CV2X产业化路径和时间表研究白皮书.docx
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CV2X产业化路径和时间表研究白皮书
C-V2X产业化路径和时间表研究白皮书
1.引言
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。
C-V2X涉及到汽车、通信、交通运输和交通管理等多个行业，除LTE-V2X/5G通信、车用通信协议和通信接口、数据平台、信息安全等技术外，还涉及与道路交通基础设施之间的交互和协作。
因此C-V2X需要汽车、通信、交通运输和交通管理等行业进行深度的协同创新。
应尽快形成C-V2X技术、产业共识，促进聚集各界资源，协同攻关，在顶层架构下实施相关技术的研究开发及示范运行，从而推动C-V2X乃至智慧城市交通系统的快速发展。
我国C-V2X经过几年快速发展，标准体系初步建立、产业链初具雏形、相关企业具备了较高的技术实力，已具备大规模部署及产业化的条件。
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，极有可能形成全球领先。
应抓住不可多得的战略机遇期，加快推进。
值此关键时期，为促进C-V2X跨行业协同发展，为政府部门的政策制定提供参考，加速我国C-V2X产业化健康有序推进，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）四家单位联合发起，开展《C-V2X产业化路径及时间表研究》的编制工作。
国汽智联、中国信通院、清华、北航、华为、大唐、高通、一汽、东风、长安、北汽、上汽、广汽、通用、福特、长城、吉利、奥迪、宝马、中兴、移动、电信、联通、东软、诺基亚贝尔、XX、阿里巴巴、星云互联、金溢、易华录、千方科技、滴滴、首发集团、北京速通科技、启迪云控、奇虎360等参与单位共同执笔编写。
《C-V2X产业化路径及时间表研究》梳理了我国C-V2X产业发展基础及现状，综合评估产业化落地条件及差距，提出以应用场景作为跨产业协同的关键节点，分阶段推动其产业化落地部署。
本报告从C-V2X解决交通问题、部署方式、技术优越性和技术成熟度等几个因素出发，推荐了分别适用于高速公路、城市道路的应用场景，从通信设备、安全保障、车辆部署、交管应用、交通应用、数据平台搭建、测试认证等角度分析产业化部署的重点工作和实施路径，最后综合各项工作提出了C-V2X的产业化时间表。
本研究聚焦基于3GPPR14的LTE-V2X技术，未来持续关注3GPPR15/R16及后续演进情况，根据我国C-V2X产业发展情况，及时更新研究内容。
2.C-V2X概述
V2X（VehicletoEverything）是车与外界进行信息交换的一种通信方式，包括：
车与车之间的直接通信（V2V）；汽车与行人通信（V2P）；汽车与道路基础设施通信（V2I）；以及车辆通过移动网络与云端进行通信（V2N）。
C-V2X（Cellular-V2X）是基于3GPP全球统一标准的通信技术，包含LTE-V2X、5G-V2X及后续演进。
C-V2X技术基于蜂窝网络，提供Uu接口（蜂窝通信接口）和PC5接口（直连通信接口），可复用蜂窝网的基础设施，部署成本更低、网络覆盖更广，在更密集的环境中，C-V2X支持更远的通信距离、更佳的非视距通信性能、增强的可靠性
（更低的误包率）、更高的容量和更佳的拥塞控制。
C-V2X技术旨在将“人-车-路-云”等交通参与要素有机地联系在一起，不仅可以为交通安全和效率类应用提供通信基础，还可以将车辆与其他车辆、行人、路侧设施等交通元素有机结合，弥补了单车智能的不足，推动了协同式应用服务发展。
C-V2X拥有清晰地、具有前向兼容性的5G演进路线，利用5G技术的低延时、高可靠性、高速率、大容量等特点，不仅可以帮助车辆之间进行位置、速度、驾驶方向和驾驶意图的交流，而且可以用在道路环境感知、远程驾驶、编队驾驶等方面。
2.1.C-V2X产业架构
C-V2X的产业架构由C-V2X产业链、产业支撑及产业推进构成，如图1所示。
C-V2X产业链主要包括通信芯片、通信模组、终端设备、整车、智能道路、测试验证以及运营与服务环节，其中的参与方包括芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商、交通运营部门和交通管理部门等。
