5G时代C-V2X可以做些什么?华为自动驾驶究竟领先多少

时间:2019-03-02

来源:今日头条

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导语:扩展的传感器在5G C-V2X中是一个很有趣的应用,我有一辆顶配小奔,你有一辆低配小菱,我们互换一下信息。低配小菱的我就有了更高级传感器里更全面的信息了,扩展的传感器为自动驾驶的小菱提供了更为有效的感知条件和决策基础。

   5G时代,C-V2X可以做些什么(1)?

  22.186是一份纲领性文件,在这份文件中,主要描述3GPP对于增强型的V2X(eV2X)的3GPP可提供的一些支持。在这份标准中,针对V2X消息传递具体场景的不同,主要给出了6个增强型的V2X场景,并给出了适应该场景的一些需求。6个增强型的V2X场景如下图:

5G时代C-V2X可以做些什么?华为自动驾驶究竟领先多少

  22.186中的六大V2X服务场景

  General Aspects 一般特性

  与通信相关的所有需要使用V2X的场景,常规的V2X操作。

  Vehicles Platooning:车辆编队

  车辆编队使车辆能够动态的组成一个小组协同行驶。编队中所有的车辆定期接收来自leading车辆的数据,以便于执行编队操作。这些信息允许车辆之间的距离变得很小,编队车辆应用能允许跟随的车辆自动驾驶。

  Advanced Driving:先进驾驶

  先进驾驶可以实现半自动或者全自动驾驶,假设车辆之间的间距较长,每一辆车或者RSU可以与邻近的车辆节点分享本地传感器所获得的数据,从而协调车辆的行驶轨迹及其动向。此外,每辆车与附近的车辆分享其驾驶意图,以提供更加安全的驾驶体验,避免碰撞,提升交通效率。

  Extended Sensors:扩展传感器

  扩展传感器可以在车辆、RSU、行人设备和V2X应用服务器之间交换本地传感器收集的原始数据或处理实时视频数据。这些车辆能够增强对本车对当前环境的感知,在本身自身传感器感知不到的情况下,对当前环境进行更全面的感知。

  Remote Driving:遥控驾驶

  当乘客位于一个危险环境或乘客自身不能驾驶车辆时,远程驾驶将允许V2X应用远程操纵车辆完成车辆的远程驾驶。基于变化有限且路线可预测的情况下,例如公共交通,可以使用基于云计算的驾驶技术。

  Vehicle quality of service Support:车辆质量服务支持

  车辆服务质量支持使V2X应用程序能够在更改之前,及时通知预期或估计来更改服务质量,并使3GPP系统能够根据V2X应用程序的服务质量需求修改服务质量。基于服务质量信息,V2X应用程序可以根据3GPP系统的情况调整行为。

  同时在22.186的第五章,也对以上所有的V2X应用服务项提出了一些具体的requirements,包含通信需求,V2X应用调度与管理,以及3GPP对V2X应用的支持与规划等。

  5G时代,C-V2X可以做些什么(2)?

  在以5G通信为蓝本的3GPP 22.186标准中给出了六种应用服务。在22.886中,对22.186中定义的场景进行了进一步的演进和细化,今天就其中的一个场景应用来聊一聊,22.886中车辆编队的那些事。

  [1] eV2X support for vehicle platooning

  增强的eV2X群组通信中,车辆编队以及编队管理需要一些信息的支持。例如,车队的车辆需要交换信息包含何时走哪条路、是否制动或加速、何时制动或加速等信息。

  每一个车辆编队都会有一个领导节点作为领头车辆。由于领头车比其他车辆消耗更多的燃油,有时领头车可能会要求下一辆车成为领头车(好像大雁)。这种通信可以在两辆车之间进行,而不需要其他车辆的参与。

  同时,为了防止潜在的安全威胁,如泄露路线等,这些被传输的信息应该得到加密支持,并且只能由群组中的车辆进行解密。此外,由于信息的私密性,这些信息的通信范围应该是从编队最开始的一辆车到编队的最后一辆车辆。

  因为编队的规模在移动中可能会有不同,编队车辆有效的资源分布和动态的分布控制信息都应该得到支持和改善。编队有以下两种模式:

  SET1:

