车路协同绕不开5G+车联网，自动驾驶的积极探索与实践

文︱立厷

谈到智能网联,我们很难绕开的一个词是车路协同。过去几年,业内都在讲自动驾驶是汽车产业发展的一个终极目标。在探索过程中,我们提出了聪明的车和智慧的路,那么,如何在复杂场景下实时、可靠地交付,就必须有一个靠谱的车路协同。关于这一点,在以“智车智驾 智创未来”为主题的2021中关村智能网联汽车国际创新论坛上,工信部车联网安全领域专家委员会委员、联通智网科技股份有限公司总经理张然懋做出了如下解读。

自动驾驶的第三个要素

张然懋指出,车路协同方案是中国自动驾驶路线的必由之路,因为它符合社会发展的整体演进规律——从单车的个体智能到协同智能。从科技角度看,单车智能会首先出现,但未来一定会用协同的方式来实现产业化部署和降低成本。

他认为,未来的自动驾驶智能网联方案应该包含三个部分:车、路和车路协同。因为车路协同不太好描述,所以把它抽象成了三个主要因素:一是车的智能化;二是道路的智能化;三个是网络的智能化。

车的智能化,汽车工程学会有标准的自动驾驶车辆定义。最近,交通部在新的规划中也提出了相关的道路智能化的定义。在未来环境中,不管是什么样的智能化的车和什么样的智能化的道路,都需要靠一个智能化的网络。

在复杂的自动驾驶场景下,网络到底能够支撑到什么程度?给我们带来了一些新的课题。我们必须研究智能化等级的车和智能化等级的道路在什么样的空间、什么样的网络中能够实现的自动驾驶场景。这种融合是未来面临的重要课题。

网络怎样才能更靠谱?

张然懋表示,一个泛在化的、高可用连接的场景化网络是未来实现车路协同的基础。其实智慧的路和聪明的车是现实世界和数字孪生世界之间一个平行交互的过程。

大家现在讲一个非常时髦的词元宇宙,它需要有一个泛在化的网络,不断地将物理世界的信息抽象整理成数字世界的信息,反馈到一个数字孪生的网络中去运算,给出相关的指令;然后,要通过网络下发到现实世界中去执行。有反馈,有校准,有各种各样实时交互。

在这个过程中,有三个词很重要:泛在化、场景化和高可用。所谓泛在,在广泛的场景下,我们必须要无时无刻满足现实世界和物理世界之间的交互,才能够实现全场景的车路协同。高可用是说连上并不重要,重要是一定要保证连接是可靠的,满足现实的需要。场景化是说在整个自动驾驶过程中会面临现实世界和物理世界之间来自于不同应用的访问,不同的目的需要不同的时延和抖动要求的网络保障。

今天之所以把5G和车联网放到一起,其实不是5G选择的车联网,而是车联网选择的5G,因为我们需要这样一个网络。在整个通信发展历史中,通信界的诉求也是要实现泛在的高可靠场景,5G的三个方向高速、广连接和低时延,加上高可靠恰好是今天车路协同中一个非常重要的方向。

那么,未来的V2X靠5G网络是不是就够了?是不够的。所以未来面向车路协同的网络应该是一个以5G蜂窝网络为基础,以V2X网络作为有效手段,然后融合其他通信手段,构成的一个全天候融合网络,以实现车与外部环境之间的实时可靠的交互。我们目前能够定义清楚的包括5G网和V2X,未来可能还会有其他一些通信技术要融合。

另外,我们靠网是不是就够了,显然是不够的。因为现在整个IT基础设施的发展已经到了云网融合的地步,网络的支撑带来了实现分布式云架构的可能性;协同计算技术的出现也为算力的分布带来了一个新的有效的支撑方式。所以,我们再看整个自动驾驶的网络的时候,认为它是一个融合云网一体的多级分布的网络,会引入更多的边缘计算节点、网络中心、云智一体的概念去实现一个混合,满足各种场景下自动驾驶交互的环境要求。

自动驾驶的积极探索与实践

张然懋说,整车智能化、网联智能化、软件定义汽车已成为行业共识,智能网联如繁花似锦,同时也走到了充满不确定性的行业十字路口,也就是进入了乌卡时代(VUCA,volatile,uncertain,complex,ambiguous),即易变不稳定、不确定、复杂和模糊。

为此,需要各种类型的公司在自动驾驶领域中积极探索、实践,其中也包括像智网科技这种从运营商衍生出来的车联网公司。这家公司是中国联通旗下一个专门从事车联网的子公司,成立于2015年,而联通的车联网是从2009年开始研究的。