C-V2X产业支撑方面包括科研院所、标准组织、投资机构及关联的技术产业。
C-V2X产业推进方面包括链接建立、能力增强和应用升级。
图1C-V2X产业架构图
2.2.C-V2X产业化的意义
2.2.1.提升行驶安全
提升行驶安全是C-V2X最重要的意义。
通过C-V2X车载终端设备及智能路侧设备的多源感知融合，对道路环境实时状况进行感知、分析和决策，在可能发生危险或碰撞的情况下，智能网联汽车进行提前告警，为车辆出行提供更可靠、安全、实时的环境信息获取，从而减少交通事故或降低交通致伤亡率，对于汽车行驶安全有十分重要的意义。
典型的C-V2X交通安全类应用有交叉路口来车提醒、前方事故预警、盲区监测、道路突发危险情况提醒等。
2.2.2.提高交通效率
提高交通效率是C-V2X的重要作用。
通过C-V2X增强交通感知能力，实现交通系统网联化、智能化，构建智慧交通体系，通过动态调配路网资源，实现拥堵提醒、优化路线诱导，为城市大运量公共运输工具及特殊车辆提供优先通行权限，提升城市交通运行效率，进一步提高交通管理效率，特别是区域化协同管控的能力。
典型的C-V2X交通效率类应用包括前方拥堵提醒、红绿灯信号播报和车速诱导、特殊车辆路口优先通行等。
2.2.3.提供出行信息服务
提供出行服务是C-V2X应用的重要组成部分，是全面提升政府监管、企业运营、人民出行水平的手段。
C-V2X信息服务类典型应用包括突发恶劣天气预警、车内电子标牌等。
2.2.4.支持实现自动驾驶
车路协同是支撑自动驾驶落地的重要手段，通过本地信息收集、分析和决策，为智能网联汽车提供碰撞预警、驾驶辅助、信息提醒等服务，为自动驾驶提供辅助决策能力，提升自动驾驶的安全性，并降低车辆适应各种特殊道路条件的成本，加速自动驾驶汽车落地。
自动驾驶典型应用场景包括车辆编队行驶、远程遥控驾驶、自主泊车等。
2.3.车辆网联化分级
按照C-V2X为车辆提供交互信息、参与协同控制的程度，参照车辆智能化分级，尝试将车辆网联化划分为网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制三个等级，如表1所示。
表1智能网联汽车网联化等级
网联
化等级
等级名称
等级定义
典型信息
传输需求
典型场景
车辆控制
1
网联辅助信息交互
基于车-路、车-云通信，实现导航、道路状态、交通信号灯等辅助信息的获取以
及车辆行驶与驾驶人操作等数据的上传
地图、交通流量、交通标志、油耗、
里程等静态信息
传输实时性、可靠性要求较低
交通信息提醒、车载信息娱乐服务、eCall等
人
2
网联协同感知
基于车-车、车-路、车-人、车-云通信，实时获取车辆周边交通环境信息，与车载传感器的感知信息融合，作为自车决策与控制系统的输入
周边车辆/行人/非机动车位置、信号灯相位、道路预警等动态数字化信
息
传输实时性、可靠性要求较高
道路湿滑提、紧急制动预警、特殊车辆避让等
人/自车
3
网联协同决策与控制
基于车-车、车-路、车-人、车-云通信，实时并可靠获取车辆周边交通环境信息及车辆决策信息，车-车、车-路等各交通参与者之间信息进行交互融合，形成车-
车、车-路等各交通参与者之间的协同决策与控制
车-车、车-路、车-云间的协同控制信息
传输实时性、可靠性要求最高
列队跟驰等
人/自车/他车/云
目前汽车搭载的T-Box主要用于车载影音娱乐、车辆信息监控与显示、定位服务、
运营管理等方面，属于网联化分级里的第1等级。
新一代V2X车载终端可以实现车-车、车-路、车-人、车-云之间全方位连接，提供行驶安全，交通效率和信息服务三大类应用，属于网联化分级里的第2等级。
未来随着V2X技术的演进、应用场景的丰富、部署的完善，V2X在智能网联汽车和自动驾驶中将发挥更多的协同作用，逐步实现网联协同决策与控制，即第3等级。
预计我国C-V2X产业化应用在2025年趋于成熟。
3.C-V2X国内发展现状
3.1.应用场景
3.1.1.现状概述
随着以C-V2X为主体的通信技术的发展，近年来在智能交通和智能汽车领域，为了提高驾驶安全性，交通效率以及提升用户体验，汽车与汽车、汽车与行人、汽车与交通设施均被互相连接，形成车、行人以及基础设施互联的应用场景。
以汽车行驶安全、交通效率提升和信息服务为主要应用场景的智能网联汽车以及智能车路协同系统成为这种趋势中的焦点。
