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EUHT-5G引领车联网通信新时代

一、车联网通信技术概述

 

车联网是借助新一代信息和通信技术,实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接,提升汽车智能化水平和自动驾驶能力,构建汽车和交通服务新业态。车联网的定义包括了车内网,车际网和车载移动互联网,是一个大型无线通信和信息交换的网络系统。

 

作为车联网核心通信技术,车用无线通信技术(Vehicle to Everything,V2X)实现了车辆与其他实体之间的信息互换及连接需求,主要包括车车通讯(Vehicle to Vehicle,V2V)、车路通信(Vehicle to Infrastructure,V2I)、车人通信(Vehicle to Pedestrian,V2P)以及车网通信(Vehicle to Networking,V2N)四种。

 

当前国际国内V2X技术的发展,主要有DSRC(Dedicated Short Range Communications,专用短距离通信技术)及C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything)技术。前者由美国联邦通信委员会1999年推出,经多次验证后技术已趋成熟,无后续的技术演进计划,美国交通部2014年定为车联网标准,目前已达商用量产状态。C-V2X技术是基于移动蜂窝网的车用无线通信技术,由全球性5G组织5GAA联盟2016年推出,技术演化及商用处于验证阶段,演进计划明确,应对5G需求的演化版本为5G-V2X,目前代表性技术LTE-V2X技术以LTE蜂窝网络作为基础,得到了市场的广泛推广。

 

二、5G车联网通信关键技术需求

 

通信关键技术需求主要有以下四点:

高可靠:车联网技术通过车辆数据实时交互,首要解决的就是车辆在行驶中的安全问题,保障道路与车辆的安全,尽最大可能避免交通事故的发生。因此,车联网的数据必须做到安全、准确、可靠,才能够精准地分析出车辆的情况;

 

高带宽:车联网涉及的数据量十分庞大,而且大多以集群的形式出现。一旦有节假日等高峰时间车辆总量、单公里车辆密度等几何级增加,以及各种临时突发情况的出现,都会带来数据量的快速增长。这就需要网络系统具备高带宽的传输能力,避免出现网络瘫痪的情况;

 

移动性:在车联网中主要数据来源于车辆,道路中车辆一直处于移动状态,获取的数据都是动态的。5G车联网需要支持高达300Km / h以上的相对车速;

 

低时延:车辆数据每个时间都在不同变化,实时传输的速度要保证,延时高会导致车辆状态更新不及时而误判,实时性是车辆安全的基本保障。5G车联网自动驾驶时延控制更是需要10ms以内。

 

三、EUHT-5G技术及特性

 

EUHT-5G超高速无线通信技术是新岸线公司结合车联网的高可靠、高带宽、高移动性、低时延等需求设计的车地无线通信系统。EUHT-5G经过国家重大科技专项连续三轮六年的支持,现已成为我国独立自主研发的、具有全球领先优势的专用短程通信技术,2014年成为《合作式智能运输系统:专用短程通信》国家标准。

 

EUHT-5G的主要特性如下:

工作频段:支持6GHz以下频段,包括600MHz~800MHz,1.8GHz频段,3.4GHz~3.6GHz 5G候选频段,5GHz~6GHz频段,未来还将支持毫米波频段;超高峰值吞吐:峰值吞吐率为3.48Gbps;超高移动速度:支持的移动速度超过500km/h;高切换可靠性: 大于300公里/小时高速移动下的切换成功率超过99.999%;超高速移动下支持超宽带数据传输:大于300公里/小时的情况下,可以提供150Mbps的用户体验速率;超低时延:空口时延低于1ms,端到端双向延迟低于10ms;亚米级精确定位:定位精度和响应时间都高于GPS和北斗的特殊算法;灵活系统设计:灵活的帧结构,可高效适配各种场景;综上,EUHT-5G的技术性能已经超过了第四代移动通信技术(4G)10倍以上,达到下一代(5G)技术提出的性能指标要求,完全能满足5G车联网对网络连接的业务需求。

 

四、EUHT-5G车联网方案

 

EUHT-5G车联网方案,为V2V、V2I、V2N以及V2P等应用场景提供安全、可靠、及时的通信保障,建设一条“高可靠、低时延的高门槛信息高速路”。

EUHT-5G车联网架构

 

基于EUHT-5G技术的车联网系统架构主要包括四部分:智能终端、智能路侧系统、云控平台、商业应用系统。EUHT-5G智能交通网络架构图如下: 

 

图1 EUHT-5G智能交通网络架构图

 

