C-V2X国内现状分析

Posted 2021-11-11 爱是与世界平行

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我国C-V2X发展基础与现状

​ 近年来，我国在汽车制造、通信与信息以及道路基础设施建设等方面均取得了长足的进步。汽车产业整体规模保持世界领先，自主品牌市场份额逐步提高，核心技术不断取得突破。信息通信领域则涌现一批世界级领军企业，通信设备制造商已进入世界第一阵营，在国际C-V2X、5G等新一代通信标准的制定中也发挥了越来越重要的作用。在国家基础设施建设方面，宽带网络和高速公路网快速发展、规模位居世界首位，北斗卫星导航系统可面向全国提供高精度时空服务。我国具备推动C-V2X产业发展的基础环境，能够进一步推动C-V2X技术产业化发展和应用推广。

​ 国内各行业协会和标准化组织高度重视我国C-V2X标准的推进工作，包括中国通信标准化协会（CCSA）、全国智能运输系统标准化技术委员会（TC/ITS）、中国智能交通产业联盟（C-ITS）、车载信息服务产业应用联盟（TIAA）、中国汽车工程学会(SAE-China)及中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)等都已积极开展C-V2X相关研究及标准化工作。初步形成了覆盖C-V2X标准协议栈各层次、各层面的标准体系。

​ C-V2X产业链从狭义上来说主要包括通信芯片、通信模组、终端与设备、整车制造、解决方案、测试验证以及运营与服务等环节，这其中包括了芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商等众多参与方。此外，若考虑到完整的C-V2X应用实现，还需要若干产业支撑环节，主要包括科研院所、标准组织、投资机构以及关联的技术与产业。

1. 通信芯片 ： 提供支持 C-V2X 的通信芯片。如华为双模通信芯片 Balong 765；大唐的 PC5 Mode 4 LTE-V2X 自研芯片；高通的 9150 LTE-V2X 芯片组。
2. 通信模组 ： 提供将通信芯片及外围器件集成的通信模组。如华为基于Balong 765芯片的 LTE-V2X 商用车规级通信模组 ME959；大唐基于自研芯片的 PC5 Mode 4 LTE-V2X 车规级通信模组 DMD31；移远联合高通发布的 LTE-V2X 通信模组 AG15；高新兴推出的支持 LTE-V2X 的车规级通信模组 GM556A。
3. 在终端与设备：当前国内企业包括大唐、华为、东软、星云互联、千方科技、车网互联、万集科技等均可提供支持LTE-V2X的OBU和RSU通信终端产品；东软提供包括硬件开发套件、面向量产V2X-ECU、网络协议栈、SDK、应用示例；千方科技提供感知与控制交通设施数据的路侧协同控制机、管理服务平台。而在通信基站方面，华为推出测试用LTE-V2X基站。中兴测试用LTE-V2X基站。上海诺基亚贝尔也将提供LTE＋MEC的基站产品，支持V2I类应用。
4. 整车制造：国内各整车厂均积极进行典型LTE-V2X应用的开发。中国一汽、上汽、江淮汽车、众泰汽车、长城汽车等实现了LTE-V2V、V2I、V2P应用，并与东软、大唐、ALPS、大陆等合作进行了示范演示；众泰新能源汽车正在建设融合了LTEV2X应用和ADAS技术的小镇无人驾驶解决方案；江淮汽车还搭建了车联网大数据分析平台，实时采集V2X数据，为智能辅助驾驶提供决策支持；深圳元征科技可以提供安全应用和后台服务应用的整体解决方案。
5. 测试验证：中国信通院具备完备的无线通信测试验证环境，已支持开展C-V2X终端设备的功能、性能和协议一致性测试。上海无线通信研究中心研发并提供基于C-V2X的SDR仿真验证算法；罗德与施瓦茨公司已经推出并展出满足3GPP R14标准的LTE-V2X终端测试综测仪，提供GNSS信号和LTE-V2X无线链接下的数据收发测试，并计划将要推出认证级的LTE-V2X终端协议一致性和射频一致性测试方案；中国汽研可提供城市场景测试环境和开放道路场景测试环境设计、C-V2X应用功能测试规范设计，后续还将推出C-V2X开放道路测试规范、C-V2X平行仿真测试系统，并研究C-V2X大规模试验的技术方法和数据规范；中汽研汽车检验中心（天津）有限公司可以提供研发验证及测试评价服务，并支持整车环境下车载终端在蜂窝移动通信频段、全球卫星导航频段和车间通信频段的测试检测。
6. 运营与服务：国内三大电信运营商均大力推进C-V2X业务验证示范。中国移动实现了基于LTE-V2X的车车网联和车路协同应用，包括紧急刹车、超车告警、路口防碰撞、红绿灯车速引导、路口信息推送到车等；中国联通展示了多场景融合的蜂窝车联网（C-V2X）应用解决方案，包括面向驾驶安全的See through，车-人防碰撞、车-车防碰撞预警，面向交通效率的绿波带通行、自适应车队等业务；中国电信则重点开发了公交优先应用及停车导引应用。
7. C-V2X产业链主要了包括上述的环节，但是产业发展都离不开一些基础环节的支撑以及一些关联技术和产业的发展。第一，在基础研究领域，高校及科研机构发挥着重要的作用。第二，在标准及行业组织方面，国内众多行业组织都已积极开展C-V2X相关标准化和行业协同推广工作。第三，在关联技术与产业方面，以与C-V2X关联最紧密的高精度定位和地图服务为例，中国自主研制的北斗定位导航系统也取得了长足的发展，包括和芯星通、华大北斗等国内厂商纷纷推出了自主设计的北斗定位芯片，千寻位置网络有限公司推出了基于北斗卫星和国家北斗地基增强系统；在高精度地图服务方面，国内主要地图商如高德、百度、四维图新等均致力于高精度地图的采集与制作，并为行业提供高精度地图服务。

