1.4 智慧交通标准研究
目前,国际上主流的车联网无线通信技术主要有两条技术路线,即由电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)主导标准化的IEEE 802.11p和由第三代合作伙伴计划(The Third Generation Partnership Project,3GPP)主导标准化的C-V2X。应用层的标准则由各个国家和地区根据区域特点制定。IEEE 802.11p支持运动环境下的车车和车路的直连通信,但存在隐藏终端问题、连续覆盖差、车辆密集时通信时延大和可靠性低等缺点,难以满足车联网的通信需求。C-V2X是基于蜂窝网的V2X通信技术,包括基于4G的LTE-V2X和基于5G新空口的NR-V2X技术,通过构建“人—车—路—云”协同的车联网产业生态体系,将交通参与要素有机地结合在一起,不仅能帮助车辆感知到更多的信息,促进自动驾驶技术的发展,而且还能通过构建智慧交通系统,提升交通效率,提高驾驶安全性,降低事故发生率等,促进交通服务新模式、新业态的发展。现在我国已将车联网产业上升到国家战略高度,围绕LTE-V2X形成了较为完整的产业链生态。
国际通信标准组织3GPP于2015年2月正式启动LTE-V2X的标准化工作:3GPP SA1小组开启了关于LTE-V2X业务需求的研究。目前,3GPP已经发布了针对LTE-V2X定义的27种(3GPP TR 22.885)业务场景及针对NR-V2X定义的25种(3GPP TR 22.886)应用场景。
3GPP的C-V2X标准演进如图1-3所示,主要分为三个阶段,第一个阶段在R14中完成,主要实现LTE-V2X的标准化,以支持3GPP TR 22.885中的业务场景;第二个阶段在R15中完成,主要实现LTE-V2X技术的增强,进一步提升V2X的时延、速率及可靠性等性能;第三个阶段在R16和R17中完成,主要实现NR-V2X的标准化。其中,R16重点面向自动驾驶、车辆编队等高级V2X业务的需求开展研究课题,启动了相应的NR-V2X标准化项目,相关的标准化工作于2020年6月冻结;R17重点研究包括弱势道路参与者的应用场景,研究直通链路中终端的资源选择与协调机制,优化侧向链路(Sidelink)的功耗、频谱效率、可靠性和时延等,于2022年6月冻结。
IEEE 802.11p于2010年完成了标准化工作,支持车辆在5.9GHz专用频段进行V2V、V2I的直连通信。2018年12月,IEEE 802.11p的演进版本IEEE 802.11bd开始标准化研究工作,并于2021年9月完成。
图1-3 3GPP的C-V2X标准演进
5G汽车协会(5G Automotive Association,5GAA)成立于2016年9月,是全球电信行业与汽车行业的跨行业产业联盟,旨在研究未来移动交通服务端到端解决方案。5GAA的八个创始成员分别是奥迪、宝马、戴姆勒、爱立信、华为、英特尔、诺基亚和高通,目前已经拥有100多家成员单位,涉及通信运营商、设备商、车企和汽车零部件厂商等。5GAA已成立7个工作组,包括WG1业务场景和需求、WG2系统架构和解决方案、WG3评估方法和试验试点、WG4行业标准化和频谱、WG5商业模式和市场策略、WG6监管和公共事务、WG7安全和隐私。另外,针对特殊需求,5GAA也会成立跨工作组的项目。
中国各标准组织也正在加快推进智慧交通相关技术标准化。中国通信标准化协会(China Communications Standards Association,CCSA)、全国智能运输系统标准化技术委员会(National Technical Committee 268 on Intelligent Transport Systems of Standardization Administration of China)、中国智能交通产业联盟(China ITS Industry Alliance,C-ITS)、车载信息服务产业应用联盟(Telematics Industry Application Alliance,TIAA)、中国汽车工程学会(Society of Automotive Engineers of China,SAE-China)及中国智能网联汽车产业创新联盟(China Industry Innovation Alliance for the Intelligent and Connected Vehicles,CAICV)等都已积极开展C-V2X相关研究及标准化工作。在频谱方面,工业和信息化部于2018年印发的《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905~5925MHz频段管理规定》指明,规划5905~5925MHz频段作为基于LTE-V2X技术的车联网(智能网联汽车)直连通信的工作频段。在技术研究方面,各行业标准组织针对技术规范、设备规范及测试规范等推出相关的行业/团体标准。目前,我国C-V2X标准化工作取得了显著进展,表1-2给出了部分标准规范。其中,核心技术和设备标准的制定及修订基本完成,行业应用类标准随产业发展在持续完善,为智慧交通的发展做好技术研究、统一规划的保障,以保证智慧交通行业的和谐、稳定发展。
表1-2 中国标准研究机构相关研究工作