車路協同若干痛點問題的思考

張 慧

（南京中興新軟件有限責任公司，江蘇 南京 210012）

我國非常重視發展智能網聯汽車，多個部委多次出臺各項政策，在頂層設計規劃、戰略布局、組織保障上給予指導和支持，多地建設了實驗示范基地和互聯互通測試。標準日趨成熟，在通信基礎、業務應用、信息安全等多方面形成了一批標準[1]。

同時，由于車聯網的涉及的產業鏈太長，從芯片、模組、終端到汽車整車、交通路側設施、管理控制軟件，涉及交通、工信、公安、發改委等多個管理部門。因此，從技術驗證到走向真正的大規模商用，車聯網不僅僅是個技術問題，而是系統性問題。需要解決技術、實際需求、資金來源、建設維護、持續運營等多個問題，其中，最關鍵的問題就是商業模式，以及基礎設施誰來建設的問題。

1 車路協同的商業閉環

車路協同技術成為特定業務生產系統中的一部分，是符合商業閉環邏輯的一種做法。目前最典型的車路協同方案包括聰明的車（自動駕駛、V2X OBU）、智慧的路（V2X RSU、智能感知設備、邊緣計算、信號機等）、網絡、云（控）平臺，基本上是一個完整的云管端架構的系統。而在一些大型示范項目中，云平臺包括了多項應用，既有面向交通管理的應用，也有面向智慧公交、智慧物流、車廠TSP等的服務。

打造一個完整獨立的系統，對于在車聯網初期進行示范試點是沒有問題的，可以盡可能地進行更多的功能和性能測試，但對于最終商用就會存在業務主體不明確等諸多問題。車路協同從技術層面上需要有一個完整的體系架構，但從端到端的應用及服務系統角度看，車路協同只是一種技術支撐，或者說作為應用系統中的一個子系統存在，才有可能實現真正的商業邏輯。

以交通管理為例，目前智慧交通的交管中已包括了交通數據采集、信號優化、交通誘導、交通狀況監測及應急處置等業務，如圖1所示。對于車路協同來說，不是另建一套系統進行交通管理，而是作為一個補充融入到原有系統中，解決原有技術解決不了的問題。

圖1 車路協同與智能交通的關系

比如，原有交通數據采集中已包括了大量的視頻、線圈、微波測速、浮動車、互聯網的數據，車路協同技術可以增加車載終端提供的GPS、緊急故障、駕駛意圖等數據，可以增加以交通參與者目標為粒度的感知覆蓋面和精細度；再如，以往的交通誘導、道路狀況、收費信息等的發布對象是無差別的，而通過車路協同技術可以精準到車。

但是車路協同技術并不會改變整體交通管理的業務邏輯，原有交通管理系統的形成是經過不斷演進變化的，不是一蹴而就的，是錯綜復雜的系統。車路協同作為新技術，對原有系統的數據來源、控制方法、發布方式進行補充，并融入到實際業務系統中。

只有作為業務生產系統的一部分，為生產服務，商業模式才可能理順，受益方是買單者。同樣，車路協同技術應用于智慧公交、港口、機場等，也需要融入到原有的生產系統中，和原有的車輛管理、調度、維修管理等深度融合。

2 車路協同的商業價值

通過協同控制為業務生產系統增效是車路協同技術的核心價值。橫向比較一下其他幾種交通工具，飛機是最早實現自動駕駛的，火車、地鐵軌道交通也實現了自動駕駛。早期火車場站也只有信號燈作為交通控制手段，司機通過眼睛觀察信號燈指示，沒有用到車地無線通信。為了進一步保證安全，規避人為導致的風險，需要在站與站之間進行閉塞，有一列火車在行駛，其他火車在這個站間就不能進來，但這樣做效率太低了。為了提高效率，逐漸發展出了基于無線傳輸的列車控制系統（鐵路的CTCS、城軌的CBTC），在保障安全的前提下，盡可能地以更近的間距實現多輛車占用同一軌道行駛。

而公路上的車輛沒有飛機、火車、地鐵的專有路權，公路交通工具的所屬權也非常復雜多樣，所以公路上的車路協同難度就極大。但其目標和飛機、火車、地鐵的是完全一致的，實現手段相近。一方面，對于交通工具來說需要保障絕對安全；另一方面，從全局交通來看，要實現全局效率最優化。使用的手段都是通過可靠的通信連接，實現車和系統之間的協同感知和協同控制。

車路協同發展有輔助信息交互、協同感知、協同控制三個階段。當前，基本上還處于第一階段。如果僅僅是輔助信息交互，那就容易遭到“盡力而為、有則更好、沒有也可以接受”的質疑，在這種情況下，形成好的商業模式就會比較困難。所以，大家不約而同想到在封閉受限環境中的車路協同場景。因為在這些場景里，可以使用能夠接受控制指令的智能車輛。通過協同控制提高原有系統的效能，是有商業價值的。

以某個港口項目為例，從岸橋到集裝箱堆場用的是無人駕駛卡車，而從外場到堆場取貨的是社會車輛，因此，在堆場內存在有人車和無人車混行。業主需求一方面希望整個碼頭貨物流轉率最高，另一方面盡可能規避由于集裝箱遮擋、車輛混行帶來的安全隱患。在此案例中，車路協同感知可以幫助解決視線盲區帶來的安全風險，同時與港口的TOS系統和交通信號控制系統交互，作為生產系統一部分，進行有人車和無人車的有效調度控制，這時車路協同的商業價值才容易體現。

