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基于5G的新一代C-V2X车联网解决方案及其关键技术研究
摘要:本文针对基于5G的新一代C-V2X车联网解决方案及其关键技术进行了深入研究。本文介绍了C-V2X车联网的概念、发展历程和应用场景;分析了5G技术在车联网领域的应用优势,以及基于5G的C-V2X车联网面临的挑战。接着,重点探讨了基于5G的新一代C-V2X车联网的关键技术,包括网络架构设计、安全认证与加密、资源调度与管理等;通过仿真实验验证了所提方案的有效性和可行性。
关键词:5G C-V2X 车联网 网络架构
C-V2X,即我们普遍认为是车路协同技术,是通过运用蜂窝网络技术,实现路侧单位RSU与车载单位OBU之间的信息交流,其效益是使驾驶者及乘车人立刻获取交通信息以及可能的风险。在即将迎来的自动驾驶时代,仅仅对汽车智能化的依赖是不够的,还需要获得更便捷、更高效、更安全的智能出行体验。
伴随C-V2X为核心的通信科技的进步,在最近几年中的智慧交通和智慧汽车领域,为了增进驾驶的安全性,流通性并且增强用户的感受,汽车间、汽车与行人、汽车与交通设备之间已经达到相互连接,从而构造了车辆、行人和基础设施互联的应用环境。
作为主流应用环境的汽车运行安全性、交通效率的增加以及信息服务,已经使得智能网联汽车和智能的车路协同系统受到了高度的关注。C-V2X的使用主要集中在三个主要领域:交通安全、交通效率和信息服务类。
二、基于5G的C—V2X车联网解决方案
(一)基于车联网的相关标准和规范
车辆网络联接是一种新型产业模式,它整合了最新的网络通信技术与汽车、电子和道路运输等领域,发展趋势且蓬勃。随着汽车逐步向电动化、网络化及智能化方向发展,车辆运行安全、数据安全以及网络安全的问题层出不穷,且越来越严重,因此,需要加快建立健全的车辆网络联接网络安全和数据安全的保障体系,以保障车辆网络联接产业的安全稳定发展。
《基于LTE的车联网无线通信技术网络层技术要求》则是自2020年7月1日起已经施行的行业准则,作为基于LTE的车联网无线通信技术的网络层来使用。
(二)基于5G通信技术满足行业需求
首先要建立起基础设施,C-V2X应被视为道路设施的普遍配置。从汽车制造商和消费者的角度看待车辆网络对5G和C-V2X的需求:中国企业虽不生产汽车,但在5G技术领域中的优势突出,并在车辆云端和各部分投入了大量的资源。一般企业都认为,满足行业需求需要依赖5G通信技术,同时此技术也是车辆网络中最重要的一个垂直应用行业。
通过观察未来用户和汽车制造商的视角,车联网所做的事情就是充分利用5G的功能,这样可以在旅行体验、旅行安全性和效率方面产生根本性的改变。
5G拥有大规模高速传输的能力,通过5GeMBB技术,其大带宽性质能在未来我们驾驶时,带给我们一些与以往不同的感受。利用这种高速大带宽,实现远程驾驶成为可能,许多行业和业务模式也随之发生了剧变。
另外,我们可以发挥5G的低延迟特性,制订一些专门用于汽车应用的标准和定义。目前,已经存在C-V2X,这给基于5G的V2X标准的制定提供了可能性。
V2X特别注重提高行程的效率和安全性。采用V2X技术优化交通的安全和效率方面受到了广大关注,从而有助于提升人们的出行体验。
现阶段,我国重视并积极推动C-V2X技术的发展,11个部门在国家发改委的协调带领下,公布了《智能汽车创新发展战略》。
(三)新⼀代V2X车载终端将集成C-V2X技术
中国企业积极投身于基于C-V2X技术标准和产业生态的研发工作,并已发布了产品解决方案。同时,也与汽车生产商和合作伙伴深度联手,致力于在基于C-V2X的技术领域推广车路协同的频谱。此外,中国企业在全球范围内积极参与国际标准设置,与全球产业生态共同推进建设。如今,中国企业已经拥有了提供V2X芯片,网关,模组T-box,路侧单元以及端对端解决方案的能力。
新型V2X车载设备将采用C-V2X科技,可完成车对车、车对路、车对人、车对云平台的全面联系,为交通安全性、流通性和信息化三个大的应用领域提供支持。
在分析产业构成时,我们能够看到,车载终端的核心组成部分主要包括通信芯片、通信模组、终端设备、V2X协议栈和V2X应用软件。
1.通信模组
模组通信是一种利用通信芯片和一连串的外围芯片(如内存、射频前端等)整合在一起并配备标准接口的功能模组。当终端制造商选择能够支持LTEV2X的模组通信,不仅可以更便捷地推进终端的开发和生产,而且在成本和效率方面也可以达到相当优秀的表现。
2.协议栈
V2X协议栈在终端产业链中占有独特的地位,它仅仅是整个产品的一部分通用软件,负责业务层以上的V2X通讯协议的解码和封装,同时也涵盖了安全和管理等各项功能。
V2X通讯的连贯性与可靠性,是依赖于一套全面、高效并且稳定的V2X协议栈软件来保证的。
3.应用软件
具备完整终端协议的情冐下,应用程序成功完成了V2X技术运行关键步骤。在确定的中国V2X应用标准下,17个首日的应用场景得到了详解,包括安全、效率和信息的应用。在所有的应用中,首阶段需共同提供的和可以接受个体差异的应用仍未达成共识。每一个公共的应用需共享信息支持,所有人需要遵从统一发送规定。一旦在应用层达到一致,V2X技术的快速发展和实践便有可能实现。
综上所述,借助5G技术,中国企业推出的车联网解决方案擅长运用"端-管-云"的优质服务,这其中包括物联网、大数据处理、应用加强以及安全监管等多样化服务。业务领域涵盖新能源监管、车队整体管理、UBI保险、T-BOX安全辅驶、OBD安全辅驶以及智能泊车等多元化模块,向汽车行业推出适应各种场景的解决方案,有力地支持行业转向数字化,让人们的驾驶生活更便利、更智能。这种方案将向智能交通和智能车领域提供更加安全、效率更高、也更加方便的驾驶体验,从而为车联网行业的快速发展注入动力。
参考文献:
[1]工信部.(2022).到2023年底初步构建起车联网网络安全和数据安全标准体系.[来源:中国工信部官网]
[2]葛雨明,余冰雁.车联网与智能交通协同发展的思考[J].建设科技,2022(01)
[3]张长隆,鲍海兴,杜仙童,谢鹏程.路侧感知在智能网联汽车中的应用与未来[J].人工智能,2019(01)
[4]王琪,王广娜.5G背景下智能交通的发展趋势探讨[J].内燃机与配件,2020(09)
1.基金项目:重庆市教育委员会科学技术研究项目“基于5G技术的车联网应用场景研究”(编号:KJQN202004404)、
2.基金项目:重庆市行业能力等级标准建设项目“供应链管理服务行业资历等级标准”(编号:YXY012021001)、
3.基金项目:重庆商务职业学院2022年校级课题“重庆打造区域性消费中心城市面临难题和对策研究”(2022XJKTYB02)