從“四跨”測試看車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢

導(dǎo)讀：未來車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化面臨諸多挑戰(zhàn)，5G何在?自動駕駛和智慧交通何在?商業(yè)模式何在?

2019年10月22-24日由IMT-2020(5G)推進(jìn)組C-V2X工作組、中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國汽車工程學(xué)會、上海國際汽車城(集團(tuán))有限公司共同在上海舉辦C-V2X“四跨”互聯(lián)互通應(yīng)用示范活動，總共50臺演示車輛雙雙組隊(duì)上陣，展示了車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：從2018年“三跨”到2019年“四跨”，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速;從20家參與企業(yè)到63家參與企業(yè)，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈更加完善;從7種業(yè)務(wù)到11種業(yè)務(wù)，車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)稍加豐富。

未來車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化面臨諸多挑戰(zhàn)，5G何在?自動駕駛和智慧交通何在?商業(yè)模式何在?

從“四跨”測試，可以展望2020年的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)趨勢，以及明年可能的應(yīng)用示范活動內(nèi)容：

①5G將豐富車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，2020年將開啟5G車聯(lián)網(wǎng)測試和驗(yàn)證工作，未來會出現(xiàn)基于LTE-V2X安全類和效率類業(yè)務(wù)+5G Uu大帶寬業(yè)務(wù)+5G NR-V2X自動駕駛類業(yè)務(wù)組合的模式;

②車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終極目標(biāo)是賦能實(shí)現(xiàn)自動駕駛和智慧交通，2020年將深化在自動駕駛車輛和智慧交通領(lǐng)域應(yīng)用，未來會出現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)賦能實(shí)現(xiàn)L4和L5自動駕駛，以及I4和I5智慧道路;

③車聯(lián)網(wǎng)將探索多樣化商業(yè)模式，2020年將優(yōu)先進(jìn)行商用車車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和各類車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)營。

01 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

(1)從“三跨”到“四跨”

從2018年“三跨”的“芯片模組+終端+車企”到2019年“四跨”的“芯片模組+終端+車企+CA平臺”，加入C-V2X通信安全防護(hù)機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用做準(zhǔn)備，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化落地進(jìn)程加速。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車面臨諸多的信息安全威脅，包括

①外部威脅：車聯(lián)網(wǎng)移動終端遠(yuǎn)程控制APP防護(hù)、充電樁操作系統(tǒng)防護(hù)和電量數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)加密傳輸、智能車鑰匙防止破解開鎖、OBD接口CAN報(bào)文防護(hù)等;

②終端威脅：T-BOX威脅、IVI威脅、終端升級OTA威脅、車載OS威脅、接入風(fēng)險(xiǎn)、傳感器風(fēng)險(xiǎn)、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸風(fēng)險(xiǎn)、車載終端架構(gòu)的安全威脅等;

③網(wǎng)絡(luò)威脅：認(rèn)證風(fēng)險(xiǎn)(沒有驗(yàn)證發(fā)送者的身份信息、偽造身份、動態(tài)劫持等)、傳輸風(fēng)險(xiǎn)(車輛信息沒有加密或強(qiáng)度不夠、密鑰信息暴露、所有車型使用相同的對稱密鑰等)、協(xié)議風(fēng)險(xiǎn)(一種協(xié)議偽裝成另一種協(xié)議等);

④云端威脅：數(shù)據(jù)隱私性、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)可恢復(fù)性。

本次“四跨”測試驗(yàn)證安全基礎(chǔ)PKI/CA系統(tǒng)，包括偽造限速預(yù)警防御(在路邊配置一個攻擊RSU，廣播偽造限速信息20km/h，演示車輛能夠過濾不可信的RSU消息)、偽造紅綠燈信息防御(在非交叉路口配置一個攻擊RSU，持續(xù)廣播信號燈消息，演示車輛在通過該點(diǎn)位過程中，不觸發(fā)任何紅綠燈相關(guān)預(yù)警和提示)、偽造緊急車輛防御(在路側(cè)放置一臺不可信OBU，未實(shí)現(xiàn)通信安全身份認(rèn)證機(jī)制，持續(xù)對外廣播偽造的緊急車輛消息，演示車輛路過時，不會觸發(fā)前向碰撞預(yù)警)、偽造前向碰撞預(yù)警防御(在路側(cè)放置一臺不可信OBU，未實(shí)現(xiàn)通信安全身份認(rèn)證機(jī)制，持續(xù)對外廣播偽造的前方車輛消息，演示車輛路過時，不會觸發(fā)前向碰撞預(yù)警)。