以上兩點討論的是車路協同的商業邏輯，車路協同中最基礎的網絡和計算這兩種基礎設施的建設方式存在多樣性選擇，下面進行探討。

3 車路協同的網絡選擇

網絡架構的選擇由場景需求來決定。V2X通信是車聯網關鍵技術，包括LTE-V2X和NR-V2X技術。其中，又分別包括基于Uu接口的蜂窩網絡通信模式和基于PC5接口的終端直連模式，即LTE Uu、LTE PC5、NR Uu、NR PC5多種模式（通常大家所說的V2X通信一般特指基于PC5接口的直連通信）。如圖2所示，基于Uu的蜂窩網絡由電信運營商建設，包括LTE網絡、5G網絡，每個運營商都有自己的頻譜；基于PC5接口的V2X專用網絡，頻率在5905～5925 MHz的范圍內，誰運營誰按區域申請，目前已有六家申請獲批，大多為非傳統電信運營商。

圖2 C-V2X通信架構

現在已經開始建設5G蜂窩網絡，為什么還要建設PC5（LTE-V2X、NR-V2X）直連網絡？從無線技術角度介紹的文章很多，筆者僅從應用層面分析一下兩者的差異和使用場景。

（1）消息發送方式不同。PC5模式中RSU對車載終端的OBU是廣播方式（NR V2X增加了單播和組播）。RSU部署應用對于廣播方式來說，RSU無須關注在覆蓋范圍內的OBU有哪些，是什么ID。但對于Uu模式，車載終端OBU的App與云端App Server的交互方式是Cluster-Sever方式，Sever端需要每時每刻關注Cluster目前的位置，哪些Cluster在需要發送消息的范圍。二者在業務邏輯上不同。

（2）業務部署方式不同。當前基于PC5的V2X標準，不僅包括協議的接入層、網絡層，還定義了第一階段、第二階段的應用及數據集。RSU、OBU上成對部署的業務方式有點類似2G/3G在電路域的語音呼叫、短信等電信業務的部署，不僅包括網絡連接還包括業務；通過5G蜂窩網絡連接到業務服務器的部署方式有點類似在4G、5G上實現的VoLTE/VoNR或OTT業務，無線網絡提供接入、網絡路由功能，但業務可以部署在運營商網絡內部，也可以部署在互聯網上。

圖3 不同的業務部署方式

對于涉及基礎安全的業務，應該希望是封閉的、網絡質量和信息安全得到保障的方式，而對于信息服務類的業務，我們會希望是開放的、豐富和靈活的方式。

（3）建設運營模式不同。如前述，公共的蜂窩網絡一定是電信運營商建設的，但直連網絡更像是專網。專網的建設模式既可以是運營商代為建設維護，也可以是由業主自建維護。

專網是否是必需的？那就仁者見仁智者見智了。鐵路、城軌、港口、機場都有公網覆蓋，但仍然進行了GSM-R、LTE-M、Gota集群等專網建設。一方面，專網的網絡質量更容易得到保障；另一方面，專網的資產屬于業主，網絡規劃、維護、變更可以根據業務需求及時靈活調整。

公網的好處是業主不需要考慮建設成本，只需要付服務費。5G網絡切片、MEC也可以提供包括物理隔離、數據不出園區等虛擬專網服務。當然，虛擬專網在網絡規劃、信息安全規劃等方面和以往的行業專網相比，存在使用習慣不同等需要業主去克服。

筆者認為，對于關鍵路口路段或封閉園區，對于基礎安全業務、需要進行實時控制類的業務，適合建設V2X專網；對于需要廣域范圍內提供信息服務、時延要求不高的效率類業務，可以采用公網或者虛擬專網方式。總之，還是要看具體應用場景來決定選擇建設和運營什么樣的網絡。

4 車路協同的算力選擇

計算架構的選擇由性價比決定。車路協同中智能感知、分析、決策不可避免地會使用到大量的計算資源。除數據中心外，邊緣計算作為更靠近業務現場、降低傳輸時延、減少數據回傳帶寬的一種資源部署方式，是非常適合車路協同需要的。

通常我們看到邊緣計算有兩類主要的形式：一類是部署在路側現場的工控機方式；一類是與無線網絡融合部署在基站、接入機房、匯聚機房、核心機房等不同節點的服務器方式。一般來說，行業客戶會傾向于現場邊緣方式，運營商會傾向于網絡邊緣方式。但具體選擇哪種方式，需要綜合考慮多個因素。

（1）現場部署條件。如果現場光纖資源比較充分，將現場視頻、雷達數據回傳到機房來進行計算，比較容易進行管理維護；如果現場光纖資源缺乏，那就盡可能將大量計算終結在現場邊緣，只將計算結構化數據通過無線的方式進行回傳。

（2）部署業務類型。業務的類型可能會有多種，如果是局部業務，可以更靠近現場；如果是區域性的、全局性的業務，那么計算節點的位置可能就需要更高。同時，業務量的多少也會影響到計算節點的位置。在業務開展初期，業務量較小，可能全市就設一個邊緣節點。當業務量越來越大的時候，計算節點就可以越來越下沉，否則，維護成本就會太高。

（3）資金費用情況。在資金比較充足的時候，業主的選擇可以多樣化，可以自建現場邊緣設備，也可以自建邊緣機房。當資金受限的時候，租用運營商網絡邊緣計算資源是一種比較好的選擇。

總之，邊緣計算不同的部署方式，沒有絕對的好壞，要看帶寬、計算的使用成本哪種性價比更高。

5 結束語

車路協同業務的選擇和技術實現方式是豐富多樣的，不管怎么選擇，需要回歸用戶的訴求和業務需求的本源，為交通管理、運輸管理、公共交通、港口、礦山、智慧物流或者車廠TSP服務等業務系統創造實際的效率提升、安全性提升的效益，并在網絡和計算基礎設施建設中充分考慮實用性和性價比，作為業務系統的一個組成部分同步進行投資建設，可能是車路協同持續發展的一個途徑。■