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中国联通5G 智慧交通白皮书.pdf

发布时间：2022-06-17 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.05M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    核心要点
    1 智慧交通发展趋势分析
    1.1 智慧交通现状
    1.2 智慧交通愿景与挑战
    1.3 政府政策
    1.4 标准发展
    1.5 应用示范
    1.6 产业链状态
    2 5G网络特点及发展
    2.1 5G网络概述
    2.2 5G网络在垂直行业应用展望
    2.3 联通5G助力智慧交通
    3 基于5G的智慧交通总体架构及关键技术
    3.1 智慧交通业务需求
    3.2 智慧交通总体架构
    3.3 智慧交通关键技术
    3.3.1 RSU部署
    3.3.2 边缘云
    3.3.3 网络切片
    3.3.4 基础设施信息化
    3.3.5 人工智能与大数据
    3.3.6 高精度定位
    4 基于5G的智慧交通典型案例及解决方案
    4.1 智慧路况监测
    4.2 智慧高速编队行驶
    4.3 基于5G的远程驾驶
    5 中国联通5G+智慧交通总结与展望
    中国联通 5G+智慧交通白皮书 中国联合网络通信有限公司 2019.6
    中国联通5G+智慧交通白皮书 目录 核心要点............................................................................................................................................................. 2 1 智慧交通发展趋势分析............................................................................................................................... 3 1.1 智慧交通现状 .........................................................................................................................................................3 1.2 智慧交通愿景与挑战..............................................................................................................................................4 1.3 政府政策.................................................................................................................................................................5 1.4 标准发展.................................................................................................................................................................5 1.5 应用示范.................................................................................................................................................................7 1.6 产业链状态 ........................................................................................................................................................... 10 2 5G 网络特点及发展 ................................................................................................................................... 11 2.1 5G 网络概述 .......................................................................................................................................................... 11 2.2 5G 网络在垂直行业应用展望 ............................................................................................................................... 12 2.3 联通 5G 助力智慧交通......................................................................................................................................... 13 3 基于 5G 的智慧交通总体架构及关键技术 ............................................................................................ 