经过10年的发展,中国联通目前不仅提供车联网连接和IT基础设施服务,也提供传统车联网的系统开发服务、整合和运营相关服务。在交通领域中,也面向车队管理和智慧交通提供相关服务。

在过去十年车联网的发展过程中,我们充分理解了行驶在路上的车对后台和周边服务的依赖和需求,包括通信和服务环境。实践表明,未来以5G和V2X为主的智能网联环境中,一定是一个车路、网边、云智的环境,包括智能的车、智能的路测系统、智能的车路协同感知系统和智能的网络系统。

首先,中国联通以一种开放的心态与中国电信一起共建了一张5G公众蜂窝网络,在全球率先使用了多进多出技术,实现了5G网络在全国的迅速部署。由于两家运营商的频率靠的比较近,所以能有效利用200M的连续频率,实现了目前全网最快的峰值速率。同时在全国积极推动利用5G空口的低时延特性,推动5G专网建设,满足边缘计算领域中对各种特定场景的支持。

第二个探索是车路协同环境下的5G网和V2X网络,摸索什么样的典型网络指标能够满足相关需求。在常州实验场组织产业链上的相关单位做了一个典型场景测试,对十个不同交通场景下的5G和V2X网络单独通信和融合通信的各项指标做了相关测试,形成了自己的无线场景库。

为了方便后期产业链各单位在设计车路协同相关网络时应用,也在推进5G典型的切片技术。因为5G是一个软件定义的网络,它可以针对不同场景以切片的方式来提供单独的通信信道。目前正在测试车端和路侧交互所使用的一些5G功能以网络切片的方式提供相应的服务,保证时延质量,从而更多地使用公众网络来提升车联网公众服务的使用渗透率。

第三个探索是推进边缘计算网络在车路协同领域的应用和标准。因为未来一定是一个多级部署的网络,边缘计算可能会成为车路协同中使用最多、应用最广的一种场景。而5G以其高可靠、低时延将成为边缘计算和车辆之间沟通的一个典型应用。

除了积极参与相关标准和各种工程实践应用,还有一块是自主研发面向运营的感知服务平台。未来路上跑在的车一定会接收到来自于路测的相关协同驾驶信息,而这些信息需要有一个共用的统一的协同标准。它也必须面向服务的场景进行设计。因为运营商有长期从事信息服务的经验和大型多分布信息系统维护的实践,所以能够在整个体系中充分发挥自己的优势,为产业链提供相应的基础底层平台。

未来的车都是靠路测信息实现协同驾驶,安全尤为重要。另一个推进试点是车联网的安全感知和安全认证,主要关注的是商用中车辆从路测接收什么样的信息,必须是可靠的、经过验证的、没有被人篡改的。智网科技和中国联通的安全公司也在积极开展相关试验工作,承担了工信部的车联网安全态势感知和密码商用课题,以及工信部车联网身份认证和安全信任试点项目。

区块链技术也是车联网领域的重要应用,因为未来的智能网联环境中,会涉及车与车、车与路、车与公众网络之间的信息发布和交互的各种复杂关系。在判定什么样的行为会造成什么后果时,需要有相应的确权机制。目前看,区块链技术的应用是比较有效的验证各方不可抵赖行为的一种模式。

在区块链领域,中国联通的专利排名在国内处于第二位,拥有自己的联通链,能够解决联通链上车与路侧基础设施和车与车之间的信息交互协同问题。在面向智能网联的应用中,正在积极推动一种基于商业运营状态的相关场景实验,包括半封闭道路上的快速公交、封闭区域的无人车辆。目前从公开道路看,乘用车的智能网联自动驾驶还有一段路需要进行探索。而封闭场景的营运车辆智能网联驾驶已具备一定的商业场景。

5G+MEC+V2X融合应用示范

张然懋还介绍了两个应用案例。第一个是正在推动的5G+MEC+V2X融合先导区部署试验。利用跨区域的多级网络,采用5G公众网络和V2X网络融合,在天津海河教育园部署了边缘节点和中央节点,还在北京模拟了一个全国节点,从而形成了一个三级节点部署的车路协同云平台,以验证环境的实现方法。通过三级云平台对车辆进行运行、驾驶管控。这也是第一个在与中国电信共建、共享的5G基站下开展的车联网示范项目。未来,在使用公众蜂窝网时,一定会面临使用不同运营商协同共建5G基站来开展相应车路协同的合作。

在中关村自动驾驶示范区建设中,中国联通也在参与智能网联汽车产业联盟软件工作组的相关工作,包括协同创新平台的建设,与产业合作伙伴一起提升智能网联汽车的实践和认知,贡献更大的力量。