  正常密度的车辆间距可大于2m,当车队以100km/h的速度移动时,车辆移动1m只需要36ms,考虑到消息的往返时间和处理延迟,应支持消息传输频率高达40hz,转换为25ms的端到端延迟,消息大小约为300~400字节。

  SET2:

  高密度的车辆间距为1m,当车队以100km/h的速度移动时,车辆移动1m只需要36ms,考虑到信息的往返时间和处理时延,应支持消息传输频率高达100hz,转换为最多10ms的延迟,消息大小约为50~1200字节。

  如果编队太长,有时会中断其他和交通管理的运行,因此在一个编队中容纳多少车应该是有限制的,考虑到卡车的跨度可以超过15m, 这一点尤其重要。同时,在标准中,也在22.186的基础上给出了更为详细的潜在需求,列举一些供参考:

  [PR.5.1-001] 3gpp 系统应能够根据支持 v2x 应用程序传输的消息的特性来控制消息的通信范围。

  [PR.5.1-002] 3gpp 系统应能够通过支持用户的V2X应用以一定的周期发送信息,每秒至少可以广播30条信息。

  [PR.5.1-003] 3gpp 系统应能够创建/销毁支持 v2x 应用的用户组。

  [PR.5.1-004] 对于一组支持 v2x 应用的 ue, 3gpp 系统最多可以支持5个于其他用户。

  [PR.5.1-005] 3GPP应该支持从一组V2X用户组中添加、移除V2X应用。

  [PR.5.1-006] 3GPP应该支持一组支持V2X的应用的用户组之间以一定的周期传输信息。

  [PR.5.1-007] 3GPP系统应该支持信息在一组支持V2X应用的用户组之间传输。

  [PR.5.1-008] 3gpp 系统应能够支持属于支持 v2x 应用程序的同一组 ue 的两个 ue 之间的消息传输。

  [PR.5.1-009] 3gpp 系统应能够支持用户使用V2X应用程序中消息传输的保密性和完整性。

  KPIs for SET2:

  [PR.5.1-010] 3GPP系统应能够支持,在一组支持V2X应用程序用户组之间消息传输的10 ms端到端延迟。

  [PR.5.1-011] 3GPP系统应能够在一组支持V2X应用程序的UE之间传输消息,可变消息有效负载为50-1200字节,不包括与安全相关的消息组件。

  KPIs for SET 1:

  [PR.5.1-012] 3gpp 系统应支持不超过 [25] 毫秒的通信延迟。

  [PR.5.1-013] 3gpp 系统应支持 [90]% 的可靠性。

  [PR.5.1-014] 3gpp 系统应支持小数据包 (例如300-400 字节) 的触发和定期传输。

  [2] Information exchange within platoon

  编队的信息交换是指当车辆在路上行驶时,可以动态的组成一个编队,由编队的创建者负责编队的管理。管理者应实时的更新小组成员上报的周边数据并上报给RSU;

  同时,编队的管理者应实时的接收RSU消息,包括路况和交通信息,并实时的分享给编队内的成员,包括所有的编队成员内部也可以通过V2V来共享组内的信息,所有的编队成员都可以通过两种方式来获得信息,一个是通过编队内部的V2V信息,另一个来自于基于编队管理者中继的RSU消息。

  所有获得的信息将用于构建高精度的动态驾驶地图,车辆之间的信息交换可以是一种新型的“问-答”方式。

  这样,没有高精地图和摄像头的车辆也可以从其他车辆那里获得想要的信息。

  潜在需求:

  [PR.5.2-001] 3GPP系统应能够支持在支持V2X应用程序的用户组和RSU之间传输V2X消息的最大延迟为[500]ms。

  [PR.5.2-002] 3gpp系统应能够支持支持v2x应用程序的UE和通过支持v2x应用程序的另一个UE的RSU之间每秒传输[2]条v2x消息。

  [PR.5.2-003] 3GPP系统应能够支持通过另一个支持V2X应用程序的UE在支持V2X应用程序和RSU之间传输可变有效负载为[50-1200]字节的V2X消息。

  [PR.5.2-004] 3GPP系统应能支持V2V通信的最大延迟[10]ms。

  5G时代,C-V2X可以做些什么(3)?