14 3.1 智慧交通业务需求 ............................................................................................................................................... 14 3.2 智慧交通总体架构 ............................................................................................................................................... 15 3.3 智慧交通关键技术 ............................................................................................................................................... 16 3.3.1 RSU 部署 ......................................................................................................................................................... 16 3.3.2 边缘云 ........................................................................................................................................................... 16 3.3.3 网络切片 ....................................................................................................................................................... 18 3.3.4 基础设施信息化 ............................................................................................................................................ 18 3.3.5 人工智能与大数据 ........................................................................................................................................ 19 3.3.6 高精度定位 ................................................................................................................................................... 20 4 基于 5G 的智慧交通典型案例及解决方案 ............................................................................................ 21 4.1 智慧路况监测 ....................................................................................................................................................... 21 4.2 高速编队行驶 ....................................................................................................................................................... 22 4.3 基于 5G 的远程驾驶 ............................................................................................................................................ 23 5 中国联通 5G+智慧交通总结与展望 ....................................................................................................... 24 1
    5G+智慧交通白皮书 核心要点 万物互联，智创未来。 智慧交通是人民对美好生活的向往之一。智慧交通从安全、效率、节能等方面改善人民的出行体验，无人 驾驶的发展和普及进一步改变人们的生活方式。智慧交通业务丰富，面对不同的应用场景，需要专属的解决方案。 网络联接、实时通信是智慧交通的基础。5G 赋能智慧交通，将车、路、人、云连接起来，形成一张可随时 通信、实时监控、及时决策的智能网络。在“端—管—云”新型交通架构下，车端和路端将实现基础设施的全面 信息化，形成底层与顶层的数字化映射；5G 与 C-V2X 联合组网构建广覆盖与直连通信协同的融合网络，保障智 慧交通业务连续性；人工智能和大数据实现海量数据分析与实时决策，建立智能交通的一体化管控平台。 中国联通在积极部署 5G 网络的同时，也将智慧交通作为 5G 的重点应用行业。积极参与 5GPP、5GAA、CCSA 及 IMT2020 等国内外重点标准组织的标准研究和技术推进工作。在智慧交通产业链日渐成熟的今天，中国联通 开展了包括远程驾驶、编队行驶等典型智慧交通业务的应用示范，并重点参与了科技冬奥、常州车联网示范区、 重庆车联网示范区等智慧交通项目，推动 5G 车联网的应用落地。 本白皮书从智慧交通的现状与需求出发，提出基于 5G 的“车-路-云”协同的智慧交通网络架构，并介绍了 实现智慧交通的关键技术，最后给出基于 5G 的智慧交通典型案例。我们期望与产业各界共同探讨智慧交通的发 展路线及合作模式，共同推动智慧交通和智慧城市的快速发展。欢迎各界同仁提出修改意见和建议。 2
