关于5G的移动车联网 (C-V2X)技术解析

近日，美国高通公司高级技术标准总监、未来移动通讯论坛车联网工作组主席李俨博士进行了《通往5G之路：移动车联网 (C-V2X)技术解析》的分享，以下是其演讲原文：

李俨：高通是CDMA移动通信技术的创始人。在2012年前后全球开始做4G、中国4G还不是特别清晰的时候，高通决定在中国推动移动技术，让LTE终端在中国能实现最早的落地，其中有一个很重要的领域，就是汽车。尤其是整个移动通信在汽车领域的结合作用开始逐渐的显现。到2014年、2015年前后，高通推动了汽车上面的通信技术，主要是从安全角度考虑，如紧急呼救等，来解决主动式安全。

从通讯的角度去看，我们要思考的是如何将通讯跟汽车结合，帮助汽车做到更加安全和智能。我认为，我们应该通过相互的协作、沟通把跨行业的工作做起来。

今天重点谈的就是C-V2X，连接的能力。整个产业如今正在往连接性，智能性，电气化，共享性这几个方向发展。通过网联技术的发展，人工智能的发展，新的电气化的发展，把整个汽车产业向外扩展，希望让交通变得更加环保和安全。

国家角度来讲，也希望利用汽车行业大的变革，实现弯道超车，尽快赶上国际更高水平。事实上，我们国家网联和智能化的战略也十分清晰，这也为车企带来了新的机会。

智能网联汽车六个字，是三个维度。汽车是在电气化维度发展，人工智能也在自己的维度发展，通信也在自己的维度发展。现在大家用的手机都是4G，再过两年5G就要来了。2G、3G、4G都是以人为中心，2G是打电话，3G是在打电话的基础上把数据带到了智能手机上，4G是针对数据优化的网络。

79C079CFE8E1616B61C172D9EBB7043C0ABEFE07_size23_w600_h319.jpeg

而5G更加关注的是行业，针对物联网的应用做了很多扩展。以后人为中心是一部分，物为中心是另外一部分，针对这样的需求5G做了很多扩展，除了增强型移动宽带外上网速度更快，这部分实际上主要是针对以人为中心的应用的进一步发展。

今天我们上网可能是很快了，在4G上能够达到一个GB的下载速度，但是这个峰值速率并不是普遍的。到5G的时候，几乎在任何时候大家都能看到几百兆，甚至是一个GB的连接体验。

物联网的应用，还会继续向前演进。不仅把所有的路灯都连上，把每个井盖都连上，我们要让所有开车的人都知道某一个地方有没有井盖，让每一个对经济社会能产生影响的节点都有通信能力。

另外一点要谈下关键型技术，一些低时延，高可靠的技术要求应怎么优化？需要我们通讯能力非常可靠。如果仅仅基于通讯能力，汽车是一个可以杀人的工具，它一定要有绝对的安全和可靠性，要做到无论把它放在每一个值里都要可靠。这对通讯能力要求极高。

今天我们打电话掉线是不可避免的，大家都经历过，但是如果将来在车上通讯断了，是有可能出人命的。当我们把通讯能力放到车上的时候，安全性要做大量的优化。

另一个维度，智能性，今天讨论更多的就是车载智能计算。从整个人工智能决策体系来看，感知、决策、执行，这是一个完整的人工智能闭环。智能计算只是解决了控制，决策这个环节。决策是一定要来自于数据的，前期大量的数据要通过采集纳入到汽车里面。

今天的汽车里面除了要装各种各样的传感器，声光电，激光雷达，摄像头，毫米波，通过这些设备来采集很多数据。这些数据核心的目的是要形成动态地图，交给智能驾驶计算形成你的轨迹规划。

但是如果这些数据不完整，只有一个强化的大脑是没有用的，所以一定要强调感知的能力。

今天大家看的自动驾驶汽车都顶着一个大脑袋，站得高，看得远。但是站得再高，也会遇到问题的。如果旁边来了一个大卡车，很可能你什么东西都看不到。移动的感知能力需要扩展到视距以外，当被汽车挡住的物体快速向我过来的时候，我才可以通过二次雷达感知到。

实际上所有自动驾驶的核心是3D动态地图，高精度的动态地图。所有最后的决策，最终的感知是把所有的信息都放到高精度地图上。这个不仅仅包括传统静态的路，交通灯也要规划出来，当然也包括信号灯的变化。然后就是以我为中心的时候，周边都有哪些车辆，他们每个都是属于什么状态，这些都得弄到动态地图里面，才能做轨迹推演，决定要变道，还是刹车。

