引論:我們為您整理了1篇智能網聯示范區的設計規劃建設范文,供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發您的創作靈感,讓您的文章更具深度。
1背景
2018年11月,《車聯網(智能網聯汽車)直連通信使用5905-5925MHz頻段管理規定(暫行)》規定C-V2X直連通信技術專用頻段。1個月后,道路基礎設施、交通標志標識的數字化改造和新建也被列入車聯網產業發展行動計劃。近兩年,國家政策上明確提到支持優勢地區創建國家智能網聯汽車測試示范區和高度自動駕駛汽車實現限定區域和特場景商業化應用,這也標志著我國車聯網示范區的建設及未來演進的趨勢在于通過城市級車聯網的大規模測試與綜合化驗證,通過城市級試點與示范應用,不斷突破和探索面向中國車路協同智能化與網聯化的標準化開放之路。C-V2X正在逐漸取代DSRC成為全世界車路協同主流技術路線。2020年美國FCC將原分配DSRC的頻率分配給C-V2X,標志著C-V2X通信技術已成為全球車路協同主流通信技術。美國已明確將汽車智能化、網聯化作為兩大核心戰略,其交通部更是長期致力于推動汽車產業發展。歐盟在《阿姆斯特丹宣言》中規劃了自動駕駛汽車的發展藍圖。日本將自動駕駛汽車的普及作為增長戰略的支柱,日本政府與國土交通省相繼發布《自動駕駛相關制度整備大綱》和《自動駕駛汽車安全技術指南》,體現出了對自動駕駛汽車的頂層設計和政策協同的高度重視。3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)自2015年開始研究C-V2X工作,歷經4個階段,分別在3GPPTR22.885和3GPPTR22.886中從LTE-V2X和5G-V2X角度為輔助駕駛和自動駕駛一共定義了52種場景,為我國C-V2XDAY-I和DAY-II車聯網業務標準提供了重要依據。從C-V2X直連通信技術專用頻段頒布,到道路基礎設施、交通標志標識的數字化改造和新建,到支持優勢地區創建國家智能網聯汽車測試示范區,再到高度自動駕駛汽車實現限定區域和特定場景商業化應用,到目前的加快建設交通強國需要的科技創新體系,國家頂層規劃從標準規范、基礎設施、技術創新、測試驗證、安全監管、商用落地等多個方面不斷給出綱領性的戰略指導[1-9]。本文提出一種我國智能網聯示范區建設思路,并從端、網、云三個維度開展智能網聯示范區建設分析,設計車路協同平臺的關鍵核心功能,為我國智能網聯示范區的基礎規劃和實施提供參考。
2智能網聯示范區建設思路與方案
車聯網是我國信息化、數字化進程中,將車作為移動智能空間實體逐步去解構的一個重要階段,也是車輛依托數字化技術實現車內互聯、車車互聯、車路互聯、車云互聯等拓展傳統汽車內涵的一個概念。為了推動車聯網技術演進和相關產業落地,我國多地推動智能網聯示范區建設,通過區域型試點助力我國車聯網產業數字化發展。
2.1智能網聯示范區總體建設思路在智慧城市基礎設施與智能網聯汽車(下簡稱“雙智”)協同發展試點下,我國針對智能網聯示范區的建設仍存在運營及商業模式等行業痛點,智能網聯示范是推動雙智城市建設的錨點,本章以端(路側)、網(網絡)、云(平臺)為基礎,提出智能網聯示范的建設方案,整體建設基本思路如圖1所示。整體思路介紹如下:(1)路側基礎設施:具備基礎的通信發布能力和多傳感器的數據采集處理能力,實現傳統基礎設施的智能化升級,形成車路云通信、計算、存儲一體化解決方案,形成可用于規模化測試驗證的多級部署方案和協同調度機制,通過云端對管側和端側的協調,實現資源動態分配和軟件定義的網絡、計算、存儲等資源配置。