基于C-V2X的应用场景可划分为三大类：
交通安全类（Safety）、交通效率类（TrafficEfficiency）以及信息服务类（Infotainment/Telematics）。
表2给出本报告考虑的智能网联汽车应用场景。
表2智能网联汽车C-V2X应用场景
应用场景
优先级
实现方式
基本
扩展
交通安全
前向碰撞预警
√
V2V
跟车过近提醒（区别于FCW，发生在FCW之前）
√
V2V
RSU提醒碰撞（V2V不可能的情况下）
√
V2I
碰撞不可避免告警
√
V2V/V2I
左转辅助/告警
√
V2V
汇入主路辅助/碰撞告警
√
V2V
交叉路口碰撞告警（有信号灯/无信号灯/非视距
等，存在路边单元）
√
V2I
交叉路口碰撞告警（有信号灯/无信号灯/非视距
等，不存在路边单元）
√
V2V
超车辅助/逆向超车提醒/借道超车
√
V2V
盲区告警/换道辅助
√
V2V
紧急制动预警（紧急电子刹车灯）
√
V2V
车辆安全功能失控告警
√
V2V
异常车辆告警（包含前方静止/慢速车辆）
√
V2V
静止车辆提醒（交通意外，车辆故障等造成）
√
V2V
摩托车靠近告警
√
V2V/V2P
慢速车辆预警（拖拉机，大货车等）
√
V2V
非机动车（电动车，自行车等）靠近预警
√
V2P
非机动车（电动车，自行车等）横穿预警/行人
横穿预警
√
V2P
紧急车辆提示
√
V2V/V2I/V2N
大车靠近预警
√
V2I
逆向行驶提醒（提醒本车及其他车）
√
V2V
前方拥堵/排队提醒
√
V2I/V2V/V2N
道路施工提醒
√
V2X
前方事故提醒
√
V2I
道路湿滑/危险路段提醒（大风，大雾，结冰等）
√
V2I
协作信息分享（危险路段，道路湿滑，大风，大
雾，前方事故等）
√
V2I
闯红灯（黄灯）告警
√
V2I
自适应近/远灯（如会车灯光自动切换）
√
V2V
火车靠近/道口提醒
√
V2I/V2P
限高/限重/限宽提醒
√
V2I
疲劳驾驶提醒
√
V2V
注意力分散提醒
√
V2V
超载告警/超员告警
√
V2N/V2P
交通效率
减速区/限速提醒（隧道限速、普通限速，弯道限速等）
√
V2I/V2N/V2V
减速/停车标志提醒（倒三角/“停”）
√
V2I
减速/停车标志违反警告
√
V2X
车速引导
√
V2I/V2V/V2N
交通信息及建议路径（路边单元提醒）
√
V2I/V2N
增强导航（接入Internet）
√
V2N/V2I
商用车导航
√
V2N
十字路口通行辅助
√
V2V/V2I/V2N
专用道动态使用（普通车动态借用专用车道）/
专用车道分时使用（分时专用车道）/潮汐车道/紧急车道
√
V2I
禁入及绕道提示（道路封闭，临时交通管制等）
√
V2I
车内标牌
√
V2I
电子不停车收费
√
V2I
货车/大车车道错误提醒（高速长期占用最左侧
车道）
√
V2I
自适应巡航（后车有驾驶员）
√
V2V
自适应车队（后车无驾驶员）
√
V2V
信息服务
兴趣点提醒
√
V2I/V2V
近场支付
√
V2I/V2N
自动停车引导及控制
√
V2I/V2N
充电站目的地引导（有线/无线电站）
√
V2I/V2N
电动汽车自动泊车及无线充电
√
V2I/V2N
本地电子商务
√
V2I/V2N
汽车租赁/分享
√
V2I/V2N
电动车分时租用
√
V2I/V2N
媒体下载
√
V2I/V2N
地图管理，下载/更新
√
V2I/V2N
经济/节能驾驶
√
V2X
即时消息
√
V2V
个人数据同步
√
V2I/V2N
SOS/eCall业务
√
V2I/V2N
车辆被盗/损坏（包括整车和部件）警报
√
V2I/V2N
车辆远程诊断，维修保养提示
√
V2I/V2N
车辆关系管理（接入Intenet）
√
V2I/V2N
车辆生命周期管理数据收集
√
V2I/V2N
按需保险业务（即开即交保等）
√
V2I/V2N
车辆软件数据推送和更新
√
V2I/V2N
卸货区管理
√
V2I/V2N
车辆和RSU数据校准
√
V2I
电子号牌
√
V2I
3.1.2.C-V2X基础业务场景
在国内C-V2X产业的发展中，通过标准的研究，行业内多家车企、C-V2X供应商、交通部门、科研机构依据技术成熟度、应用价值以及可实现性准则，定义了如表3所示的17个C-V2X基础业务场景，为当前C-V2X技术的应用提供了一个可信的模板。