现在地图已经很准了，问题是，你能不能精确的知道你在地图里面的什么位置？所以定位也是汽车里面非常非常重要的感知手段，要推演到我到底是哪一个轨道上。可能有其他的传感器进来，或者我要根据摄像头来看道路，才能定位我到底在哪条道上。整个定位要做很多的推演，GPS定位等各方面的融合实现精准定位。这也是传统移动通讯公司所擅长的行业。

回来说V2X，我们相当于在车上装了电子的喇叭，我把我的情况说出来，我告诉别人我在哪里，这样就保证了不仅每一个人都知道我在地图上的哪里，我也知道别人在地图上什么位置。

接下来，我们要做的是不仅要告诉别人我在哪，还要告诉别人我去哪里，这是很重要的。如果说前方一公里你就要出去，你到了距离出口一公里的时候，邻行车道的车辆不一定会让你。车与车之间一定要协作，当我要出去的时候，我要告诉相邻的车我必须要出去，这是协助式的意图感知，只有这样将来的智能交通系统才能成立。

一辆车的能力做得再强，你只能一时半会上路开。但是大家都在路面上的时候，就需要用共同的路径规划了。这个时候就需要在系统级别上进行相互的意图传递，未来要真的做到智能交通的话就需要协作式的路径规划。

很多人谈到智能网联汽车的时候，说最终的目标是要把方向盘卸掉，车里没有司机。但是做人工智能的时候，所有的人工智能都会提到的，一定是决策的时候人要在里面，不能让机器完成所有的事情。如果说能让机器把事情全做了，这基本上是骗你的。如果汽车在环境里面出问题了，驾驶员都没有了，谁来参与决策？

比如说前方立交桥的路况处理不了，打个电话给救援中心，如果发生事故把车撞了，或是前面有一滩水不知道能够通过，因为车里有大量的传感器，我们可以把当前立体的VR形式把数据传回给呼叫中心，呼叫中心会帮你把车开出来，开到机器可以接管的地方，这既完成了自动驾驶这件事，也可以把司机给从驾驶位中拿出来了。

说到V2X很多都是谈人工智能，但是并不是要到了一定高度人工智能的时候，通信才有作用，实际上今天很多企业处于做人工智能的初级阶段，ADAS的时候已经做了很多传感器。很多车企曾考虑在这个时候就把这个作为解决感知问题的一个方式。解决了感知层面后，依旧把大量的信息提供给人，因为人在驾驶舱里面，人要更复杂。当然在某些具体环节可以取代人的能力。

刚才也提到了，感知层面是可以帮助我们做事的，很多车企今天就要把V2X放到车里面去，帮助驾驶员实现一些感知拓展。如果了解整个V2V发展的话，大家听到过几个概念，第一，Dsrc。这个概念什么时候提的？说起来有点远，是1999年提出来的。那时候WiFi都没有。那个时候美国人就想着，要给基础设施进行改变。每一个道钉都装上这个东西之后，道钉跟车之间就能够互动，告诉车辆应该往哪个方向走，这一点将来就可以做人工智能，可以避免很多危险。

这一观点提出来之后，确实得到了政府的支持，在1999年就分了75兆频率，叫做Dsrc的应用，这个频率一直留到现在还在用。当时在做的时候，想得很好。那时候还没有3G，最好的技术就是WiFi了。就拿WiFi来改，WiFi最开始做的时候是针对于大家都在办公室内外，不动的，在不动的技术上改，再怎么优化也不好，但是他们一直在努力。

不仅技术不好，命也不好。1999年诞生的它，在2000年就赶上互联网泡沫，美国说有钱的时候把它装到道钉上去，2000年以后就不提了，为什么呢？没钱。后来又开始在做，2010年做完以后，奥巴马希望用移动通信技术推动互联网重新动议，美国交通署把件事翻出来，重新成立项目，叫做Mcity，M就是密西根。它做了一个封闭环境和公开环境，封闭环境就是很小，几十亩地的一个区域，做了很多工况的环境，也做了很多网联的技术。

密西根大学是东西校区的，两个校区之间有车辆，他们装了2860辆车，装上去之后就跑了两年，收集了几十万小时的数据。然后就说很多交通事故是可以避免的，甚至有84%的交通事故如果有提前的预警是可以避免的。从2015年开始，奥巴马每两个月就会写一篇推荐V2X的技术、车联网的文章，把它炒热。他希望通过车和车之间的强制安装，把交通事故下降到1/7。

