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5G V2X赋能车路协同系统

期刊:科技创新与应用DOI:10.19981/j.cn23-1581/g3.2024.17.003

类型b:学术报告

作者及机构
本文由贲伟(南京莱斯网信技术研究院有限公司)、王宏善(南京莱斯网信技术研究院有限公司)和蒋飞(中国电子科技集团公司第二十八研究所)共同撰写,发表于《科技创新与应用》(technology innovation and application)2024年第17期。

主题
文章聚焦5G V2X(Vehicle to Everything,车用无线通信技术)赋能车路协同系统的技术发展、应用场景及关键技术实现原理,探讨其在智能交通和自动驾驶领域的价值。


主要观点及论据

1. 车路协同的定义与建设内容

车路协同是基于无线通信、传感探测、人工智能和边缘计算等技术,实现“人-车-路-云”全要素互联的智能交通体系。其核心建设内容包括:
- “聪明的车”:通过智能化改造,使车辆具备感知、通信和决策能力。
- “智慧的路”:通过路侧设施(如全息路口)的数字化改造,实现交通信息实时交互。
- “协同的网”:依托4G/5G UU和LTE-V2X、NR-V2X等通信技术,实现低时延、高可靠的数据传输。
- “智能的云”:通过云控平台整合车路协同各要素,提升管理效率。
支持依据:文中引用全息路口(图1)为例,说明其通过“深度感知+端云计算+5G通信”实现车路高效协同。

2. 5G NR-V2X的技术演进与优势

从LTE-V2X到NR-V2X的技术演进分为三个阶段(Release 14至Release 16),NR-V2X通过以下特性支持高级自动驾驶应用:
- 低时延与高可靠性:时延需求低至微秒级(如V2V场景),可靠性目标达99.999%。
- 多模式通信:支持广播、组播和单播模式,适应不同场景(如车辆编队需组播协商)。
- 物理层优化:采用高阶调制(256 QAM)、灵活时隙结构和HARQ反馈机制提升传输效率。
支持依据:文中对比LTE-V2X与NR-V2X的性能指标(如时延、传输速率),并分析其互补关系(图2)。

3. 车路协同的典型应用场景

基于国内标准(T/CSAE 53—2017等),车路协同覆盖29个场景,分为四类:
- 行车安全:如交叉路口防碰撞、道路危险提示。
- 交通效率:如拥堵提醒、协作式优先车辆通行。
- 信息服务:如红绿灯信息推送。
- 自动驾驶支持:如传感器扩展、远程驾驶。
支持依据:文中列举具体场景的技术需求,例如远程驾驶需上行25 Mbps速率和5~20 ms时延(2.2节)。

4. NR-V2X关键技术实现原理

文章详细解析NR-V2X的以下技术设计:
- 资源分配:采用分布式机制降低冲突,适应非周期业务需求。
- QoS设计:通过PC5 QoS规则(如PQI参数)区分业务优先级(图8)。
- 安全性:单播模式下通过PDCP层加密和密钥管理保障数据安全。
支持依据:以时隙结构(图7)为例,说明其通过符号预留和GAP设计优化时延。

5. 政策支持与产业化挑战

我国通过30余个测试示范区(如上海、无锡先导区)推动车路协同落地,但面临法律、伦理及技术整合问题。
支持依据:文中引用各部委政策,强调NR-V2X需与LTE-V2X长期共存(3.7节)。


论文的价值与意义

  1. 技术整合价值:系统梳理了5G NR-V2X从物理层到应用层的技术链条,为车联网研发提供参考。
  2. 产业指导意义:明确车路协同“车-路-网-云”协同建设的路径,助力智能交通标准化。
  3. 前瞻性观点:指出NR-V2X与自动驾驶结合的长期性,呼吁跨领域协作解决伦理与法规问题。

亮点
- 首次全面分析NR-V2X在车路协同中的QoS与安全设计。
- 提出全息路口作为“智慧的路”核心抓手,具有工程实践价值。

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