    中国联通5G+智慧交通白皮书 1 智慧交通发展趋势分析 1.1 智慧交通现状 我国交通建设发展迅速，取得巨大成就。其中高速公路的建设，由 1996 年的 5300 公里，增加到 2017 年的 13.6 万公里，如图 1-1 所示。另外，道路的监控系统、收费系统以及通信系统基本形成，并逐渐向数字化、自动 化以及智能化升级演进；交通的基础设施网络初步形成，ETC 全国联网，新能源汽车推广加速等。 图 1-1 中国高速公路发展里程 然而目前的交通系统仍然存在很多问题，主要包括出行安全、交通效率以及绿色环保三个方面。其中，交 通安全与交通效率尤为受到关注。根据国家统计局发布的 2014~2017 交通事故统计（如图 1-2 所示），交通事故 发生率一直居高不下，其中 2017 年发生交通事故 203049 起，造成的死亡人数 63772 人，直接财产损失 121311 万元。2018 年，中国汽车保有量达到 2.4 亿辆，驾驶人达到 4.09 亿人。据高德发布的《2018Q2 中国主要城市交 通分析报告》，北京重回中国十大堵城榜首，高峰拥堵延时指数为 2.095，平均车速 22.4km/h。根据中华人民共 和国生态环境部发布的《中国机动车环境管理年报（2018）》，2017 年全国机动车四项污染物排放总量初步核算 为 4359.7 万吨。 图 1-2 国家统计局 2014~2017 交通事故统计 3
    5G+智慧交通白皮书 交通运输，是国民经济的基础性、先导性、战略性产业和重要服务性行业。在产业数字化、智能化的背景 下，新型智慧交通业务不断涌现，智能驾驶发展日新月异，智慧道路建设需求迫切。习近平总书记在十九大报告 中提出建设“网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会”。 因此，牢牢把握交通运输的“黄金时期”，建设新一代国家交通控制网，提供安全可靠、便捷畅通、经济高 效、绿色低碳、智慧网联的人民满意交通，是当前交通建设的重要任务之一。 1.2 智慧交通愿景与挑战 根据《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》，到 2020 年基本建成安全、便捷、高效、绿色的现代综 合交通运输体系，部分地区和领域率先基本实现交通运输现代化，实现 100%交通基本要素信息数字化，道路运 输较大以上等级行车事故死亡人数较“十二五”末下降 20%，交通运输二氧化碳排放强度较“十二五”末下降 7%。 根据交通部公路院资料，建设新一代智慧交通控制网，希望通过 15 年左右的建设和完善：  实现 90%城市道路行驶车辆处于交通控制网的监管下，路网运行效率提高 1 倍；  实现 80%高速公路行驶车辆处于交通控制网的监管下，通过能力提高 6 倍；  公交专用道内的公交车辆 100%处于交通控制网的监管下，通过能力提高 4 倍；  人因事故率下降 80%。 智慧交通的建设，包括智能感知、智能网联、智能决策和智能应用，而在每一个方面，都存在一定的挑战， 具体体现在： 智能感知方面，道路基础设施信息化程度低，交通信息感知获取不够全面，数据设备的接口规范有待统一； 智能网联方面，车路之间的网联化程度较低，使得管理者与出行者之间的实时业务难以实现； 智能决策方面，云端大数据、人工智能等新技术应用的普及程度较低，难以应对海量数据分析、实时决策 难度大 智能应用方面，在发展道路数字化的同时、平台思维、数据思维等“互联+”思维没有充分融入到交通运营 中，用户体验有待提高。 4
    中国联通5G+智慧交通白皮书 1.3 政府政策 为了提高人们的出行体验，提高中国的交通出行水平，解决安全出行、绿色出行以及高效出行的问题，国 家发布一系列相关政策，支持智慧交通的建设与发展。智慧交通建设已经成为我国“十三五”规划的重要内容。 2017 年国务院关于印发的《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》中，明确指出要“开展新一代国家交通 控制网、智慧公路建设试点，推动路网管理、车路协同和出行信息服务的智能化”。在交通运输部印发的《交通 运输信息化“十三五”发展规划》中表示 “信息化是实现智慧交通的重要载体和手段，智慧交通是交通运输信 息化发展的方向和目标”。2018 年交通运输部发布《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》， 要求在北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南、广东九省市开展车路协同、高精度定位、交通控制 网建设等一系列智慧交通试点工作。2017 年交通部发布关于印发《智慧交通让出行更便捷行动方案（2017—2020 年）》的通知，旨在推动企业为主体的智慧交通出行信息服务体系建设，促进“互联网+”便捷交通发展。 智慧交通建设目标逐渐从基础设施信息化升级到感知、决策、控制一体化发展，从关注交通管理到关注出 行服务，有助于实现“智慧交通、绿色交通、平安交通、综合交通”四个交通发展战略, 响应“十三五”规划， 建设交通强国。 1.4 标准发展 3GPP 作为国际的通信标准组织，从 2015 年便开始了 LTE-V2X 的标准研究。2015 年 2 月，3GPP SA1 小组 开启了关于 LTE-V2X 业务需求的研究，3GPP 对 LTE-V2X 的标准化工作正式启动。目前 3GPP 已经发布了对 LTE-V2X 以及 5G-V2X 定义的 27 种（3GPP TR 22.885）和 25 种（3GPP TR 22.886）应用场景。其中 TR 22.885 定义的应用场景主要实现辅助驾驶功能，包括主动安全（例如碰撞预警、紧急刹车等）、交通效率（例如车速引 导）、信息服务等方面。TR 22.886 主要实现自动驾驶功能，包括高级驾驶、车辆编队行驶、离线驾驶、扩展传感 器传输等。此后，3GPP 分别在网络架构（SA2）、安全（SA3）以及无线接入（RAN）各小组立项开展 V2X 标 准化研究。3GPP V2X 研究主要分为三个阶段，如图 1-3 所示。第一阶级在 R14 完成，主要实现 LTE-V2X 的标 准化以支持 TR 22.885 中的业务场景；第二阶段是在 R15 中完成对 LTE-V2X 技术增强，进一步提升 V2X 的时延、 速率以及可靠性等性能，以进一步满足更高级的 V2X 业务需求，即 TR 22.885。其中的增强技术主要包括载波聚 合、高阶调制、发送分集、低时延研究和资源池共享等。第三阶段是 NR-V2X 标准技术研究，主要是在 R15 中 完成了对 NR-V2X 技术研究（SI 阶级），并在 R16 中完成对 NR-V2X 的标准化（WI 阶段），预计在 2020 年 3 月 份完成。 5
