芯耀
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編者按：為推進車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特邀請業(yè)內(nèi)專家學者共同建言獻策，推出“車聯(lián)網(wǎng)百家談”系列。車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在面臨巨大發(fā)展機遇的同時，也面臨諸多現(xiàn)實挑戰(zhàn)，尤其是商業(yè)邏輯不夠清晰，基礎設施建設選擇多樣性等。張慧女士文章針對車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干痛點問題進行了深入剖析，提出了獨到觀點，對產(chǎn)業(yè)界伙伴們有重要參考價值。
01、引言
車路協(xié)同當前依然處于發(fā)展初期，具體實現(xiàn)的技術、商業(yè)模式、建設模式都還在探索嘗試。正是這種不確定性，帶來了車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)發(fā)展的豐富性和多樣性。面對多樣性，必然會帶來的很多困惑和質(zhì)疑。
筆者試圖基于第一性原理來討論幾個車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點問題：
（1）車路協(xié)同怎么樣才能形成商業(yè)閉環(huán)？
（2）車路協(xié)同的核心商業(yè)價值是什么？
（3）有了5G蜂窩網(wǎng)絡，為什么還要建設V2X網(wǎng)絡？
（4）邊緣計算架構該怎么選擇？
02、車路協(xié)同技術成為特定業(yè)務生產(chǎn)系統(tǒng)中的一部分，是符合商業(yè)閉環(huán)邏輯的一種做法
目前最典型的車路協(xié)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(wǎng)絡、云（控）平臺，基本上是一個完整的云管端架構的系統(tǒng)。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(tǒng)，對于在車聯(lián)網(wǎng)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(yè)務主體不明確等諸多問題。車路協(xié)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(tǒng)角度看，車路協(xié)同只是一種技術支撐，或者說作為應用系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)存在，才有可能實現(xiàn)真正的商業(yè)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(shù)據(jù)采集、信號優(yōu)化、交通誘導、交通狀況監(jiān)測及應急處置等等業(yè)務。對于車路協(xié)同來說，不是另建一套系統(tǒng)進行交通管理，而是作為一個補充融入到原有系統(tǒng)中，解決原有技術解決不了的問題。
比如，原有交通數(shù)據(jù)采集中已包括了大量的視頻、線圈、微波測速、浮動車、互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，車路協(xié)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(shù)據(jù)，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；另外，以往的交通誘導、道路狀況、收費信息等的發(fā)布對象是無差別的，而通過車路協(xié)同技術可以差異化地精準到車；再如，柔性車道的控制，從面向駕駛員的可變指示牌，通過車路協(xié)同技術，可以轉變?yōu)槊嫦蜃詣玉{駛車輛和智能網(wǎng)聯(lián)車輛的精準指引。
但是，車路協(xié)同技術并不會改變整體交通管理的業(yè)務邏輯。原有交通管理系統(tǒng)的形成是經(jīng)過不斷演進變化的，不是一蹴而就的，是錯綜復雜的系統(tǒng)。車路協(xié)同作為新技術，對原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源、控制方法、發(fā)布方式進行補充，并融入到實際業(yè)務系統(tǒng)中。只有作為業(yè)務生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，為生產(chǎn)服務，商業(yè)模式才可能理順，受益方是買單者。同樣，車路協(xié)同技術應用到智慧公交，應用到港口、機場等，也需要融入到原有的生產(chǎn)系統(tǒng)中，和原有的車輛管理、調(diào)度、維修管理等深度融合。
03、通過協(xié)同控制為業(yè)務生產(chǎn)系統(tǒng)增效是車路協(xié)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(xiàn)自動駕駛的，火車、地鐵軌道交通也實現(xiàn)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。為了保證安全，防止高速行駛的車輛相撞，需要在站與站之間進行閉塞，有一輛火車在跑，其他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(fā)展出基于無線傳輸的列車控制系統(tǒng)（鐵路的CTCS、城軌的CBTC），實現(xiàn)移動閉塞，在保障安全的前提下，盡可能地以更近的間距實現(xiàn)多輛車占用同一軌道行駛。
而公路道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，所以公路道路上的車路協(xié)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(xiàn)手段相近。最終都希望實現(xiàn)，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(xiàn)全局效率最優(yōu)化。使用的手段都是通過可靠的通信連接，實現(xiàn)車和系統(tǒng)之間的協(xié)同感知和協(xié)同控制。車路協(xié)同發(fā)展有三個階段，輔助信息交互、協(xié)同感知、協(xié)同控制。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(zhì)疑，在這種情況下，形成好的商業(yè)模式就會比較困難。所以，大家不約而同想到在封閉受限環(huán)境下的車路協(xié)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(xié)同控制提高原有系統(tǒng)的效能，是有商業(yè)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(nèi)存在有人車和無人車混行。業(yè)主的需求，一方面希望整個碼頭貨物流轉率最高，另一方面，需要盡可能規(guī)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(xié)同的協(xié)同感知可以幫助解決視線盲區(qū)帶來的安全風險，同時與港口的TOS系統(tǒng)和交通信號控制系統(tǒng)交互，作為生產(chǎn)系統(tǒng)一部分，進行有人車和無人車的有效調(diào)度控制，這時車路協(xié)同的商業(yè)價值才容易體現(xiàn)。以上兩點討論的是車路協(xié)同商業(yè)邏輯，下面就車路協(xié)同中最基礎的網(wǎng)絡和計算這兩種基礎設施的建設方式存在多樣性選擇，也進行一下探討。