​ C-V2X技术包含LTE-V2X和5G-V2X，根据产业发展进度，分阶段进行技术试验：2019年之前集中产业力量推动LTE-V2X技术试验，推动产品成熟；2019年开展5G-V2X Uu技术试验。

​ 总而言之，目前 13 家国内车企联手华为共同发布了 C-V2X 产业落地时间计划，2020 年至 2021 年为中国 C-V2X 产业落地的时间，整个终端产业链进入了高速发展通道。

按照**《IMT-2020(5G)推进组C-V2X 白皮书》对于我国C-V2X**产业的发展倡议：

​ 我国C-V2X产业发展尚处于起步阶段，在现有C-V2X技术标准基本完成、产品日趋成熟的基础上，为加快促进C-V2X实现商业化部署应用，仍需要信息通信、汽车、交通等行业能够加强协同，政府、行业组织和企业加强联系，共同解决大规模测试验证、安全认证等众多技术问题，以及交通基础设施建设和信息开放、运营管理、商业模式创新等产业化推进问题。

​ 提升车辆C-V2X终端渗透率，服务于V2V通信的角度，考虑对安装C-V2X终端的汽车予以相应补贴支持或者出台相应的法律法规强制推广新出厂车辆安装C-V2X终端等。此外，各方共同制定我国C-V2X技术产业化发展的路线图、详细任务目标和计划，促进标准、测试验证的有效衔接，在尽可能短的时间内推动实现LTE-V2X技术的普及商用。

​ 2019年10 月 22-24 日，2019 C-V2X“四跨”互联互通应用示范活动在上海顺利举办。本次活动由 IMT-2020（5G）推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟、中国汽车工程学会、上海国际汽车城（集团）有限公司联合主办，全面依据国内 C-V2X 标准体系实现技术开发，重点部署演示 C-V2X 通信安全机制。26 家国内外整车厂商、11 家 C-V2X 通信模组厂商、28 家C-V2X 终端提供商、6 家安全厂商和位置服务提供商共同参与。活动首次实现国内“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的 C-V2X 应用展示，有效地展示了我国 C-V2X 标准的有效性、完整性、安全性与成熟性，为 C-V2X 大规模商业应用奠定基础。