在基础业务场景阶段，大部分应用的实现都基于车辆、道路设施等参与者之间的实时状态共享。
在利用C-V2X信息交互实现状态共享的基础上，再自主进行决策或辅助。
表3C-V2X基础业务场景
序号
类别
通信方式
应用名称
1
安全
V2V
前向碰撞预警
2
V2V/V2I
交叉路口碰撞预警
3
V2V/V2I
左转辅助
4
V2V
盲区预警/变道辅助
5
V2V
逆向超车预警
6
V2V-Event
紧急制动预警
7
V2V-Event
异常车辆提醒
8
V2V-Event
车辆失控预警
9
V2I
道路危险状况提示
10
V2I
限速预警
11
V2I
闯红灯预警
12
V2P/V2I
弱势交通参与者碰撞预警
13
效率
V2I
绿波车速引导
14
V2I
车内标牌
序号
类别
通信方式
应用名称
15
V2I
前方拥堵提醒
16
V2V
紧急车辆提醒
17
信息服务
V2I
汽车近场支付
2018年11月，中国智能网联汽车产业创新联盟、IMT-2020（5G）推进组C-V2X工作组、上海国际汽车城（集团）有限公司联合主办的V2X“三跨”互联互通应用展示，由不同的车企、LTE-V2X终端和芯片模组互相交叉，对7个典型的车-车、车-路应用场景进行了集中演示，包括：
车速引导、车辆变道/盲区提醒、紧急制动预警、前向碰撞预警、紧急特殊车辆预警、交叉路口碰撞预警和道路湿滑提醒。
为推动基础业务场景的产业化落地打下了坚实的基础。
3.1.3.C-V2X增强业务场景
与此同时，随着基础业务场景的逐步推广和应用落地，产业界开始越来越多地关注车联网和智能网联汽车、智慧道路三者协同为驾驶安全、交通效率以及新型出行服务带来的重大影响。
这些改变主要来源于两个方面，首先是细粒度的信息感知和实时信息交互的革命，其次是为协同控制提供了可能。
一方面，C-V2X与智能网联汽车相结合，能有效地提高交通系统例如道路、交通控制系统等的感知粒度、信息实时双向交互的能力；另一方面，C-V2X能提升智能网联车辆本身的感知、协同控制能力，对驾驶环境的感知范围在时间和空间方面都有长足的拓展。
车-路-云协同促使未来车联网业务演进将从四个方面持续推进：
出行发生端的共享出行业务，出行阶段的安全出行和交通效率两类业务，以及贯穿整个出行过程的信息服务类业务。
因此从总体上看，C-V2X下一阶段的增强业务场景在保证驾驶安全的基础上，对于效率出行的业务将逐渐增加；从个性上看，安全出行和效率出行会向精细化方向发展，信息服务业务则继续作为其他业务的载体与其他业务互相融合，协同支持各种增强的车联网业务。
业务的融合与精细化、智能化演进对增强的C-V2X车联网系统以及应用层消息交互都提出了新的要求。
当前产业界正逐步提出并对以下增强的业务场景进行定义、研究和应用探索，如表
4所示。
表4C-V2X增强业务场景
序号
增强的业务场景
通信模式
场景分类
1
协作式变道
V2V
安全
2
协作式匝道汇入
V2I
安全
3
协作式交叉口通行
V2I
安全
4
感知数据共享/车路协同感知
V2V/V2I
安全
5
道路障碍物提醒
V2I
安全
6
慢行交通轨迹识别及行为分析
V2P
安全
7
车辆编队
V2V
综合
8
特殊车辆信号优先
V2I
效率
9
动态车道管理
V2I
效率
10
车辆路径引导
V2I
效率
11
场站进出服务
V2I
效率/信息服务
12
浮动车数据采集
V2I
信息服务
13
差分数据服务
V2I
信息服务
3.1.4.C-V2X应用标准
1.GB/T31024.3《合作式智能运输系统专用短程通信第3部分：
网络层及应用层技术要求》
该标准由全国智能运输系统标准化技术委员会（SAC/TC268）提出并归口。
该标准应用层部分，定义了支撑C-V2X基础业务场景的应用层消息集。
2.GB/T《道路交通信号控制系统通用技术要求》（报批稿）
该标准由全国道路交通管理标准化技术委员会（SAC/TC576）提出并归口。
该标准规定了道路交通信号控制系统的系统结构、中心控制软件功能要求、性能指标、通信要求、安全要求、测试要求、运维管理等内容。
3.《道路交通信号控制机信息发布接口规范》（送审稿）
该标准由全国道路交通管理标准化技术委员会（SAC/TC576）提出并归口。
该标准规定了道路交通信号控制机与车联网平台进行信息交互的数据项、数据格式、通讯规程。
