于2013年5月17日(世界電信日大會)率先在國際上提出LTE-V(即LTE-V2X)車聯網概念及關鍵技術, 奠定了蜂窩車聯網 (C-V2X)系統架構和直通鏈路技術原理;帶領大唐團隊積極推動C-V2X 的國際標準化及其演進,并持續開展了C-V2X 技術研究、產品開發及其在智能交通和智能網聯汽車領域的應用研究、測試驗證和商用實踐。
本書是陳山枝博士及其團隊近十年來致力于蜂窩車聯網(C-V2X)基礎理論研究與技術創新的成果總結,是國內外首本專門介紹C-V2X車聯網技術的專著, 包括LTE-V2X和NR-V2X的網絡架構和關鍵技術,以及C-V2X應用相關關鍵技術、車聯網安全、頻譜規劃、產業發展與應用示范、未來應用和技術發展展望。
作者簡介
陳山枝,IEEE Fellow,教授級高工,博士生導師,國家杰出青年科學基金獲得者。現任中國信息通信科技集團有限公司(CICT)副總裁、專家委主任,無線移動通信國家重點實驗室主任,負責4G和5G移動通信技術與標準研究及產業化工作。曾獲國家科技進步獎特等獎、一等獎、二等獎,國家技術發明獎二等獎,何梁何利基金科學與技術創新獎,光華工程科技獎等。目前研究方向為B5G和6G、車聯網等。
專家推薦
本書適合信息科學領域尤其是通信與信息領域的科研人員、工程技術人員,以及智能網聯汽車領域從業者,也可作為高等院校通信和計算機專業師生的參考書。
責編/版式:范范
校對:舒文瓊
審核:申晴
監制:劉啟誠
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