但这有一个劣势，WiFi如果信号不好，大家谁也上不了网。这时候把WiFi放到车上的话，信号不好的时候谁也抢不到资源，发不出声音的。而且这毕竟是一个静止不动的版本，虽然做了很多优化，但是装到车上以100公里每小时的速度跑的时候，还是不灵动。虽然高通做了很多大量算法的优化，但是可靠性还不是特别好。

0C980C361A8EFA5FAC6408AC0EE3283EA62A8EA4_size24_w600_h321.jpeg

另外，这个技术太老了，所以性能也不怎么好，工作距离比较短，这也造成给它的一些应用有局限。做移动通讯的优化是高通的强化，今天可以在高铁上打电话，是在LTE的情况下改，生成新的技术，这方面中国是很有创新精神的。一直到今年6月份我们完成了标准。

C是蜂窝的意思，我们专门做移动通信的，所以管自己叫做蜂窝通信。V，是LTEV。这个是标准之前用的名字，现在是V2X。在去年年底做得差不多的时候，5G出来了，我们要有一个前瞻性。所以大家就在想，在商业推广上，我们就把这个叫做C-V2X。

我们可以把5G纳入到整个体系里面去。R14的对标就是11p，11p能做的事情它都能做，除此之外还有很多其他的特性，要做得更可靠，通信距离更远，甚至做到上到云端的能力，所以V2X有更广的安全拓展的特性。再往后走，我们在R15和R16开始做。

11p跟它对标的时候，传的信息很少，就是在哪，位置、方向，速度这些信息。但是，未来我们需要更高带宽支持自动驾驶。今天很多人都在说很炫的例子，前面一辆大卡车在开，后面几辆车在走，他们编组行进。这个时候在R15往上做一些优化。

另外他们还有另外一些思路，说往自动驾驶车里面装传感器，激光雷达装十几个，摄像头装12个，激光雷达到现在为止还是很贵的，这个车怎么商用呢？科学家说社会上总会有一些有钱人，可以给他把所有的传感器都装上，他会很精确的把周围情况都感知到。站的高，看清楚周围所有的车辆后广播出来，其他的车就不需要开雷达，只要听就好了。

将来有了这种模式之后，有钱的人可以去听，去看，然后把看到的东西说出来，其他人就只要简单装一些摄像头，简单看一些基本的情况就可以了。然后一融合，一对比就可以形成可靠的数据供驾驶使用，通过这种方式可以大幅度降低人工驾驶进入市场的成本。

所以需要“有钱人”把看到的东西播出来，快速、实时的播出来，整个未来的R15、R16是针对这些功能来做的。安全，防碰撞还是R14为主。这绝不是说5G的东西出来之后会把它替代掉，这个跟做移动通信不一样。这个是一个长期演进存在的过程。

未来要在增加技术的同时提供额外的功能。就像我们今天车里装了摄像头之后，还要装雷达，二者是补充关系，而不是替代关系。不是说5G快来了，就要等5G，现在就不研究了。此时此刻，车企就可以通过做V2X解决基础安全性应用。

在未来一到一年半里面业界争论核心的点就是，我们一定要想办法把别人跟你说的内容映射出来。我有一个基站，车和车之间的通信是怎么用的？要广播出来，让所有人去听。这个是一个经过网络绕转的，所有在没有网络覆盖的时候，V2V是不通的。

这个问题就是时延比较大，一上一下，这个时延能不能解决安全性的应用，因为防碰撞的时候，要提前三四秒的预警，如果通信占到两秒，可用性就大大打折扣了。V2X，就是手机跟网络的接口，有了这个接口是很好的事，因为将来有了它可以上云端实时下载地图的信息。如果解决动态分几层，地图基本不动，或者一个月内不动的信息，通过U口下载是没有问题的。但是你要非常动态的话，车和车级别的动态，通过它不一定可靠，这是业界综合最大的焦点。

3CA4E86CC675F443F3B0C75AD143FC354D0F5B19_size15_w600_h250.jpeg

这里面的核心是替代基站，而且沿着马路盖基站，车企觉得不能为了做自动驾驶和感知给运营商付更多的钱，而且也付不起。任何人都是说我说别人听就好了，车也可以说，信号灯也可以说，行人也可以说，用同样的语言去说。

信号灯说还有15秒钟，别急着过来，慢点开。前车马上要紧急刹车，我的预警距离还够不够？虽然前面还没有看到刹车灯亮起来，但是我要提前预警。这个也有两种派系，PC5里面就一个叫做模式3和模式4，模式4是车和车自己选择设备和资源，我想说的时候听一下哪个资源空的就挑出来。