C-V2X典型场景及应用

借助于人、车、路、云平台之间的全方位连接和高效信息交互。C-V2X目前正从信息服务类应用向交通安全和效率类应用发展，并将逐步向支持实现自动驾驶的协同服务类应用演进。C-V2X典型的应用场景举例如下：

**1.信息服务典型应用场景：**信息服务是提高车主驾车体验的重要应用场景，是C-V2X应用场景的重要组成部分。典型的信息服务应用场景包括紧急呼叫业务等。紧急呼叫业务是指当车辆出现紧急情况时（如安全气囊引爆或侧翻等），车辆能自动或手动通过网络发起紧急救助，并对外提供基础的数据信息，包括车辆类型、交通事故时间地点等。服务提供方可以是政府紧急救助中心、运营商紧急救助中心或第三方紧急救助中心等。该场景需要车辆具备V2X通信的能力，能与网络建立通信联系。

**2.交通安全典型应用场景：**交通安全是C-V2X最重要的应用场景之一，对于避免交通事故、降低事故带来的生命财产损失有十分重要的意义。典型的交通安全应用场景包括交叉路口碰撞预警等。交叉路口碰撞预警是指，在交叉路口，车辆探测到与侧向行驶的车辆有碰撞风险时，通过预警声音或影像提醒驾驶员以避免碰撞。该场景下车辆需要具备广播和接收V2X消息的能力。

**3.交通效率典型应用场景：**交通效率是C-V2X的重要应用场景，同时也是智慧交通的重要组成部分。对于缓解城市交通拥堵、节能减排具有十分重要的意义。典型的交通效率应用场景包括车速引导等。车速引导是指路边单元（RSU）收集交通灯、信号灯的配时信息，并将信号灯当前所处状态及当前状态剩余时间等信息广播给周围车辆。车辆收到该信息后，结合当前车速、位置等信息，计算出建议行驶速度，并向车主进行提示，以提高车辆不停车通过交叉口的可能性。该场景需要RSU具备收集交通信号灯信息，并向车辆广播V2X消息的能力，周边车辆具备收发V2X消息的能力。

**4.自动驾驶典型应用场景：**与现有的摄像头视频识别、毫米波雷达、激光雷达类似，V2X是获得其他车辆、行人运动状态（车速、刹车、变道）的另一种信息交互手段，并且不容易受到天气、障碍物以及距离等因素的影响。同时，V2X也有助于为自动驾驶的产业化发展构建一个共享分时租赁、车路人云协同的综合服务体系。目前，典型的自动驾驶应用场景包括车辆编队行驶、远程遥控驾驶等。车辆编队行驶是指头车为有人驾驶车辆或自主式自动驾驶车辆，后车通过V2X通信与头车保持实时信息交互，在一定的速度下实现一定车间距的多车稳定跟车，具备车道保持与跟踪、协作式自适应巡航、协作式紧急制动、协作式换道提醒、出入编队等多种应用功能。远程遥控驾驶是指驾驶员通过驾驶操控台远程操作车辆行驶。搭载在车辆上的摄像头、雷达等，通过5G网络大带宽将多路感知信息实时传达到远程驾驶操控台；驾驶员对于车辆方向盘、油门和刹车的操控信号，通过5G网络的低时延高可靠实时传达到车辆上，轻松准确的对车辆进行前进、加速、刹车、转弯、后退等驾驶操作。

《C-V2X 产业化路径和时间表研究白皮书》专题导读

​ 以 V2X 技术为基础的汽车网联化和道路智能化是实现自动驾驶的重要支撑，能大幅度降低道路交通事故、提高交通效率、实现节能减排，近年来在全球呈现出加速发展趋势。我国 C-V2X标准体系已初步建立、产业链初具雏形、相关企业具备了较高的技术实力，已进入可以大规模部署及产业化的关键时期。同时我国具有 C-V2X 国家战略路径明确、信息通信产业基础强、道路交通基础设施统筹规划部署等优势，应抓住不可多得的战略机遇期，加快推进 C-V2X 产业化进程。在国家顶层战略规划下，C-V2X 的产业化需要汽车、通信、交通运输和交通管理等行业协同推进。

