什么是C-V2X?

 

C-V2X(CellularVehicle-to-Everything,基于蜂窝网络的车联网通信技术)是中国主推的车联网技术标准,也是目前全球车联网的唯一标准。通过C-V2X车载终端设备及智能路侧设备的多源感知融合,对道路环境实时状况进行感知、分析和决策,在可能发生危险或碰撞的情况下,智能网联汽车进行提前告警,为车辆出行提供更可靠、安全、实时的环境信息获取,从而减少交通事故或降低交通致伤亡率,对于汽车行驶安全有十分重要的意义。

 

C-V2X与完全自动驾驶车辆的发展紧密耦合,技术上的共同点是5G。目前,许多主机厂已经承诺将V2X部署在远程通信控制单元(TCU)中。基础设施侧的路边单元与路灯或停车场通信的设备也在使用5G无线电。V2X中使用了许多无线通信标准,常见的无线通信标准包括Wi-Fi11ax、蜂窝LPWA(LowPower Wide Area)、UWB(UltraWide Band)、毫米波等新兴的无线通信标准也开始大量应用到汽车市场。

 

V2X模块一般分为四类,一类是V2V(Vehicle to Vehicle),可以通过车与车之间传达信息(V2V)如车辆位置和车辆之间的速度,以防止汽车碰撞。另一类是V2I(Vehicle to Infrastructure),可以通过车和基础设施之间通信(V2I)支持安全驾驶;还有一类是V2N(Vehicle toNet),车与网络;最后一类是V2P(Vehicleto People),也就是汽车与乘客或驾驶员之间实现的互动。

 

 

V2X根据交互对象不同可分为四类,来源:盖世汽车

 

 

 C-V2X产业政策聚焦

 

C-V2X技术的商用落地离不开政策和法规的支持。自2015 年以来,国务院、国家发改委、工信部、交通运输部等多部门都陆续印发了支持、规范车联网行业的发展政策。

 

2018 年11 月,工信部无线电管理局正式发布《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz 频段的管理规定(暂行)》,规划 5905-5925MHz 频段作为基于LTE-V2X 技术的车联网(智能网联汽车)直连通信的工作频段,标志着中国LTE-V2X 正式进入产业化阶段。

 

2021 年7 月,工信部联合十部门发布《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,强调了5G 与车联网融合的重要性,C-V2X技术升级和相关通信模块的部署也是未来三年国家的重要建设方向之一。各主要地区也在纷纷建设智能网联汽车测试示范区,发放自动驾驶道路测试牌照,各个省市也都提出了自己的车联网“十四五”规划。其中,江苏省提出部署RSU 车联网道路2000 公里,河北、江苏、天津、安徽和湖南省也都提出进行先导区建设和核心技术的攻克,重庆和天津均明确提出进行V2X 技术升级,C-V2X 商业化落地进入倒计时。

 

智能网联相关政策梳理,来源:交通部官网

 

 

全球来看,欧美等均持续推进车联网新型基础设施建设。美国在加州和密歇根州底特律进行C-V2X试验,并积极推动C-V2X基础设施建设;欧盟道路交通研究咨询委员会发布《网联自动驾驶路线图》, 突出智能化与网联化的协同, 强调自动驾驶车辆与道路交通设施的协同互联。

 

根据中国智能网联汽车创新联盟给出的时间表,2020-2021年仍然处于 C-V2X的导入期,在 2022年之后会进入发展期。根据《C-V2X产业化路径和时间表研究白皮书》,2025年国内C-V2X车载终端的前装渗透率将达到50%;路侧设施规划至2025年实现在典型城市和高速公路覆盖范围的扩大。据5GAA规划,2024年基于R16版本的5G-V2X技术应用可基本实现。

中国C-V2X产业化时间表,来源:《C-V2X产业化路径和时间表研究白皮书》

 

 

 加快上车,C-V2X量产时间表?

 

据ABIResearch预测,2024年全球C-V2X模组出货量有望突破千万片,对应市场规模约3.4亿美元,2021-24年CAGR分别达到172%和146%;以此ASP估计,2025年国内乘用车新车50%的搭载量对应市场规模约4.1亿美元。

C-V2X模组出货量预测(百万片),来源:ABIResearch

 

据了解,当前C-V2X前装产品包括几种可能的形态:

(1)T-BOX:如千方科技在乘用车现有4G/5GT-Box平台上集成车规级ETC模组、C-V2X PC5模组;

(2)V-BOX:将C-V2X单独做成一个BOX,如星云互联V2X车载终端系列产品;