模式3的话，设备商出来说你们不能随便找资源，不能随便说话，我要告诉你们资源在哪。基站告诉每辆车你在什么时候，什么地方说什么话，这样的好处是移动运营商和基站厂商能够全程控制这件事。但是车企就不干了，如果在这种情况下车撞上了，设备上肯不肯承担责任，这个问题就值得商榷了。

最后，做终端出身的高通和车企达成了共识，我们希望走模式4，这是三种模式。一去，一跟，一定要问清楚是谁，在一段时间内，业界还不够统一，各有各的优势。两个产业要讨论，要找到一个中间路线，到底往哪走，这是当前业界争论非常大的一点。我们高通认为应该直接走向模式4，同时我们会增加入口，解决一些远距离，云端，非实时沟通的模式。

模式4，自主资源选择。我是选择干扰最少的资源来使用，我不承诺不对别人有干扰，但是我保证把干扰做到最小，这样的好处是什么？总能找到资源把我的话说出来，每个人都说肯定彼此有干扰。但是我只要想办法，找到离我最近的人，用需要的音量把话说出来就好了。

而集中调度未必能找到这样的资源，你把谁扔了，可能对方都不干。另外，定时同步，频段，全球性的频段，但是两边一边留了20，一边留了30，进可攻，退可守。中国是5905和5925，有了这个频率之后，今年大家可以看到很多现场测试的情况。

最终给用户看到的不是通信怎么样，用户是说这些钱放在这可靠不可靠，能不能自动刹车。应用层的应用，车企已经开始开发了，所以我们要保证这些有的基础不要被放弃掉，所以我们做标准的时候一刀切开。有人问到底11p老在哪？到底C-V2X改进在哪？

3FD68447BA289BCC5CD1F6FF386D9FB779689B9D_size26_w600_h331.jpeg

第一点，传输时间，我们大家知道，如果我要让别人知道一件事情的话，这是能量的传递。为了传递一个消息，就需要这么多能量，你要少了大家就听不到。学过物理的人都知道，能量是什么？不仅涉及到法规的问题，还有传多远呢？这就变成时间的问题了。所以11p犯了一个很大的问题，就是把所有10兆带宽都拿来传，但是传不完。

我们看到这个问题，第一点要拓展距离，我们把时间加大，两毫秒的传输。虽然看起来比11p大了很多，但是好处是可靠性增加了几倍。我们要提供6倍能量，几百微秒和2毫秒对车企的应用不是那么敏感。真正传输时延不是说你传了多长时间，而是等待的时间最长。不要把时间优化在传输时间上，我要时间花在资源调度上。

11p用的是OFDM传输方式，信道编码很重要，11p用的是卷积码，但是也很差。到了LTE的时候，用的是turbo码，当你把这个加在一起的时候，11p会比C-V2X差12个TB，距离是2倍。当你有些具体工况场景需要安全距离很长的时候，那就不可靠。11p最开始测试的时候，最开始就想测这个场景，这个场景距离要求特别高，而这个弯道提示也是这样，弯道的时候11p看到的功率距离就比较短。

这是一个弯道，里面有一个故障车，你进弯道之前看不到这个车，它停在路上，你要想预警，就需要一个广播。如果你开得越快，你的刹车时间就越长，你需要获得通知的提前量就会越远。

现在是11p的工作距离只有60公里。当你70公里的速度进来的时候还可以提前获得预警，当我接到预警就刹车还不会撞，但是你更高速度进来，我保证你能撞上，因为你肯定停不下来，高速公路这种情况，开到70公里以上很多。所以这个就不可靠。

这是一个借道超车的提示，经常出事。这个距离决定是啥？大车走的是快还是慢，如果走得很慢，很容易超过他，安全距离很小。但是如果这个车超过70公里，很快，你要想超他，超车距离更长。11p这个车速只能大概40公里或者50公里，但是这个用了V2X可以到70公里以上。

这个事看起来不是特别遥远，高通今年推出的芯片，就是支持C-V2X的CP5，模式4的功能。这个芯片会在明年四季度量产，交给车企使用。为了支持这件事，高通也推出了一个参考设计，包括9150还有安全模块等，在我们国家说得少，在欧美说得比较多一点。

关于5G的移动车联网 (C-V2X)技术解析

关于5G的移动车联网 (C-V2X)技术解析

关于5G的移动车联网 (C-V2X)技术解析

关于5G的移动车联网 (C-V2X)技术解析