引入滿足C-V2X場景的消息認(rèn)證專用安全芯片，存儲個人身份證書和簽名私鑰，提供數(shù)字簽名、簽名驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加解密等密鑰服務(wù)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車在周邊有200臺其它智能網(wǎng)聯(lián)汽車的極端情況下，實(shí)現(xiàn)V2V功能，每秒鐘將接收200*10=2000條消息，安全芯片需要保障性能、算法功能、可靠性、安全性及應(yīng)用能力。例如某款安全芯片的C-V2X消息驗(yàn)證>4000TPS，C-V2X消息簽名>6000TPS。

互聯(lián)互通和安全身份認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)商用的關(guān)鍵要素，從“三跨”到“四跨”無疑邁出了一大步。

(2)從20家企業(yè)到63家企業(yè)

從2018年11家整車企業(yè)、3家芯片模組企業(yè)、8家終端產(chǎn)品和協(xié)議棧企業(yè)，到2019年27家整車企業(yè)、11家芯片模組企業(yè)、28家終端產(chǎn)品和協(xié)議棧企業(yè)、2家CA平臺企業(yè)、5家安全芯片及其他企業(yè)，覆蓋的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈愈加寬泛。

車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈涉及到使用方、投資方、建設(shè)方、設(shè)備方和運(yùn)營方。其中車聯(lián)網(wǎng)使用方主要包括車主、車企/Tier 1(傳統(tǒng)車企、新進(jìn)入者、自動駕駛初創(chuàng)公司、Tier 1等)、運(yùn)營商、行業(yè)客戶(出租車公司、保險(xiǎn)公司、公交公司等)、政府交管/交委等。車聯(lián)網(wǎng)投資方的資金來源主要有三種模式，政府出資、社會投資、政府引導(dǎo)和社會資本共同投資。車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方將按需采購設(shè)備商的產(chǎn)品和解決方案，部署C-V2X路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和車載終端。車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備方包括通信芯片、通信模組、終端設(shè)備、整車制造、安全、高精度定位及地圖服務(wù)等。車聯(lián)網(wǎng)專業(yè)運(yùn)營服務(wù)公司將向各類使用方提供測試認(rèn)證、V2X通信和信息服務(wù)、數(shù)據(jù)運(yùn)營等。

本次“四跨”測試囊括了車聯(lián)網(wǎng)上下游眾多企業(yè)。整車企業(yè)、汽車零部件供應(yīng)商、通信巨頭、互聯(lián)網(wǎng)大佬、智慧交通玩家五方勢力紛紛進(jìn)入賽道，產(chǎn)業(yè)鏈更加完善。

(3)從7種業(yè)務(wù)到11種業(yè)務(wù)

2018年“三跨”測試選取了7種典型車與車、車與路業(yè)務(wù)場景，包括綠波車速引導(dǎo)(V2I)、交叉路口碰撞預(yù)警(V2I)、道路濕滑提醒(V2I)、前向碰撞預(yù)警(V2V)、車輛變道/盲區(qū)預(yù)警(V2V)、緊急制動預(yù)警(V2V)、緊急特殊車輛預(yù)警(V2V)。

本次“四跨”測試選取了11種典型業(yè)務(wù)場景，包括4種V2I場景、3種V2V場景和4種安全機(jī)制驗(yàn)證場景。V2I業(yè)務(wù)：限速預(yù)警(SLW)、前方橋梁提醒(HLW)、弱勢交通參與者提醒(VRU)、紅燈預(yù)警(RLVW)/綠波車速引導(dǎo)(GLOSA);V2V業(yè)務(wù)：前向碰撞預(yù)警(FCW)、盲區(qū)預(yù)警(BSW)、故障車輛提醒(AVW);安全機(jī)制驗(yàn)證業(yè)務(wù)：偽造限速預(yù)警防御、偽造紅綠燈信息防御、偽造緊急車輛防御、偽造前向碰撞預(yù)警防御。