(3)智能天线: 高集成的多合一智能天线, 集成GNSS+4G/5G+V2X 等,如一汽红旗与东软联合开发的C-V2X智能天线;

(4)网联式ADAS:C-V2X与ADAS/自动驾驶域控制器整合;

(5)智能网关。 后装产品还包括如智能后视镜等。

 

在终端量产落地方面,自2019年福特宣布首款C-V2X车型量产以来,各家OEM车厂都在纷纷布局C-V2X 硬件等车联网感知产品的落地。根据佐思汽研的数据显示,2021 年 1-8月,国内乘用车新车车联网信息系统装配率达到57.1%,同比增加4.6 个百分点,其中自主品牌为59.6%,同比增加1.2 个百分点。其中,吉利领克、长城WEY、长城坦克、上汽R 汽车、东风岚图、北汽极狐等自主高端品牌车联网信息系统装配率超过98%。 自 2020年开始, C-V2X硬件开始在多个量产车型上搭载,如长城摩卡、广汽埃安、高合等,车联网感知产品的商业化进程加速。

 

5G与C-V2X逐步开始上车应用,来源:各车型官网

 

从落地车型来看,近段时间以来,可以看到越来越多的新车型开始搭载5G或C-V2X技术,如上汽MarvelR搭载5G V2Xi-BOX, 集成5G、V2X与高精度定位功能;一汽红旗E-HS9搭载C-V2X智能天线;蔚来ET7数字座舱平台支持5G/V2X/蓝牙5.2/Wi-Fi6/UWB/NFC等。

 

 V2X产业链玩家盘点

 

随着中国车联网产业化进程逐步加快,目前已围绕C-V2X形成包括通信芯片、通信模组、终端设备、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等为主导的完整产业链生态。

 


车联网(C-V2X)产业链,来源:信通院, 赛迪智库, 佐思汽研,各公司官网

 

C-V2X芯片和模组方面。其中芯片和模组是整个生态的基础。华为在2019 年 1月推出 5G多模终端芯片 Balong5000 和车载模组MH5000,可支持车辆、基础设施和行人在全球统一的5.9GHz 智能交通系统频段中进行直接通信。高通发布骁龙9150CV2X 芯片,支持C-V2X 规范与5G 兼容。

 

大唐、华为等芯片企业都将提供基于各自芯片的通信模组;国内通信厂商中兴通讯也已经于2018 年发布基于高通芯片的LTE-V2X测试模组;上海移远通信在2020 CES 展会上针对5G 车联网应用推出一系列车规级无线通信模组,包括5G 新空口(5GNR)Sub-6GHz 模组AG550Q、专用于C-V2X 场景的EAP 模组AG215S 和 Wi-Fi模组 AF50T,推动汽车行业迈向5G 时代。

 

在车载网联以及C-V2X 领域,高通汽车无线解决方案涵盖4G、 5G、Wi-Fi/蓝牙、C-V2X 和射频前端等众多产品组合。2019 年 2月,高通发布骁龙汽车4G 平台和 5G平台, 两大平台采用了高通9150 C-V2X 芯片组提供的C-V2X 直接通信技术,并融合了4G/5G 连接、卫星定位等技术,为丰富的车载体验提供了强大支持。其中, 骁龙汽车5G 平台是汽车行业首个宣布的车规级5G 双卡双通平台,具备全面且业界领先的5G 连接能力,也推动着网联汽车进入 5G 时代。目前,高通汽车无线解决方案包括骁龙汽车 4G和 5G 平台、全球首款面向C-V2X 的高通9150 C-V2X 芯片组,以及面向路侧单元和车载单元的完整C-V2X 参考平台,多家汽车制造商已经发布搭载骁龙汽车5G平台的车型,包括长城汽车、蔚来汽车、华人运通、威马汽车等。

 

在车载终端与设备方面,当前国内企业包括大唐、华为、东软、星云互联、千方科技、万集科技等均可提供支持LTE-V2X 的 OBU和 RSU通信终端产品;东软提供包括硬件开发套件、面向量产V2X-ECU、网络协议栈、SDK、应用示例;千方科技提供感知与控制交通设施数据的路侧协同控制机、管理服务平台。

 

在运营与服务方面,国内三大电信运营商均大力推进C-V2X 业务验证示范,同时各有侧重。中国移动实现了基于LTE-V2X的车车网联和车路协同应用包括紧急刹车、超车告警、路口防碰撞、红绿灯车速引导、路口信息推送到车等;中国联通展示了多场景融合的蜂窝车联网(C-V2X)应用解决方案,包括面向驾驶安全的Seethrough,车-人防碰撞、车-车防碰撞预警,面向交通效率的绿波带通行、自适应车队等业务;中国电信则重点开发了公交优先应用及停车导引应用。
 

 

 为何C-V2X将成主流车联网标准?