数据类别包括：
信号控制状态、动态交通标识、信号控制参数、交通状态、车辆上报信息。
4.T/CSAE53-2017《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》
该标准由中国汽车工程学会提出并归口。
该标准定义了17个C-V2X基础业务场景，
及支撑这些业务场景的应用层消息集标准，定义了BSM、RSM、MAP、SPAT、RSI五个基础交互消息。
5.《基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求》（报批中）
该标准由中国通信标准化协会和中国智能交通产业联盟提出并归口。
该标准基于行业对C-V2X基础业务场景的讨论和实践，对T/CSAE53-2017中的应用层定义的5类基础交互消息进行了扩展和修订，以更好地适应当下的应用需求和量产市场。
6.T/ITS0097-2017《合作式智能运输系统增强应用集》
该标准由中国智能交通产业联盟提出并归口。
该标准规定了合作式智能运输系统增强应用集的典型应用场景、术语、基本性能要求和数据交互需求等内容。
7.《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准第二阶段》
（起草中）
该标准由中国汽车工程学会和中国智能交通产业联盟提出并归口。
该标准在T/CSAE53-2017提出的第一阶段基础业务场景和交互数据集基础上，研究第二阶段的增强应用和交互数据标准，以适应V2X业务需求以及底层通信技术的演进。
8.《营运车辆车路交互信息集》（已报批）
该标准由全国智能运输系统标准化技术委员会（SAC/TC268）提出并归口。
该标准规定了营运车辆车路协同架构、车路交互场景、车路交互信息集结构、编码原则和方法以及编码，适用于营运车辆车路交互的车载设备、路侧交互设备、中心系统等产品应用，适用于高速公路、普通公路及城市道路行驶环境中的行驶环境。
3.1.5.综合评估
目前，各行业协会和标准化组织针对C-V2X的基础应用场景定义了较为完善的标准，但这些标准尚未进行大规模测试，技术成熟度仍有待验证。
而针对增强业务场景的标准尚在研究阶段，还需各行业共同协作制定。
此外，C-V2X产业化应用场景尚未达成共识，还需汽车、交通、公安和通信等行业共同协作，明确各行业需求及发展规划，综合考虑C-V2X的技术成熟度、部署可行性、实施迫切性，选择行业亟需场景首先进行产业化部署。
3.2.通信标准/频谱
3.2.1.C-V2X标准
C-V2X标准主要分为各个层（包括消息层、网络层和接入层）的协议规范、安全标准以及对应的技术要求规范。
图2给出了C-V2X协议栈示意。
图2C-V2X协议栈
表5给出了C-V2X相关标准的列表，接下来本节将针对这些标准作进一步阐述。
表5C-V2X相关标准列表
标准
分类
标准名称
标准
等级
标准
组织
状态
接入层协议
基于LTE网络的车联网无线通信系统总体技术要求
行标/
国标
CCSA/TC485
发布/
立项
基于LTE的车联网无线通信技术空中接口技术要求
行标/国标
CCSA/TC485
发布/立项
网络层协议
合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互
标准
团标
C-SAE/C-ITS
发布
基于LTE的车联网无线通信技术网络层技术要求
行标
CCSA
报批稿
基于LTE的车联网无线通信技术网络层测试方法
行标
CCSA
报批稿
消息层协议
合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准
团标
C-SAE/C-ITS
发布
基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求
行标
CCSA
报批稿
基于LTE的车联网无线通信技术消息层测试方法
行标
CCSA
报批稿
安全标准
基于LTE的车联网通信安全技术要求
行标
CCSA
稿
基于LTE的车联网无线通信技术安全认证技术要求
行标
CCSA
起草
基于LTE的车联网无线通信技术安全认证测试方法
行标
CCSA
起草
技术要求规范
基于LTE的车联网无线通信技术支持直连通信的车载终端
设备技术要求
行标
CCSA
报批稿
基于LTE的车联网无线通信
升级会员 