5G+智慧交通白皮书.pdf

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 中国联通 5G+智慧交通白皮书 目录目录 核心要点核心要点.2 1 智慧交通发展趋势分析智慧交通发展趋势分析.3 1.1 智慧交通现状智慧交通现状.3 1.2 智慧交通愿景与挑战智慧交通愿景与挑战.4 1.3 政府政策政府政策.5 1.4 标准发展标准发展.5 1.5 应用示范应用示范.7 1.6 产业链状态产业链状态.10 2 5G 网络特点及发展网络特点及发展.11 2.1 5G 网络概述网络概述.11 2.2 5G 网络在垂直行业应用展望网络在垂直行业应用展望.12 2.3 联通联通 5G 助力智慧交通助力智慧交通13 3 基于基于 5G 的智慧交通总体架构及关键技术的智慧交通总体架构及关键技术.14 3.1 智慧交通业务需求智慧交通业务需求.14 3.2 智慧交通总体架构智慧交通总体架构.15 3.3 智慧交通关键技术智慧交通关键技术.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 基于基于 5G 的智慧交通典型案例及解决方案的智慧交通典型案例及解决方案.21 4.1 智慧路况监测智慧路况监测.21 4.2 高速编队行驶高速编队行驶.22 4.3 基于基于 5G 的远程驾驶的远程驾驶.23 5 中国联通中国联通 5G+智慧交通总结与展望智慧交通总结与展望.24 1 fWaXpWpZmXlWlX8ZzWqQsRaQbP8OnPrRsQoOeRrRmReRnNrO7NnMoRuOsPnQNZoOtN 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 20142017 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 20142017 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（20172020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 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。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201520162017201820192020SA2LTE V2X SISA3LTE V2X SILTE V2X WIRANLTE V2X SILTE V2X WILTE V2V WI 3GPPLTE V2X WINR V2X SI(仿真方法)NR V2X SILTE-eV2X WINR V2X WIWG1Use 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5GAAWG2：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WG3Evaluation 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KPIWG4Standerds 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WG5Business models and Go-to-market Strategies收集业务模型，创建商业模式，在商业模式上达成一致WG6Regulatory 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WG7Security 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。