 

全球车联网通信标准主要有DSRC 和 C-V2X两条技术路线。

(1) DSRC:专用短程通信技术( Dedicated Short RangeCommunication)由 IEEE提出,主要由欧美主导,发展自上世纪末,经过近二十年的发展,技术已经相对成熟;

 

(2) C-V2X:蜂窝车联网( Cellular-V2X)由3GPP 提出,由中国主导,主要有LTE-V2X 和 5GNR-V2X 两种。 2020年 11月美国联邦通讯委员会将5.9GHz频段划拨给C-V2X 使用,2020 年 4月,工信部批准了 7个 V2X 标准,C-V2X逐渐成为车联网的主流。

 

DSRC与C-V2X技术对比,来源:信通院

 

2020年11月,FCC将DSRC原保留频段(5.850-5.925GHz)拆分,其中低45MHz(5.850-5.895GHz))分配给Wi-Fi免授权设备,高30MHz((5.895-5.925 GHz)分配给C-V2X。这基本意味着V2X技术路线之争落下帷幕,C-V2X有望成为车联网主流技术。而根据FCC给出的相应解释,DSRC被淘汰主要基于以下原因:

(1)DSRC用于改善交通安全,但摄像头、 Lidar等技术在提高行车安全方面发挥已经开始发挥重要作用,DSRC的重要性下降。

(2)5.9GHz频段授予DSRC已近20余年,但部署缓慢。 据FCC主席Pai所言,DSRC在美国仅落地包括6182个DSRC路侧单元和15506辆搭载了DSRC车载设备的车辆,相比全美2.74亿注册车辆相距甚远。

(3)C-V2X在技术指标、商用部署难度、 产业支撑等方面表现更优。且C-V2X受到5GAA等产业联盟的支持,涵盖Tier-1、整车厂、电信运营商、 电信设备商及芯片模组厂商等多个产业环节。

 

2018-2029年 C-V2X通信技术路线图,来源:5GAA

 

此外,C-V2X已经获得了多个国家及产业界的支持,中国企业主推LTE-V2X 技术;美国电信运营商、福特等车企明确表示倾向于 LTE-V2X技术; 欧洲的宝马、奥迪、 标志雪铁龙等车企也已转向支持 C-V2X技术;日本 ITS-forum 宣布技术中立,将LTE-V2X 作为备选技术。美国已将5.9G 频段5.895-5.925GHz 的30MHz 分配给C-V2X 车联网技术;欧洲也修改了 5.9G 频段使用,扩展ITS道路安全应用为5875-5925MHz,采用技术中立方式,不限制具体技术。全球车联网技术线正在向 C-V2X 聚焦,5GAA( 5G汽车协会)也于 2020年 9 月发布了C-V2X 通信技术路线图。

 

目前来看,C-V2X有望成为车联网主流技术。

 

 点评:制约V2X产业的发展瓶颈

 

随着未来汽车“网联化”的发展,汽车通信流量将快速增加,据英特尔统计,一辆智能网络汽车每天的数据量将高达3.9TB,相当于2666名网民每日的数据使用量。而汽车通信系统也将愈加复杂化。

 

汽车将成为下一个“移动基站”。随着芯片算力的提升,以及汽车“智能化”的发展,智能座舱将进一步集成和提升V2X功能。5G-V2X也将成为数字座舱标配。V2X可以与 T-BOX融合,也可以与 ADAS或自动驾驶平台融合,不同的Tier1、主机厂已在开发相应产品。目前量产车型大多采用V2X 与TBOX融合,集成5G+LTE-V2X+WiFi+GNSS 功能在一个模组,价格约2000 元左右,未来有望价格将进一步下降至1000-1500 元左右。

 

不过尽管如此,制约V2X产业发展的除了终端侧外,还包括基建设备的普及。目前车联网基建成本高昂成为当前规模推广的主要阻碍之一。路侧基础设施包括路侧单元(roadside unit, RSU)、 交通信号机、 路侧智能感知系统(各类摄像头、激光雷达毫米波雷达等)、电子车牌读写器、高精度定位地基增强站等设备的建设成本高昂。此外,车联网基建管理运维主体多,投资主体不清晰。未来如果基于C-V2X的车联网产业要加速发展,需要尽快理顺运营主题,是有运营商或是由交管部门来进行运营。