車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)稍加豐富，比如增加弱勢交通參與者提醒(VRU)業(yè)務(wù)。路段配備實(shí)現(xiàn)通信安全機(jī)制RSU，持續(xù)對外廣播通過行人狀態(tài)消息，車輛在駛近路口時，車輛UI觸發(fā)弱勢交通參與者提醒。

國際上3GPP已經(jīng)發(fā)布3GPP TR 22.885定義的27種LTE-V2X業(yè)務(wù)，中國汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會已經(jīng)發(fā)布T/CSAE 53-2017定義的17種LTE-V2X業(yè)務(wù)，是未來車聯(lián)網(wǎng)首期部署的主要業(yè)務(wù)類型。

02 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)趨勢

(1)5G何在?

本次“四跨”測試是基于LTE-V2X進(jìn)行的應(yīng)用示范，沒有包括5G元素。而車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和5G產(chǎn)業(yè)深度融合是大勢所趨，5G將豐富車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，2020年將開啟5G車聯(lián)網(wǎng)測試和驗(yàn)證工作。

5G元素主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面基于5G公網(wǎng)(基于5G Uu，或簡稱5G)，另外一方面是基于5G車聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)(基于5G NR-V2X，或簡稱5G-V2X)。

隨著運(yùn)營商5G公網(wǎng)部署加速，將豐富車聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)、安全出行和交通效率等各類業(yè)務(wù)。信息服務(wù)類業(yè)務(wù)方面，基于eMBB場景，可以提供車載AR/VR視頻通話等;mMTC場景，可以提供汽車分時租賃等;uRLLC場景，可以提供AR導(dǎo)航等。安全服務(wù)類業(yè)務(wù)方面，基于eMBB場景，可以提供真正的車輛和駕駛實(shí)時檢測等;mMTC場景，可以提供車輛防盜等;uRLLC場景，可以提供行人防碰撞等。交通效率類業(yè)務(wù)方面，基于eMBB場景，可以提供多視角直播、全景合成等;mMTC場景，可以提供車位共享等;uRLLC場景，可以提供編隊(duì)行駛等。

例如，未來無人駕駛車輛需要通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳輸汽車導(dǎo)航信息、位置信息以及汽車各個傳感器的數(shù)據(jù)，到云端或其他車輛終端。每輛車每秒可達(dá)1GB數(shù)據(jù)量，以便實(shí)時掌握車輛運(yùn)行狀態(tài)和駕駛行為狀態(tài)，現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足這樣的要求，需要5G網(wǎng)絡(luò)支撐。

由于5G公網(wǎng)未來首先部署的只包括eMBB場景，而mMTC和uRLLC無論是標(biāo)準(zhǔn)完善，還是實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署(涉及無線側(cè)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)等全面改造建設(shè))尚需要幾年時間周期。因此2020年基于運(yùn)營商5G公網(wǎng)，可以測試和驗(yàn)證5G eMBB大帶寬業(yè)務(wù)，例如車載AR/VR視頻通話、車載高清視頻監(jiān)控、全景合成等。

5G車聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)方面，5G NR-V2X標(biāo)準(zhǔn)在有序推進(jìn)，已經(jīng)完成Rel-14 LTE-V2X和Rel-15 LTE-eV2X制定，目前正在進(jìn)行5G NR Rel-16制定和Rel-17規(guī)劃。微信公眾號“5G行業(yè)應(yīng)用”的《5G車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)之路》文章中，詳細(xì)介紹了各階段標(biāo)準(zhǔn)情況。

5G NR-V2X將主要實(shí)現(xiàn)3GPP TR 22.886定義的自動駕駛功能，包括車輛編隊(duì)、高級駕駛、擴(kuò)展傳感器、遠(yuǎn)程駕駛四大類功能，加上基礎(chǔ)功能，共25種應(yīng)用場景(來源《3GPP TR 22.886 V15.1.0 (2017-03)》)。

車輛編隊(duì)：實(shí)現(xiàn)多車自動編隊(duì)行駛，編隊(duì)中后車通過車-車實(shí)時連接，根據(jù)頭車操作而變化駕駛策略，整個車隊(duì)以幾米甚至幾十厘米車距編隊(duì)行駛。頭車做出剎車指令后，通過V2V實(shí)現(xiàn)前后車之間瞬時反應(yīng)，后車甚至可以在前車開始減速前就自動啟動制動，從而實(shí)現(xiàn)后車跟隨式自動駕駛;