智能终端:装载了EUHT-5G终端设备的智能车辆(以下简称“智能车辆”)及便携终端,车辆之间可以实现V2V直接通信,车辆与路侧系统、云控平台之间可以实现V2X通信;便携终端可以灵活支持现场执法、集群通信等;

 

智能路侧系统:EUHT-5G基站和EUHT-5G同步系统组成V2X通信网,承载云控平台与智能终端之间的通信业务;路侧智能设施完成信息收集、边缘计算后通过EUHT-5G V2X通信网发布,并接收云控平台的控制;

 

云控平台:包括交通管理、网络管理和数据管理三大模块,交通管理负责交通控制、监管及信息发布;网络管理负责设备管理、数据通道管理和业务带宽分配等;数据管理完成数据收集、存储和计算,向下指导交通控制,向上可服务于商业应用系统;

 

商业应用系统:车联网平台数据丰富,应用场景广泛,可以作为交管部门、应急救援、公路业主等做政策研究、业务分析的依据;也可以给车企、运营公司(如公交公司、货运公司)、保险公司以及驾乘个人等提供业务管理、信息查询的服务。

EUHT-5G车联网系统频段

 

EUHT-5G技术可以支持500MHz至Sub-6GHz的多个频段,可以依据实际车联网系统的频段应用情况来选择合适的设备系统,当前成熟应用的主要是5150MHz-5850MHz和600MHz-800MHz两个频段。

EUHT-5G车联网设备

 

EUHT-5G中心接入设备,是EUHT-5G组网的核心基站设备,通过多设备的连接组网,形成EUHT-5G网络的完整覆盖,最终实现覆盖区域内的所有EUHT-5G终端设备的网络接入。

 

图2 EUHT-5G中心接入设备外观图

 

EUHT-5G终端接入设备类似T-Box(Telematics BOX,远程信息模块),提供各类车辆接入EUHT-5G无线网络的通道,将终端侧的智能车辆或智能道路设施的数据通过EUHT-5G网络与控制管理中心实现双向传输,也可实现终端侧车辆之间的直接通信传输。

 

图3 EUHT-5G终端接入设备外观图

 

五、EUHT-5G车联网产业应用案例

 

2017年9月,长安大学智能汽车测试场部署EUHT-5G系统,全球首次实现测试车辆在超过160公里/小时速度下的车载多路视频实时回传,成为国内第一个对高速运行车辆实现车载实时视频监控和运行数据回传的测试场地。

 

2018年8月,广深高速先期段建成EUHT-5G系统,是全球首条超高速智能高速公路交通系统,也是首个满足C-ITS(合作式智能交通系统)的商用案例,完全覆盖道路区域和路段内车辆,实现了“两客一危”运营车辆、路况环境、车流量、道路安全等的视频实时监控、数据采集和广播。

图4 EUHT-5G在广深高速公路智能交通的应用

2018年12月,北京市启动在中关村环保园建设自动驾驶示范园,新岸线作为重要参与方,设计和部署EUHT-5G车联网基础网络系统,搭建自动驾驶车辆与其他车辆、周边智能交通设施、控制中心的通信桥梁。

 

2019年5月,齐鲁交通智能高速无人驾驶示范项目,采用EUHT-5G网络实现高速路场景下的无人驾驶车辆的自动编队、远程监控、控制等,为无人驾驶车辆在高速公路场景的应用提供了绝佳的测试及示范案例。

 

图5 EUHT-5G在齐鲁高速无人驾驶示范项目的应用(龙门架安装的基站)

 

图6 EUHT-5G在齐鲁高速无人驾驶示范项目的应用(无人驾驶车辆安装终端)

 

六、结束语

 

4G改变生活,5G改变社会” 这句话体现出全世界对5G时代的无限期望,而5G的本质,真正的魅力在于5G与工业垂直行业的结合,5G只有融入各行各业,才能发挥出改变社会的巨大潜力,这其中车联网应用是5G在垂直行业应用最具潜力的市场。

 

EUHT-5G技术是新岸线公司“十年磨一剑”潜心研发的结果,获得了“全球首个商业应用部署的高可靠低时延无线通信系统和芯片”创新大奖。EUHT-5G技术在2017年就开始商业化应用,除车联网外,还成功地应用到了智能交通、轨道交通、工业互联、广域无线覆盖等诸多领域,近期更是被国际电信联盟(ITU)接纳成为国际5G的候选标准之一。新岸线公司将加强EUHT-5G核心技术研发,拓展车联网应用场景,凭借其技术先进性,引领中国5G车联网通信的新时代。

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