(2)網絡基礎設施:基于5G基站全道路覆蓋建設(4G網絡升級)、全國高密度覆蓋的高精度定位網絡(站點間距30~35km)、保障綜合可靠服務的經驗和運維(運營商專網服務)和面向邊緣解算的MEC通信能力下沉(網絡時延達到20ms以內),形成國內領先的網絡基礎設施建設方案,為動態厘米級定位服務和車路協同應用場景服務能力提供基礎保障。(3)平臺基礎設施:依托5G和MEC,實現從平臺到路側的部署方式和分級式部署策略,車路協同云平臺通過調用時空信息模塊和車聯網安全認證模塊,形成集V2X、高精度地圖、車輛入網認證的統一化、標準化的服務能力,實現服務接口的規范化、跨廠商設備管理的統一化、車聯網多源數據分析的標準化。(4)在上述三類基礎設施基礎上,智能網聯時空信息數據具備互聯互通的技術基礎,為更好的推動數據應用落地,應在安全規范的體系建設下推動建設多平臺間互聯互通的標準規范,配合綜合安全測試認證體系,推動項目落地示范應用。
2.2路側基礎設施從傳統交通向智能網聯發展,路側基礎設施的內涵向智能化進一步演進,除傳統的交通信號燈外,具備智能感知能力的攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等融合形成的路側感知融合一體機在全國多地出現,作為智能網聯路側的關鍵感知基礎設施。同時,為了更好的發揮路側感知融合一體機的智能感知作用,需要通過路側通信單元(RoadSideUnit,RSU)和路側計算單元(RoadComputingUnit,RCU)實現實時的交通要素時空信息獲取和智能交互。圖2路側基礎設施智能化演進如圖2所示,路側基礎設施種類多樣,傳統的交通燈信息與實時感知的交通參與者時空要素信息是智能網聯示范區可持續運營的關鍵數據基礎。通過已有的局部交通要素時空信息,以時間為基準,以絕對位置和相對位置為依據,融合形成實時動態的局域交通信息感知圖譜,為實時、高效、可靠的車路協同信息交互提供感知底座。
2.3網絡基礎設施4G向5G邁進是在智能網聯示范區推動5G+C-V2X融合部署,推進端端協同和端云協同部署的關鍵。在典型的車路協同場景中,部分時延敏感場景要求端到端時延<100ms,部分場景要求帶寬必須>100Mbps,尤其是海量的融合感知數據,需要大量的算力和存儲,上述需求在傳統場景一般情況下均以專網實現為主。在5G與MEC結合之后,通過將路側設備、邊緣MEC、區域云與中心云結合,實現多級邊緣計算和“邊-云”結合架構,可通過專網實現多個邊緣節點、邊-云節點之間的信息交互,也可通過5G邊緣式下沉的通信網絡以20ms以內傳輸環境,使得5G公網+MEC專網的交互模式在車聯網中應用成為了可能,其示意圖如圖所示。
2.4平臺基礎設施路側基礎設施和網絡基礎設施將實時、動態的交通參與者信息以可靠、可信的方式獲取并匯聚到平臺后,平臺需要實現關鍵數據的分級分類,通過車路協同模塊完成關鍵功能和車路交互業務支撐;通過時空信息模塊,完成關鍵數據展示與管理調度業務支撐;通過安全認證模塊確保數據可信、過程可靠、風險可控。車路協同平臺是核心,通過統一接、V2X消息轉發、數據存儲、應用服務支撐、運營管理、運維監管、多級協同、三方對接等模塊支撐車路交互。其中,V2X消息轉發是智能網聯示范應用建設的一個核心模塊,在傳統的數據采集、存儲、處理過程中,數據交換和共享是基于用戶面向業務的關鍵環節。