首款基于3GPP R-14的，面向PC5直接通讯的高通蜂窝车联网商业化解决方案——高通9150芯片集。
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智东西 编 | 十四
近日，高通公布了首款专门面向蜂窝车联网（C-V2X）通信的，基于3GPP Release 14规范的商业化芯片解决方案——9150 C-V2X。该芯片可以实现汽车实现与周围环境之间的沟通，以提高主动安全性能和驾驶辅助系统。官方消息称，“9150 C-V2X” 预计在2018年下半年进入商业化抽样阶段。
车联网，即V2X（Vehicle to Everything）是汽车与互联网（V2N）、汽车与汽车（V2V）、汽车与基础设施/道路等（V2I）、汽车与行人通信（V2P）的统称，主要的通信技术分为IEEE 802.11p（802.11的扩充延伸，DSRC的底层技术）和3GPP C-V2X（基于蜂窝网的V2X无线通信技术）两类，前者技术相对成熟，后者前景更为广阔。
本期的智能内参，我们推荐来自高通的蜂窝车联网商业化报告，盘点5G统一网络的前景和车联网的技术演进史，剖析蜂窝车联网的现状、生态和前景，并对9150 C-V2X进行了剧透。如果想收藏本文的报告全文，可以在智东西（公众号：zhidxcom）回复关键词“nc190”下载。
以下为智能内参整理呈现的干货：
自动驾驶三要素
中国工程院院士倪光南：车联网是走向自动驾驶的必然的道路。
*车联网/自动驾驶需要面临的实用难点（视觉死角、变道、情境意识）
未来的汽车是怎样的？有三点：首先，必定是V2X；其次，是提升车内体验；最后，是平缓的道路自动行驶。自动驾驶的本质，是对车辆信息的优化，是对多传感器/信息源的融合，而这些功能的实现，离不开：5G（V2X）、三维建模和精确定位，以及车载智能。
5G：从802.11p/C-V2X R14到R16
*5G车联网技术演进
其中，5G的发展既要面向新的需求（能更多地利用非授权频谱LTE，并与Wi-Fi的融合，以应对实况中连通目的和传感器数据的需求），又要考虑对旧的通信技术的兼容性（基于4G LTE）。
*C-V2X 面向自动驾驶的技术演进（从R12/13到R16）
因此，车联网初期将会从比较安全的802.11p或C-V2X R14技术（R指Rrelease，以LTE-R14技术为基础，LTE-V-D和LTE-V-Cell加持，带宽10MHz）；然后是扩大范围和可靠性（不影响其他LTE网络），即C-V2X R14/15技术；接下来，就要考虑更高的吞吐量和更高的可靠性，宽带、定位、低延时的，基于R14的C-V2X R16（带宽70MHz以上）。
定位：全靠GNSS撑场子
*GNSS之于车联网
需要特别指出的是，高精度的定位对于车联网而言至关重要，这里就涉及了全球导航卫星系统GNSS定位服务（精度＜1米）及其实时的信息传输，并根据GNSS信息对车速、车头方向进行实时的调整。
*定位技术面向自动驾驶的技术演进
想要实现自动驾驶级车联网，基于多卫星（以提高精度并扩大覆盖）的GNSS的定位精度需要达到亚米量级，城市传感器分布需要更密（包括城市环境、车库、多层停车场等），以及更高频（至少100毫秒）的信息刷新。
车载智能：数据整合成汽车之脑
*ADAS技术剖析
再来看车载智能，也就是面向更高层次的可预测性和自主权，即高级驾驶辅助系统（ADAS），可谓自动驾驶汽车的大脑。ADAS的实现需要对雷达、摄像头、激光雷达、超声波等多传感器数据，和来自车联网的无线数据，以及3D高清地图、高精定位信息进行整合处理，并给出驾驶指令。
深扒蜂窝物联网
什么是C-V2X？
*C-V2X的两种传输模式
C-V2X有两种传输模式：网络通讯（V2N），即在Uu界面上采用授权移动宽带频谱，比如预告前方两公里处的车祸；另一种就是直接通讯，此即PC5界面的V2V、V2I和V2P，采用智能交通系统频段（如ITS 5.9 GHz：受3GPP支持，频段更安全，可与802.11p同时存在），独立于蜂窝网络，可用于定位和速度测调。
*V2N用例示意
首先来看V2N的低延时用例，主要在于远程信息、娱乐信息和安全信息，包括发现停车场和充电桩，交通管制和车流信息预警，基于云的传感器共享，前方（1公里）道路危险警告……
*直接通讯用例示意
直接通讯（V2V、V2I、V2P）方面，不需要识别卡（USIM），会自动的对信息源进行筛选，采用无需网络的分布式调度，主要依赖GNSS的实时定位。其用例包括附近有车变道时的不通过警告(DNPW)，视觉盲区的局域风险警告（拐弯处前车运行状况预警），道路施工预警，交叉路口会车预警（IMA），事故高发路段预警（VRU），转弯助手（LTA）……
*基于自管理的直接通讯比基于网络的更有优势
基于ITS频率自管理的直接通讯能利用移动生态系统和现有的工程技术、资源和解决方案，新老技术间的关联性可避免技术演进周期的断层，设定好的嵌入式调制解调器可降低成本和技术复杂度，同时可靠性更高。