04、網(wǎng)絡架構的選擇由場景需求來決定
C-V2X通信是車聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，當前包括LTE-V2X和NR-V2X技術。其中又分別包括基于Uu接口的蜂窩網(wǎng)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）。如圖所示，基于Uu的蜂窩網(wǎng)絡由電信運營商建設，包括LTE網(wǎng)絡、5G網(wǎng)絡，每個運營商都有自己的頻譜；基于PC5接口的V2X專用網(wǎng)絡，按無委的規(guī)定，在5905M-5925M的范圍內(nèi)，誰運營誰按區(qū)域申請。目前已有六家申請獲批，大多非傳統(tǒng)電信運營商。
現(xiàn)在已經(jīng)開始建設5G蜂窩網(wǎng)絡，為什么還要建設 PC5（LTE-V2X、NR-V2X）直連網(wǎng)絡？無線技術角度的介紹文章很多，就不再贅述了，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(fā)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無需關注在覆蓋范圍內(nèi)的OBU有哪些，是什么ID。但對于Uu模式下，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(fā)送消息的范圍。二者在業(yè)務實現(xiàn)上不同。
2、業(yè)務部署方式不同
當前基于PC5的V2X標準，不僅包括協(xié)議的接入層、網(wǎng)絡層，還定義了第一階段、第二階段的應用及數(shù)據(jù)集。RSU、OBU上成對部署的業(yè)務方式有點類似2G/3G時電路域的語音呼叫、短信等電信業(yè)務的部署，不僅包括網(wǎng)絡連接還包括業(yè)務；通過5G蜂窩網(wǎng)絡連接到業(yè)務服務器的部署方式有點類似在4G、5G上實現(xiàn)的VoLTE/VoNR或OTT業(yè)務，無線網(wǎng)絡提供接入、網(wǎng)絡路由功能，但業(yè)務可以部署在運營商網(wǎng)絡內(nèi)部也可以部署在互聯(lián)網(wǎng)上。對于涉及基礎安全的業(yè)務，應該希望是封閉的，網(wǎng)絡質(zhì)量和信息安全得到保障的方式，而對于信息服務類的業(yè)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(wǎng)絡一定是電信運營商建設的，但直連網(wǎng)絡更像是專網(wǎng)。專網(wǎng)的建設模式既可以是運營商代為建設維護，也可以是由業(yè)主自建維護。專網(wǎng)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(wǎng)覆蓋，但仍然進行了GSM-R、LTE-M、GoTa集群等專網(wǎng)建設。一方面，專網(wǎng)的網(wǎng)絡質(zhì)量更容易得到保障；另一方面，專網(wǎng)的資產(chǎn)屬于業(yè)主，網(wǎng)絡規(guī)劃、維護、變更可以根據(jù)業(yè)務需求及時靈活調(diào)整。
公網(wǎng)的好處是，業(yè)主不需要考慮建設成本，只需要付服務費。5G網(wǎng)絡切片、MEC也可以提供包括物理隔離、數(shù)據(jù)不出園區(qū)等虛擬專網(wǎng)服務。當然，虛擬專網(wǎng)在網(wǎng)絡規(guī)劃、信息安全規(guī)劃等方面和以往的行業(yè)專網(wǎng)相比，存在使用習慣不同等需要業(yè)主去克服。綜上，筆者認為，對于關鍵路口路段或封閉園區(qū)，對于基礎安全業(yè)務、需要進行實時控制類的業(yè)務，適合建設V2X專網(wǎng)；對于需要廣域范圍內(nèi)提供信息服務，時延要求不高的效率類業(yè)務，可以采用公網(wǎng)或者虛擬專網(wǎng)方式。所以，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(wǎng)絡。
05、計算架構的選擇由性價比來決定
車路協(xié)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(shù)據(jù)中心外，邊緣計算作為更靠近業(yè)務現(xiàn)場、降低傳輸時延、減少數(shù)據(jù)回傳帶寬的一種資源部署方式，是非常適合車路協(xié)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(xiàn)場的工控機方式；一類是與無線網(wǎng)絡融合部署在基站、接入機房、匯聚機房、核心機房等不同節(jié)點的服務器方式。一般來說，行業(yè)客戶會傾向于現(xiàn)場邊緣方式，運營商會傾向于網(wǎng)絡邊緣方式。
但具體選擇哪種方式，需要綜合考慮多個因素，比如：
1、現(xiàn)場部署條件如果現(xiàn)場光纖資源比較充分，將現(xiàn)場視頻、雷達數(shù)據(jù)回傳到機房來進行計算，比較容易進行管理維護；如果現(xiàn)場光纖資源缺乏，那就盡可能將大量計算終結在現(xiàn)場邊緣，只將計算結構化數(shù)據(jù)通過無線的方式進行回傳。
2、部署業(yè)務類型業(yè)務的類型可能會有多種，如果是局部業(yè)務，可以更靠近現(xiàn)場；如果是區(qū)域性的、全局性的，那么計算節(jié)點的位置可能就需要更高。同時，業(yè)務量的多少也會影響到計算節(jié)點的位置。若業(yè)務開展初期，業(yè)務量較小，可能全市就設一個邊緣節(jié)點。當業(yè)務量越來越大的時候，計算節(jié)點就可以越來越下沉。否則，維護成本就會太高。
3、資金費用情況資金比較充足的時候，業(yè)主的選擇可以多樣化，可以自建現(xiàn)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(wǎng)絡邊緣計算資源，是一種比較好的選擇。所以，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。
06、總結
車路協(xié)同業(yè)務的選擇和技術實現(xiàn)方式是豐富多樣的，不管怎么選擇，還是需要回歸用戶的訴求和業(yè)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(yè)務系統(tǒng)創(chuàng)造實際的效率提升、安全性提升的效益，并在網(wǎng)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(yè)務系統(tǒng)的一個組成部分同步進行投資建設，可能是車路協(xié)同持續(xù)發(fā)展的一個途徑。