​ 值此关键时期，中国智能网联汽车产业创新联盟（CAICV）、IMT-2020（5G）推进组 C-V2X工作组、中国智能交通产业联盟（C-ITS）、中国智慧交通管理产业联盟（CTMA）4 家行业联盟联合发起《C-V2X 产业化路径及时间表》白皮书撰写工作，来自不同行业的 36 家单位共同参与编写。白皮书已于 2019 年 10 月在 2019 年世界智能网联汽车大会闭幕式上发布。白皮书从应用场景、标准与频谱、终端产业链、测试验证、应用示范等方面系统梳理了我国 C-V2X 产业发展基础及现状，具体如下：

—应用场景方面，定义了适用于我国的 17 个基础业务场景，正在研究增强业务场景定义。

—标准与频谱方面，基本完成了 LTE-V2X 系列标准，规划了基于 LTE-V2X 技术的车联网（智能网联汽车）直连通信的工作频段（5905MHz-5925MHz）。

—终端产业链方面，形成了包括通信芯片、通信模组、终端设备、V2X 协议栈及 V2X 应用软件的完整的 C-V2X 终端产业链。—测试验证方面，开展了 C-V2X 实验室及外场测试验证工作，可提供 C-V2X 安全、效率、信息服务、新能源汽车应用以及通信能力等方面的测试内容，测试场景覆盖园区、开放道路、高速公路等多种环境。

—应用示范方面，组织了多次产业示范活动，产学研政积极合作，建设了一批 C-V2X 示范区域。

​ 基于我国 C-V2X 产业化发展现状，白皮书进一步从通信设备、车载终端、路侧设施、安全保障、数据平台、测试认证等方面分析了我国 C-V2X 产业化部署的重点工作和实施路径，并提出了产业化建议时间表（如图所示），为我国未来 C-V2X 政策制定、产业化部署提供了参考。

​ 2019-2021 年为 C-V2X 产业化部署导入期。在这一阶段，C-V2X 通信设备、安全保障、数据平台、测试认证方面可基本满足 C-V2X 产业化初期部署需求。同时，在国家和联网示范区、先导区及部分特定园区部署路侧设施，形成示范应用，车企逐步在新车前装 C-V2X 设备，鼓励后装 C-V2X 设备，车、路部署相辅相成，形成良性循环，C-V2X 生态环境逐步建立，探索商业化运营模式。

​ 2022-2025 年为 C-V2X 产业化部署发展期，根据前期示范区、先导区建设经验，形成可推广的商业化运营模式，在全国典型城市和道路进行推广部署，并开展应用。

​ 2025 年以后为 C-V2X 产业高速发展期，逐步实现 C-V2X 全国覆盖，建成全国范围内的多级数据平台，跨行业数据实现互联互通，提供多元化出行服务。

​ 接下来要进一步推动 C-V2X 跨行业部门协同创新，需要汽车、通信、交通、交管等行业能够加强协同，政府、行业组织和企业加强联系，建议以 C-V2X 应用场景为协同纽带，加快 C-V2X基础设施建设、通信网络部署，探索跨行业合作新模式。

《基于我国商密算法的车联网 5G-V2X 通信安全可信体系》专题导读

一、背景

​ V2X 是实现汽车网联化并最终达到智能化网联化融合发展的重要技术。2018 年 12 月，工信部印发《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》中明确提出：“到 2020 年，实现基于第四代移动通信技术设计的车联网无线通信技术（LTE-V2X）产业化与商用部署”。V2X 商用将呈现爆发式增长。信息安全是 V2X 通信商用化的基石，也是全行业的共识。

​ 在 V2X 通信场景下，安全需求主要包括可认证性、完整性和抗抵赖性。可认证性和完整性保护在 V2X 通信中尤为重要，特别是传递的信息都是关于周围车辆行驶状态、道路紧急状况和安全事故时，必须保证消息是合法设备所发出的，没有被篡改或者重放。同时要考虑到可认证性一般要基于用户的身份进行鉴别，而直接使用车辆或其所有者的信息，又可能造成用户隐私泄露。因此，建设适用于 V2X 通信终端类型多样化、分布地域广、高吞吐量、低时延要求等技术特点，同时，达到身份认证和完整性保护要求的 V2X 通信安全可信体系尤为重要。