表 1-1 全球和中国车联网市场规模预测 分类 标准名称 状态 标委会 技术规范 总体 基于 LTE 的车联网无线通技术 总体技术要求 完成 CCSA 应用层 基于 LTE 的车联网无线通信技术 消息层技术要求 送审稿 CCSA/CSAE/C-ITS 基于 LTE 的车联网无线通信技术 消息层测试方法 在研 CCSA/CSAE 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 完成 CSAE 网络层 基于 LTE 的车联网无线通信技术 网络层技术要求 送审稿 CCSA/C-ITS 基于 LTE 的车联网无线通信技术 网络层测试方法 在研 CCSA/CSAE 接入层 基于 LTE 的车联网无线通信技术 空中接口技术要求 完成 CCSA/C-ITS 安全 基于 LTE 的车联通通信安全技术要求 在研 CCSA 智能网联汽车车载端信息安全技术要求 完成 CSAE 设备规范 OBU 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 送审稿 CCSA RSU 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 送审稿 CCSA 基站 基于 LTE 的车联网无线通信技术 基站设备技术要求 送审稿 CCSA 测试规范 OBU 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 送审稿 CCSA RSU 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 CCSA 基站 基于 LTE 的车联网无线通信技术 基站设备测试方法 送审稿 CCSA 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 5G+智慧交通白皮书 上海：在嘉定、临港新城等区域建设示范应用，组织车联网“三跨”测试；重庆：汽研院示范区，6 公里的道路测试区涵盖了 50 多种交通场景测试，并设置了虚拟的车辆、虚拟行人。2018 年在园区部署了 7 个 LTE 基站，1 套 MEC 设、1 套 EPC 核心网设备、4 个 RSU 路侧单元，设备由大唐提供，联通参与并完成了 10 个 V2I/V2V 的场景测试。重庆车检院示范区，封闭测试区占地近 500 亩，包含 2km长直线路、直径 300m 动态广场、坡道涉水路、湿滑等类型道路。目前联通已完成 5G 网络覆盖，可以基于 5G网络做车联网各应用场景测试。无锡：率先建成 170 平方公里，240 路口的城市级应用示范，出台车联网三年规划，持续引领车联网建设；常州：封闭测试区占地 300 多亩，目前已经部署 RSU、电子标志牌、微波雷达、激光雷达、北斗差分站、红绿灯、进出口收费等设施，已实现盲区行人提醒、红绿灯优先通行、红绿灯信息提醒、道路故障车提醒等辅助驾驶业务。联通已完成示范区的通信网络改造和升级，并参与相关业务的演示与验证；长沙：测试区位于长沙岳麓科技产业园，项目分两期建设，一期分为 5 大功能分区，设置了 78 个常规智能系统测试场景。项目二期致力于打造为技术先进、产业配套、国际领先的智能系统创新园地；目前已经有工信部批复的 xx 家、交通部批复的 xx 家在内的工 40 家智慧交通车联网业务应用示范区在全国落地，各示范区分布如图 1-5 所示，各省示范区总结如表 1-2 所示。图 1-5 智慧交通示范区分布 吉林辽宁天津河北江苏上海浙江福建广东北京河南江西四川重庆湖北湖南广西海南8 中国联通 5G+智慧交通白皮书 表 1-2 各省智慧交通示范区汇总 地区 示范区 北京（4）国家智能汽车与智慧交通（京冀）示范区 延崇智能公路示范 京雄高速公路示范 交通部通州试验场 天津（1）中汽中心封闭试验场 吉林（2）国家智能网联汽车应用（北方）北方示范区 吉林智能公路示范（交通部）辽宁（1）北汽盘锦无人驾驶汽车运营项目 河北（2）国家智能汽车与智慧交通（京冀）示范区 河北智能示范公路 河南（2）河南智能高速示范 宇通厂区智能网联汽车测试区 江苏（4）国家智能交通综合测试基地（无锡）无锡车联网示范基地 常熟中国智能车综合技术研发与测试中心 常熟新一代国家交通控制网示范 上海（3）国家智能网联汽车（上海）示范区 临港智能网联汽车测试示范区 沪宁高速公路示范 浙江（4）杭州云栖小镇车联网示范区 桐乡乌镇示范区 嘉善产业新城智能网联汽车测试场 