高級駕駛：實(shí)現(xiàn)半自動或全自動駕駛，每輛車都與周邊車輛和路側(cè)RSU共享自己的駕駛意圖，車輛之間可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動軌跡和操作協(xié)同。比如主車在行駛過程中需要變道，將行駛意圖發(fā)送給相關(guān)車道的其它車輛和路側(cè)RSU，其它車輛進(jìn)行加減速動作或者由路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施根據(jù)主車請求統(tǒng)一協(xié)調(diào)，使得車輛能夠順利完成換道動作;

遠(yuǎn)程駕駛：實(shí)現(xiàn)對車輛的遠(yuǎn)程駕駛操作，比如駕駛員無法駕駛車輛，或者車輛處于危險(xiǎn)環(huán)境等駕駛條件受限場景，也可用于特定封閉園區(qū)、礦山、港口、公共運(yùn)輸?shù)刃旭傑壽E相對固定的場景;

擴(kuò)展傳感器：實(shí)現(xiàn)車端和路側(cè)傳感器采集的數(shù)據(jù)或?qū)崟r視頻數(shù)據(jù)在車輛、行人、路側(cè)RSU和云平臺之間的交換，從而擴(kuò)展車輛傳感器探測范圍，使得車輛對周邊情況，甚至是幾公里以外情況能有更全面的了解。

隨著今年年底5G NR Rel-16版本固化，2020年上半年推出5G NR-V2X芯片及模組產(chǎn)品，預(yù)測2020年下半年或2021年上半年，在明確5G NR-V2X頻譜資源前提下，可以開展基于5G NR-V2X設(shè)備的測試和驗(yàn)證工作，展示車輛編隊(duì)、高級駕駛、擴(kuò)展傳感器、遠(yuǎn)程駕駛等自動駕駛類業(yè)務(wù)。

未來會出現(xiàn)基于LTE-V2X安全類和效率類業(yè)務(wù)+5G Uu大帶寬業(yè)務(wù)+5G NR-V2X自動駕駛類業(yè)務(wù)組合的模式。

(2)自動駕駛和智慧交通何在?

本次“四跨”測試沒有涵蓋L4/L5自動駕駛車輛，道路側(cè)也僅部署了RSU設(shè)備，未部署其它路側(cè)智能設(shè)施。而車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終極目標(biāo)是賦能實(shí)現(xiàn)自動駕駛和智慧交通，2020年將深化在自動駕駛車輛和智慧交通領(lǐng)域應(yīng)用。

微信公眾號“5G行業(yè)應(yīng)用”的《智能網(wǎng)聯(lián)車載終端滲透率提升之道》和《5G智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)設(shè)備覆蓋率提升探索》文章中，分別闡述了車載終端“滲透率”和路側(cè)設(shè)備“覆蓋率”提升路徑。

車聯(lián)網(wǎng)賦能自動駕駛方面。目前的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，還只是給人看的預(yù)警和告警信息，而不是給車使用的。因此未來車聯(lián)網(wǎng)功能需要和車做更深入的結(jié)合，主要體現(xiàn)在：①車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在車輛中控、儀表盤等上做融合展示和呈現(xiàn);②車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和車輛CAN總線等融合;③車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)作為輔助駕駛和自動駕駛的輸入源之一，與車輛多傳感器融合的輸入源一起，供自動駕駛車輛決策和控制使用。

例如，紅燈預(yù)警(RLVW)和綠波車速引導(dǎo)(GLOSA)業(yè)務(wù)中，紅綠燈控制機(jī)信息通過RSU推送給車載終端OBU。目前這些信息僅供駕駛?cè)藛T使用，未來可以作為自動駕駛重要的輸入源之一，和車輛攝像頭識別的紅綠燈信息進(jìn)行融合決策，供自動駕駛車輛控制使用。