二、系统方案

​ 方案为 V2X 通信提供基于我国商密算法的数字证书分发和签名服务。其整体流程如下：具有 V2X 功能的车辆通过提供初始信任凭据，向 V2X 通信安全可信平台提交注册申请。注册申请验证通过后，V2X 通信安全可信平台向车辆下发注册证书 EC。车辆周期性向 V2X 可信体系平台提交包含有效 EC 的申请，以批量获取用于给 V2X 消息进行签名的证书 PC。在 V2X 直连通信时，例如车车通信、车路协同通信等，车辆用有效的 PC 对消息进行签名，将原始消息、消息签名和证书/证书摘要一并发出；接收方在验证证书和签名均有效后，才对消息进行处理，否则认为消息无效并将相关信息上报给 V2X 通信安全可信平台的相应管理模块。

​ V2X 通信安全可信体系架构组成如下：Root CA 根证书签发机构、ICA 中间层证书签发机构、MA 不当行为管理系统、PG 策略签发系统、ECA 注册证书签发机构、PCA 消息证书签发机构、AS 受理服务器等。

三、实施部署

​ 国汽智联 5G-V2X 通信安全可信体系按照从原型系统 POC、开放测试系统、场地测试验证和运营系统的多阶段部署方案实施，目前已进入第四阶段：正式运营系统。

​ 第二阶段的开放测试系统和众测平台（http://vss.china-icv.cn:8979/display/VSS）于2019 年 8 月对外开放，众测平台提供系统的详细技术方案和流程的介绍以及大量测试用例，用来配合 V2X 通信终端厂商进行安全功能的联合调测。第三阶段的场地测试验证于 2019 年 10月下旬上海国际汽车城实现，举办的“四跨”互联互通应用示范活动由 IMT-2020（5G）推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟、中国汽车工程学会、上海国际汽车城（集团）有限公司共同举办，首次实现了国内“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的C-V2X 应用展示。共计 26 家中外车企，28 家 V2X 终端厂商，11 家通信模组厂商和 5 家安全厂商参与了活动。车辆分组接入由国汽智联和大唐提供的安全可信体系，演示了安全防护下的多种 V2X 应用场景。

四、总结

​ 国汽智联“基于我国商密算法的车联网 5G-V2X 通信安全可信体系”方案适应我国车联网市场发展需求。在充分应用我国商密算法的同时，也考虑了短证书、密钥衍生和重构等多种新颖的、我国自主创新的技术和方法：

​ 设计并实施了基于我国商密算法的 5G-V2X 通信安全系统。系统中使用的我国商密算法 SM2、SM3 实现对 V2X 消息的签名。同时应用了我国自主设计的 CLPKC 机制，进行密钥衍生并生成隐式证书，大大提升了证书的分发效率和消息的验签速度。

​ 适用于 V2X 应用场景需求的可信体系。我国 V2X 产业发展迅速，V2X 通信空口资源有限，这就要求相应的 V2X 消息签名和证书都要尽量短。国汽智联参考国内外相关标准，提出了显式证书和隐式证书等多种证书格式，均能满足对长度需求。

​ 提出了从平台到车端的完整解决方案。其中，车端模块插件化，可以迅速集成到车辆 V2X协议栈中，实现与平台的无缝对接。

​ 形成体系化的 V2X 通信安全核心技术标准。包括证书格式、密钥生成与管理方式、证书申请流程，和签名消息格式与发送要求技术规范。并且与已有标准协同、一致。

​ 坚持自主创新、安全可控，打造国际化民族品牌。参考国际上 V2X CA 系统，在吸取国际同类系统经验的同时，依据我国的法律法规，形成先进的、安全的、可靠的以及可扩展的我国自主知识产权的 5G-V2X 通信安全可信系统。