杭绍甬高速示范 江西（1）江西智能公路示范 湖北3）武汉智慧小镇示范区示范 武汉雷诺自动驾驶示范区 襄阳智行隆中示范 湖南（1）湘江新区智能系统测试区 四川（2）德阳 Dicity 智能网联汽车测试与示范基地 中德智能网联汽车四川试验基地 重庆（3）重庆 i-VISTA 智能汽车集成试验区 重庆中国汽研智能网联汽车试验基地 自动驾驶封闭场地测试基地（重庆）福建（2）平潭无人驾驶汽车测试基地 漳州无人驾驶汽车社会实验室 广东（3）深圳无人驾驶示范区 9 5G+智慧交通白皮书 广州智能汽车与智慧交通应用示范区 广东智能高速示范 广西（1）柳州上通五智能网联汽车示范 海南（1）海南高速智能网联示范（博鳌论坛）同时，交通部也在积极开展智慧交通的应用示范。2018 年交通部启动九省一市智慧高速试点，从基础设施信息化、路运一体化车路协同、北斗高精度定位综合应用、基于大数据的路网综合管理、“互联网+”路网综合服务、新一代国家交通控制网七个方面加快推进新一代交通控制网以及智慧交通建设。2018 年 12 月延崇高速实现全国首例实际高速公路场景的车路协同测试。同时，全国各省也陆续开展了智慧高速公路的建设，京雄高速规划将内侧两车道作为智慧驾驶专用车道，实现车路协同和自动驾驶；网络杭绍甬高速将开辟自动驾驶专用车道；沪宁高速将建设高速车路云协同网络，联合打造综合智能一体化运营平台，实现智慧高速试点示范运营。1.6 产业链状态 目前智慧交通各产业链均已成熟，涉及到通信芯片、通信模组、终端设备、整车制造、平台与运营、前期与测试以及高精度定位和地图等，在各方面都已形成一定规模的竞争与合作共存的态势。在产业链各环节蓬勃发展的同时，设备间的互联互通问题也是智慧交通的关键环节。2018 年，工信部参与组织的“三跨”（跨通信模组、跨终端提供商、跨整车厂）V2X 互联互通测试，其中有 11 家中外整车企业，3家通信模组厂家以及 8 家 LTE-V2X 终端提供商参与了此次互联互通测试，选取了包括车速引导、车辆变道/盲区提醒、道路湿滑提醒等 7 个典型车车、车路应用场景测试。在车联网商业化步步临近的背景下，工信部将把安全认证作为 2019 年互联互通测试的重点，计划于 10 月份在上海进行基于车联网完全认证的“四跨”测试。产业化路上，国家各部委积极推动 C-V2X 商业化，提出“车联网先导区”概念，鼓励开展城市级的智慧交通应用落地。同时，通信企业、主机厂、互联网企业均推智慧交通相关产品，目前已完成多种安全、效率及信息类的应用开展，形成相关的芯片、终端、平台及应用；2019 年 3 月，福特汽车宣布将于 2021 年在中国量产首款搭载蜂窝车联网技术（C-V2X）车型，率先在中国市场的量产车上应用 C-V2X，大大推动智慧交通的发展。10 中国联通 5G+智慧交通白皮书 2 5G 网络特点及发展 2.1 5G 网络概述 第 5 代移动通信（5G）是新一代移动通信技术，与 4G 网络相比，5G 拥有超高移动、超高流量密度、超高连接数密度、超低能耗等特性。根据 3GPP 组织定义，5G 标准包含 eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(高可靠低时延通信)和 mMTC(大规模机器通信)三大场景，如图 2-1 所示。5G 三大应用场景，使得高带宽的视频业务（如4k8k，AR/VR 等）、以物联网业务为主的海量连接、面向车联网，工业控制，远程医疗等应用场景的超高可靠低时延业务成为可能。图 2-1 3GPP 定义的 5G 三大应用场景 与 4G 网络相比，5G 网络数据速率、移动性、空口时延、可靠性等方面都有大幅度的提升，如表 2-1 所示。正是这些网络性能指标的提升，才使得 5G 网络改变社会，改变生活。表 2-1 4G 与 5G 网络性能对比 峰值速率 用户体验速率 移动性 空口时延 终端连接数 4G 1Gbps 10Mbps 350km/h 10100ms 10 万/km2 5G 10Gbps 100Mbps 500km/h 1ms 100 万/km2 5G 网络采用通用硬件，一张网络满足多样化业务需求，是移动网络面向数字化转型的契机。其中，智能网联汽车和自动驾驶是 5G uRLLC 的典型应用。