2020车联网行业技术发展分析,技术革新带来车联网质地飞跃发展
从不同的主体出发,车联网被赋予了不同的定义,包括车联网、V2X、车路协同、智能网联汽车等。我们认为不同定义背后的内涵是基本一致的,即通过无线通信为主的方式,实现车内、车与人、车与车、车与路、车与云平台的网络连接,从而实现汽车智能化水平提升、交通效率提升、自动驾驶等目标。
图:C-V2X通信示意图
车联网的演变经历了从CAN总线到车载以太网、从有线网络到蜂窝、从4G到5G、从集中到边缘的过程。通信方式上,我们认为技术延展性更好的C-V2X路线涵盖了车辆与交通参与方的所有通信方式,包括:车与车之间的直接通信(V2V)、车与行人之间的通信(V2P)、车与道路基础设施之间的通信(V2I)、以及车辆通过移动网络与云端进行通信(V2N)。
图:奇瑞自动驾驶暨智慧交通总体技术方案示例
1、C-V2X蜂窝通信技术衍生的行业应用
相关组织在标准制定的过程中,即做出了对应用的规划。3GPP规划了25种应用场景,我国汽车标准委员会规划了17种应用场景,2019年信通院四跨测试安排了11个场景。
3GPP标准:功能从基础到高级,包括了传感器延伸、自动驾驶、遥控驾驶和车辆编队,落地难度有较大的区别。
T/CSAE53-2017标准:定义了17个C-V2X基础业务场景,基础业务场景大部分应用的实现都是通过车辆、道路设施等参与者之间的实时状态共享。
表:3GPPTR22.886的25种应用场景
资料来源:公开资料整理
我们认为,3GPP仅从通信角度规划功能,与车辆的实际驾驶要求存在距离,信通院“四跨”测试场景更贴近实际。在未来的1-3年的短期规划中,落地基于LTEV2X安全类和效率类业务、5GUu大带宽业务、5GNR-V2X自动驾驶类业务组合将是车联网产业落地的核心方向。
表:T/CSAE53-2017应用列表
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2、技术路线争议带来的行业发展机遇与挑战
技术路线的争议导致车联网建设进度和建设模式的不确定性,我们认为该不确定事实上已经消除。车联网V2X(Vehicle-to-Everything)全球存在两大路线(标准)即DSRC(DedicatedShortRangeCommunications,专用短程通信技术)和C-V2X(Cellular-Vehicle-to-Everything,基于蜂窝技术的车联网通信)。
DSRC标准由IEEE基于WIFI制定,主要基于三套标准:IEEE802.11p、IEEE1609、SAEJ2735和SAEJ2945。IEEE802.11定义了汽车相关的“专用短距离通信”物理标准,IEEE1609定义了网络架构和流程,SAEJ2735和SAEJ2945定义了消息包中携带的信息,例如位置、行进方向、速度和刹车信息等。
图:美国DSRC标准体系
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C-V2X可提供2种通信方式,分别为Uu接口(蜂窝通信接口)和PC5接口(直连通信接口)。Uu接口进行通信时要求处于蜂窝网络覆盖内,PC5接口通信无网络覆盖要求。
图:C-V2X通信接口示意图
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Uu和PC5接口支持的通信距离亦有所差异。Uu接口支持eNB与UE之间通信接口长距离,如交通、天气、事故等信息;PC5接口支持V2V/V2I/V2P直连通信接口短距离,如位置、速度、轨迹等信息。
图:C-V2X通信接口示意图
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特点上,Uu接口蜂窝网络通信由于使用蜂窝数据通信,延迟较大,主要应用于远程信息处理、娱乐信息节目和安全信息提醒等场景,如停车位寻找、排队提示、云端传感器共享和路况提示。当支持LTE-V2X的终端设备,如车载终端(V2V)、智能手机(V2P)、路侧单元(V2I)处于蜂窝网络覆盖内时,可在蜂窝网络的控制下使用Uu接口。Uu接口的优点是上下行传输增强,可融合边缘计算。
图:LTE-V2X蜂窝通信场景系统安全架构示意图
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我们认为,C-V2X已经在和DSRC的技术路线之争中接近胜出。同时,技术路线的选择也决定了主管部门的参与力度和未来的项目建设模式,我们建议重点关注三方面原因。
技术上,C-V2X的可扩展性更强,专利分布相对均衡。C-V2X在PC5模式下的组网方案与DSRC组网方案较为类似,更加灵活;C-V2X与5G标准的融合较好,我国专利占比高,而DSRC为欧美主导。
表:美、日、欧对车联网标准态度
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以美国为代表的DSRC阵营出现了转向倾向。2019年12月13日,美国联邦通信委员会一致投票通过并批准重新分配原先划分给DSRC的75mHz频段,部分频段重划分给C-V2X。目前,我国对C-V2X的产业布局相对领先,该意向对我们的车联网技术发展形成了一定的赶超压力。
表:美、日、欧C-V2X与DSRC共同发展
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我国率先划定直连通信频段,C-V2X示范区建设领先。在车联网行业的两个核心主管部门中,交通部的态度为同时支持C-V2X和DSRC两条技术路线,工信部表态为支持C-V2X路线,早在2018年11月,工信部便发布了《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定(暂行)》,根据我们的统计,在后续的智能网联建设中,在技术标准端具备全面话语权的C-V2X路线已经占到了绝大多数。