車聯(lián)網(wǎng)賦能智慧交通方面。5G智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括①通信基礎(chǔ)設(shè)施：4G/5G蜂窩基站;②C-V2X專用通信基礎(chǔ)設(shè)施：多形態(tài)的RSU(Road Side Unit);③路側(cè)智能設(shè)施：包括交通控制設(shè)施(交通信號燈、標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄等)智能化，以及在路側(cè)部署攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和各類環(huán)境感知設(shè)備;④MEC(多接入邊緣計(jì)算/移動邊緣計(jì)算)設(shè)備等。

按照道路的感知、決策和控制能力不同，可以將智能網(wǎng)聯(lián)道路分為不同的等級。未來的道路，不僅僅部署帶有通信功能4G/5G蜂窩基站，以及多形態(tài)的RSU(體現(xiàn)道路的通信能力);還將部署一體化路側(cè)智能設(shè)施(體現(xiàn)道路的感知能力)，和路側(cè)邊緣計(jì)算/區(qū)域邊緣計(jì)算/云計(jì)算(體現(xiàn)道路的決策和控制能力)。隨著車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)智能基礎(chǔ)設(shè)施的部署，道路將向更高等級發(fā)展。未來會出現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)賦能實(shí)現(xiàn)L4和L5自動駕駛，以及I4和I5智慧道路。

(3)商業(yè)模式何在?

微信公眾號“5G行業(yè)應(yīng)用”的《5G車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的冷思考》文章中闡述了車聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)模式上面臨的挑戰(zhàn)。主要存在用戶需求不強(qiáng)烈、投資規(guī)模巨大、運(yùn)營模式不清晰三大挑戰(zhàn)。可能的解決之道包括：①繼續(xù)挖掘和深化信息服務(wù)類業(yè)務(wù);②特定商用場景先行先試;③探索數(shù)據(jù)開放和運(yùn)營。

車聯(lián)網(wǎng)將探索多樣化商業(yè)模式，2020年將優(yōu)先進(jìn)行商用車車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和各類車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)營。

商用車將會優(yōu)先采用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。商用車主要關(guān)注解決四個層面的問題，安全問題、效率問題、成本問題、舒適問題。

全球每年有約125萬人死于交通事故，商用車由于其自身特點(diǎn)，是重大傷害的施加者和被傷害者，迫切需要車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助減少交通事故;結(jié)合智慧交通和智慧物流，實(shí)現(xiàn)人、車、貨的智能管理，通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)選擇最佳運(yùn)行路線，提升運(yùn)輸效率，降低能耗;中國有1400萬輛中遠(yuǎn)途運(yùn)輸以及城際運(yùn)輸貨運(yùn)卡車，和近3000萬輛主要活躍在城市內(nèi)運(yùn)輸、快遞外賣配送場景的面包車、三輪車以及兩輪的電動車、摩托車，其中人力和燃油成本占比重，可以通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)減少運(yùn)營成本;通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升商用車舒適性，提供娛樂活動，幫助司機(jī)減輕疲勞。

商用車也將積極探索數(shù)據(jù)運(yùn)營。包括①圍繞商用車自身的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)、物流等各環(huán)節(jié)數(shù)字運(yùn)營工作;②圍繞商用車生態(tài)的汽車金融、汽車保險(xiǎn)、汽車租賃、車隊(duì)管理、汽車電商、維修保養(yǎng)、汽車加油、洗車美容、二手車等各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)運(yùn)營工作;③圍繞商用車使用的導(dǎo)航定位、視頻影音、視頻通信、社交聊天、在線支付等的數(shù)據(jù)運(yùn)營工作。

以公交車出行為例，各環(huán)節(jié)均可使用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。例如公交車實(shí)時上報(bào)車輛位置和車輛運(yùn)營信息(含電量、車速、溫度、車況等);公交車遠(yuǎn)程故障診斷預(yù)防、診斷與升級;公交車行駛過程中與路邊設(shè)施實(shí)時交互信息，通過紅綠燈協(xié)同，實(shí)現(xiàn)綠波通行和優(yōu)先通行，降低路口停車時間;云平臺基于路況和天氣信息等動態(tài)調(diào)整限速，基于公交車營運(yùn)情況，實(shí)時調(diào)度車輛發(fā)車、站場停靠、進(jìn)場充電等;智能站臺可以方便乘客舒適候車，購物，以及查看車輛動態(tài)信息。