为什么说C-V2X比802.11p更有前途？
*C-V2X服用汽车行业上层模块
对于整个产业生态和社会经济效益而言，C-V2X的好处在于提供了更多的集成化解决方案（最优调制解调器），整合RSU（路侧单元）和eNodeB（基站）以减少调度成本，融合了专业的移动生态（包括布局、管理和维护），并提供了新的服务和商业机会（程信息处理服务、地址共享迁移、自动驾驶等）。
相比于目前技术比较成熟的DSRC 802.11p（专用短距离通讯），在同样的频段上：
*C-V2X与802.11p链路预算对比
1、C-V2X每节点传输所需能量和时间更少（减少链路预算），支持更高密度的信息；
*使用相同的参数放大器，传输效率比OFDM好了2dB
2、资源块组合降低了峰值平均功率比，因此传输效率更高；
*涡轮码（C-V2X）比卷积码（802.11p，K=7）好了2dB
3、可以进行信道优化，更为安全可靠。
*LTE（C-V2X）与DSRC（802.11p）自由场景的范围和可靠性对比（考虑双向6车道的自由场景，针对车辆行驶速度和汽车数量进行模拟计算）
*LTE（C-V2X）与DSRC（802.11p）自由场景的范围和可靠性对比（考虑双向4列350米宽车道的有十字路口城市场景，针对车辆行驶速度和汽车数量进行模拟计算）
总而言之，C-V2X比之802.11p，能够整合Wi-Fi、3G/4G等各种网络资源，包括更高级别的DSRC/C-ITS，覆盖范围更广（近两倍）；可靠性更高；高密度、低延时，速度更快；能够通过自我管理减少成本和技术复杂度；可扩展，支持远程信息处理平台。
*802.11p、C-V2X Rel-14/15、计划中的C-V2X Rel-16技术操作对比
*802.11p、C-V2X Rel-14/15、计划中的C-V2X Rel-16射频设计对比
*802.11p、C-V2X Rel-14/15、计划中的C-V2X Rel-16用例和性能对比
此外，C-V2X更为符合现有产业生态（复用重用服务和应用程序层、安全和传输层，强化无线电/低层），是面向5G演进的强大路径。
*C-V2X获得了汽车产业、5GAA联盟、电信的支持
*C-V2X需建立的综合性生态
剧透：9150 C-V2X芯片集
*C-V2X设计考量：高层需调整拥塞控制参数，低层需优化访问控制和资源调度
*优化访问控制和资源调度：选择耗能低的模块以满足低延时要求
高通执行副总裁兼QCT总裁 Cristiano Amon （克里斯蒂安诺•阿蒙）指出：5G和LTE路线图使调制解调器和射频前端复杂性显著提高。从高通的角度而言，要实现5G的成功，除了射频前端外，还需要同步对不同领域的技术进行大量投入，包括5G新空口、千兆级LTE、授权频谱和非授权的LTE LAA（LTE授权辅助接入）以及Wi-Fi向MU-MIMO、802.11ad的演进等。
*9150芯片集预告
而现在，高通已经预告了，要发布首款基于3GPP R-14的，面向PC5直接通讯的蜂窝车联网商业化解决方案——高通9150芯片集，集成了GNSS模块、无线模块（运行ITS栈）和硬件安全模块。
*9150芯片集设计
高通9150芯片集工作频段为ITS 5.9GHz，支持V2V、V2I、V2P，支持GNSS，预集成面向V2N操作的远程信息处理模块，支持无SIM操作，通讯范围更远，可靠性更强，对密集车流调度进行优化，针对弱势道路用户VRU和路边单元RSU设计。据称，该芯片将于2018年下半年进入商业化采样阶段。
奥迪的Thomas Müller博士将9150 C-V2X芯片集称为5G自动驾驶里程碑式的存在，标致的高级副总兼创新部负责人Carla Gohin表示标致将于高通一起探讨蜂窝互联网的可行性并采用之。
智东西认为，车联网或者说自动驾驶对于多传感器、硬件设备、基础设施等及其之间的信息交流提出了严格的要求：宽带、低延时、高精度、高刷新等等，庞大的数据量要求本地、云端的合作（参考高通提出的自管理的直接通讯），高通9150芯片集从通讯的角度对此进行了商业化的探索，可以说是推了行业一把。此外，庞大数据量可能的人工智能/深度学习解决方案，也让我们对于车联网本地解决方案的更多可能性有所期待。
值得注意的是，近日，《国家车联网产业标准体系建设指南（信息通信）（征求意见稿）》提出，“十三五”期间重点研究制定天线技术、电磁环境兼容性等基础技术体系，制定基于LTE-V2X的无线通信网络建设及关键技术标准体系，探索5G技术在车联网产业领域的应用。具体分为两个阶段：2018年底前完成基础性技术研究，建立基础性技术标准体系，并形成基于LTE-V2X的关键技术标准体系，制定、完善车辆紧急救援、通信安全等重点标准体系建设，针对标准开展试验验证；到2020年完成5G支持车联网产业系列标准的制定，进一步完善健全信息通信安全与数据安全等标准。
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