    5G+智慧交通白皮书 2016 2017 2018 2019 2020 2015 3GPP SA2 SA3 RAN LTE V2X SI LTE V2X WI LTE V2X SI LTE V2X WI LTE V2X SI LTE V2X WI LTE-eV2X WI LTE V2V WI NR V2X SI (仿真方法) NR V2X SI NR V2X WI 图 1-3 3GPP C-V2X 标准演进 5GAA 成立于 2016 年 9 月，是全球电信行业与汽车行业的跨行业产业联盟，旨在研究未来移动交通服务端 到端解决方案。5GAA 的 8 个创始成员分别是奥迪、宝马、戴姆勒、爱立信、华为、英特尔、诺基亚和高通公司， 目前已经拥有 100 多家成员单位，涉及通信运营商、设备商、车企和汽车零部件厂商等。目前 5GAA 已成立 7 个工作组， 把控 WG1 业务场景和需求，WG2 系统架构和解决方案，WG3 评估方法和试验试点，WG4 行业标 准化和频谱，WG5 商业模式和市场策略，WG6 监管和公共事务以及 WG7 安全和隐私。各组的研究内容如图 1-4 所示，另外针对特殊需求，5GAA 也会成立跨工作组的项目。 WG1 Use Cases and Technical Requirements 关注C-V2X用例、需求和性能指标，确定有关通信 架构、无线协议、无线参数、频谱等需求并将用例/ 需求/KPI标准化 WG7 Security and Privacy 研究安全部署以及安全互操，建立一套通用软 硬件安全要求，实现C-V2X安全性演示，在大 规模部署中提供安全解决方案 WG6 Regulatory and Public Affairs 在全球层面就政策和监管事宜从5GAA立场达 成一致，以确保市场接入，并从监管角度支持 部署路线图 Business models and Go-to- market Strategies 收集业务模型，创建商业模式，在商业模式上 WG5 达成一致 WG2： System Architecture and Solution Development 定义系统架构，并提出端到端的解决方案，包 括空口技术、网络部署、云平台以及连接和设 备管理，提供技术演进路线图 5GAA WG3 Evaluation Testbeds and Pilots 评估测试，互操作性测试以及试验演示，制定 测试方法、性能标准和测试KPI WG4 Standerds and Spectrum 向ETSI、3GPP和其他标准组织提供联合建议，根据技术要求就 V2X的频谱要求达成一致，最大限度实现全球统一 图 1-4 5GAA 工作组分工示意图 国内为推动智慧交通发展，各标准组织也正在加快推进智慧交通相关技术标准化。中国通信标准化协会 （CCSA）、全国智能运输系统标准化技术委员会（TC/ITS）、中国智能交通产业联盟（C-ITS）、车载信息服务产 业应用联盟（TIAA）、中国汽车工程学会(SAE-China)及中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)等都已积极开展 C-V2X 相关研究及标准化工作。 在频谱方面，2018 年工信部印发的《车联网（智能网联汽车）直连通信使用 5905-5925MHz 频段管理规定》 6
    中国联通5G+智慧交通白皮书 中，指明“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”。 在技术研究方面，各行业标准组织针对技术规范、设备规范以及测试规范等推出相关的行业/团体标准，其 中表 1-1 列出目前中国标准研究机构已经完成（即将完成、在研）的标准内容，为智慧交通的发展做好技术研究、 统一规划的保障，以保证智慧交通行业的和谐稳定发展。 分类 总体 表 1-1 全球和中国车联网市场规模预测 标准名称 基于 LTE 的车联网无线通技术 总体技术要求 状态 完成 基于 LTE 的车联网无线通信技术 消息层技术要求 送审稿 标委会 CCSA CCSA/CSAE /C-ITS CCSA/CSAE CSAE CCSA/C-ITS CCSA/CSAE CCSA/C-ITS CCSA CSAE CCSA CCSA CCSA CCSA CCSA CCSA 应用层 基于 LTE 的车联网无线通信技术 消息层测试方法 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交 互标准 网络层 基于 LTE 的车联网无线通信技术 网络层技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 网络层测试方法 接入层 基于 LTE 的车联网无线通信技术 空中接口技术要求 基于 LTE 的车联通通信安全技术要求 智能网联汽车车载端信息安全技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的车载终 端设备技术要求 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的路侧设 备设备技术要求 在研 完成 送审稿 在研 完成 在研 完成 送审稿 送审稿 基于 LTE 的车联网无线通信技术 基站设备技术要求 送审稿 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的终端设 备测试方法 基于 LTE 的车联网无线通信技术 支持直连通信的路侧设 备测试方法 送审稿 送审稿 基于 LTE 的车联网无线通信技术 基站设备测试方法 送审稿 技 术 规 范 设 备 规 范 测 试 规 范 安全 OBU RSU 基站 OBU RSU 基站 1.5 应用示范 在国家政策牵引下，目前全国也涌现出包括北京、上海、无锡、常州、重庆、长沙、武汉、海南等大量的 示范区，进行智慧交通车路协同的业务应用示范。在工信部带领下，将在全国范围内推行城市级 V2X 先导区， 推动 V2X 的商业化。目前典型的车联网 北京：在亦庄、海淀驾校等地，形成大规模的车路协同、自动驾驶应用示范； 7
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