在車路協同應用場景中,分析數據的來源(包括區域、路口、對象等)、數據的屬性(速度、方向等)、數據間的關聯(相對位置、相對速度等),是支撐V2X消息生成、轉發、服務的關鍵因素,也是在不同場景中配合不同網絡模式開展有效服務的關鍵。同時,我國已出臺《合作式智能運輸系統車用通信系統應用層及應用數據交互標準》,對V2X消息的格式進行標準化定義,并已完成階段性的升級,對一些基礎的V2X場景交互的數據進行了定義,為車路協同標準化的交互提供了寶貴基礎。時空信息模塊旨在建設標準統一的智能網聯基礎地圖,構建“多源一標準,網聯一張圖”智能網聯時空信息模塊,采集道路高精度地圖數據,構建全域三維模型,接入多元感知數據和交通動態信息,實現統一基準的空間數據管理,并提供可視化渲染、時空分析等基礎地圖服務,是融合產業生態實現虛實交互的關鍵基礎。基于該模塊可實現區域交通一圖可視,核心策略快速配置,結合智能化路側基礎設施可有效提高管理部門對路口、路段、區域的綜合治理水平。安全模塊為有效支撐未來車聯網的業務復雜性和可靠性,車聯網安全模塊需面向車載終端/模組、路側終端等多終端形態,形成綜合性車聯網安全能力,為5G車聯網示范區建設提供基礎的安全認證能力和安全管理能力。在平臺側,安全基礎模塊旨在通過打造面向用戶、數據、業務、系統的多方面安全能力,形成接入安全、用戶管理、數據安全、業務安全。
3智能網聯示范區階段討論
我國的智能網聯示范區的建設和運營仍處于摸索階段,全國標準不一、跨部門數據不通、基礎設施建設重復投資等,也預示著需要通過階段性、漸進式的探索升級模式,打造可靠、有效、可復制的智能網聯示范區。我國車路協同和智能網聯相關的標準規范體系正在不斷完善,在國家級、省市級政策引領下,推進自動駕駛車輛、路側融合感知基礎設施、5G&C-V2X網聯交互、5G車聯網廣域觸達服務等方面的標準規范推進及制定工作,構建省市級道路功能測試規范細則,為5G車聯網認證、授權、服務、運營提供依據;推進分階段的基礎設施改造升級,支撐產業化落地驗證;隨著我國示范應用以輔助提醒及預警為主向協作式交互不斷演進,車聯網安全交互,對我國新型基礎設施建設(5G網、高精度定位網、車路協同網等)提出更高的要求打造云網一體化的時空信息底座,鍛造高精度定位、高精度地圖、車路協同、交通大數據、車聯網安全等智慧交通底層能力,通過統一開放接口,向行業提供數字化交通服務也是需要政府企業需要不斷探索的核心問題。
4結語
5G融合車路協同是交通強國建設必由之路,推進省市級標準制定,分階段推進新基建建設,打造交通數字化底座,推動測試認證授權一體化,深挖5G車聯網優勢,是當下及未來推進我國車聯網產業體系演進的必要手段。目前,國內廣州、上海等多地都在開展車聯網示范區的持續性投入,但面臨已有基礎設施投入產出比較低且無明顯回轉跡象的問題,車聯網的商用模式和運營成為了一大行業難點。同時,用于全國各地的智能網聯示范區建設主體和行業基礎能力不盡相同,跨行業多主體的產研協同能力有限,無法有效完成規模化商用驗證,也無法保障模式的可復制性。因此,在考慮以全國車聯網產業發展較為完善的城市為試點城市前提下,依托城市級的產業基礎和生態聚合能力,迭代推進城市級車聯網智能網聯頂層規劃,持續夯實道路基礎設施和網絡基礎設施等新基建基礎,規劃推動分路段建設和分階段驗證,示范沉淀標準化的信息共享和交互模式,創新探索有效、可靠、可運營的智能網聯商用模式,為我國智能網聯示范區建設添磚加瓦。
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作者:胡風 黃高瑋 羅希 單位:中移(上海)信息通信科技有限公司