  前几天华为发布了全球首款5G基站的核心芯片,顺便发布了巴龙5000,据说是全球首个支持V2X的多模芯片。在此之前,去年高通发布了基于Release 14的9150 C-V2X商用芯片。

  5G作为通信技术的变革,必然会为自动驾驶提供更为良好的土壤环境。但是C-V2X发展到今天,很多技术都还只是露出了冰山一角,按照3GPP协议的话说,许多技术细节还需要FFS(For Further Study).

  对于自动驾驶演进历程来说,4G时代,LTE-V2X可以通过V2X来传递消息,碰撞预警,但是5G时代,视频以及大数据量的实时传输,对于自动驾驶来说就意义重大了。因此,5G时代的另一个重要应用就是——扩展传感器。

  在对等网络的世界里,我贡献资源,我也从别人那里获取资源。我享受这个网络的福利,我也为这个网络做出基本的贡献。基于这个思想,3GPP 22.886也提出了一些有趣的应用。

  SSMS是指sensor and state map sharing. 它允许车辆之间共享原始或经过处理的传感器数据。以试图建立集体状态感知,利用5G的低时延,可以使一些关键应用得以落地,比如协同驾驶,车辆编队,甚至远程驾驶,交叉路口的安全,对于不同的应用程序,数据量可能会有不同的差别,但是SSMS可能需要承载大数据量的带宽。这一点在协议中已经明确。

  CPE是指collective perception of environment 车辆可以在相邻区域交换实时信息,这种信息交换可以实现对车辆网络对周边环境的集体感知。从而避免事故发生。因而在22.886中,对CPE的要求是:

  CPE信息交流具有以下特点:

  1. 信息流量至少应包含1600个有效负载字节,以便能够传输与10个检测到的物体相关的信息,以支持来自当地环境感知的信息和与实际车辆状态相关的信息。

  2. 信息应能通过许多其他车辆跟踪环境变化,重复率至少为5-10赫兹。选择的更新率足够高,这样车辆速度矢量在更新之间不会变化太多。每辆车产生的信息必须在规定的范围内(城市50米、农村500米、公路1000米)交付给所有相邻的车辆。

5G时代C-V2X可以做些什么?华为自动驾驶究竟领先多少

  Collective Perception of Environment

  VAD(video data sharing for assisted and improved automated driving) 是一个很神奇的应用。驾驶员的视觉范围在某些道路交通状况下受到阻碍(盲区),例如由前面行驶的卡车。车与车通信的视频数据可以在这些有安全隐患的时候为驾驶员提供时候视频支持。视频数据也可以通过一个有UE功能类型的RSU进行收集和发送。

  但共享预处理数据(例如通过自动目标检测提取目标)是不够的,因为驾驶员对操纵的决定取决于他们的驾驶能力和安全偏好(车辆之间的距离、迎面驶来的车辆速度)。

  共享高分辨率视频数据更好地支持驾驶员根据安全偏好做出决策。然而,共享低分辨率视频数据是不够的,因为障碍不可见,可能被忽视。此外,在协议中也提出,视频数据压缩需要避免,因为它会导致更高的延迟。

  3D video composition for V2X scenario 由多个支持在某个区域中移动的V2X UE组成,这些UE可能属于相同PLMN或者不同的PLMN。UE也可能处在不同的蜂窝小区中。

  UE 的摄像头负责拍摄视频并将此视频发送到服务器。服务器可以在云端, 也可以位于靠近 UE 连接点的位置, 以启用边缘计算。然后, 服务器将对收到的视频进行处理, 并将信息结合起来, 以便创建一个环境的3D视频。3D视频可用于不同情况下的分析, 例如在汽车比赛中与最终用户共享视频、执法部门评估可能发生的事故等。

  UE位置信息, 使服务器能够准确地表示车辆、行人和该区域中任何物体的位置、相对速度和距离。

5G时代C-V2X可以做些什么?华为自动驾驶究竟领先多少

  secure software update for electronic control unit

  总而言之,扩展的传感器在5G C-V2X中是一个很有趣的应用,我有一辆顶配小奔,你有一辆低配小菱,我们互换一下信息。低配小菱的我就有了更高级传感器里更全面的信息了,扩展的传感器为自动驾驶的小菱提供了更为有效的感知条件和决策基础。

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