5G 网络主要从以下几个技术方向保障车联网的高可靠低时延业务。11 5G+智慧交通白皮书 无线层：采用更短的子帧结构和更短的 TTI 间隔，降低传输时间；核心网：5G 核心网正在基于 MEC、网络切片、C/U 分离的架构理念演进，其中 MEC 边缘云将服务能力下沉到基站侧，降低传输时延；网络切片将物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的业务需求，包括时延、带宽、可靠性等来划分，以灵活应对不同的智慧交通应用场景；CU 可与边缘计算 MEC、核心网下沉用户面结合部署在本地，组成云化的边缘设备资源池，降低回传需求，为用户提供低时延用户体验。2.2 5G 网络在垂直行业应用展望 工信部部长苗圩在博鳌亚洲论坛 2019 年年会指出，与 4G 相比 5G 的应用范围将极大扩展，预计将有 20%用于人和人之间的通信，80%用于物和物之间的通信。因此 5G 的带宽、低时延以及高可靠的通信特性，将更多的对垂直行业产生应用，为交通、医疗、教育、公共安全等各行各业的变革和发展，注入新的活力。5G 改变社会，实际上 5G 是智造社会，因为它将驱动各业务领域、各垂直行业、各应用场景的创新，如图2-2。这主要得益于 5G 本身的网络切片、边缘计算、网络能力开放、智能化 RAN 等技术以及它与云计算、人工智能、AR/VR、控制技术、传感技术等基础技术相结合，孵化出更多的创新业务和应用，例如车联网、无人机、远程控制等。而这些通用功能在各行业中的应用，又将会孕育新的服务，形成行业的新场景，进而重塑产业发展模式，改变生活方式，提升生产效率完善城市治理。5G主要技术+基础技术网络切片网络切片边缘计算大规模阵列体天线高频通信边缘计算大规模阵列体天线高频通信+云计算云计算人工智能人工智能AR/VR控制技术视觉技术传感技术控制技术视觉技术传感技术通用功能车联网无人机车联网无人机ARVR工业控制移动智能监控工业控制移动智能监控垂直行业交通出行智慧能源文化娱乐智慧医疗工业生产教育培训交通出行智慧能源文化娱乐智慧医疗工业生产教育培训行业场景方案巡检、互联式充电巡检、互联式充电8K视频传输远程手术远程控制、物流调度沉浸式教学无人视频传输远程手术远程控制、物流调度沉浸式教学无人/远程驾驶远程驾驶支撑支撑所属行业所属行业典型应用典型应用 图 22 5G 网络助力垂直行业应用 5G+交通：5G 的高可靠、低时延通信，使得车车、车路、车人之间实现实时通信，结合人工智能与大数据，将单车版的自动驾驶变为网联式自动驾驶。车路协同使得车端能够获取路侧更多信息，增强安全保障，路侧可以获取更多车的信息，提升交通效率。5G+教育：打造融合教、学、研、管、服的智慧化统一开放平台，实现直播课堂互动、虚拟现实教育功能，从而增加教学的互动性、生动性以及解决偏远地区教学资源不足的问题；12 中国联通 5G+智慧交通白皮书 5G+医疗：通过 5G 实现远程会诊、远程手术等远距离服务，构建一体化智慧医院，压缩了时间和空间距离，为病人拓宽生命通道；5G+多媒体：5G 使得多媒体业务更加丰富和生动，高清视频直播、AR/VR 制播等，定制化的为消费者带来一场视觉的饕餮盛宴；5G+制造：在工业制造过程中，通过 5G 特性实现工业自动化和智能制造，保障工业过程中的监管、控制以及数据的收集回传。2.3 联通 5G 助力智慧交通 在 2019 年 4 月 23 日的联通合作伙伴大会上，联通发布了全新 5G 品牌标识“5Gn”及 5G 口号“让未来生长”，并发布了 5G“7+33+n”计划，即在北京、上海、广州、深圳、南京、杭州、雄安 7 地实现城区连续覆盖，在 33 个城市实现热点覆盖，在 N 个城市制定 5G 网中专网。同时，中国联通还成立 5G 应用穿行联盟并发布领航者计划，旨在汇聚产业生态优势资源，领航 5G 应用快速发展。领航者计划设立 5 大目标，其中包括打造 200余个 5G 示范项目；建立 50 余个 5G 开放实验室；孵化 100 余个 5G 创新应用产品；制定 20 余个 5G 应用标准；聚合 1000 于家成员单位等。2019 年 6 月 6 日，工信部正式颁发 5G 商用牌照，中国正式进入 5G 商用元年。中国联通作为 5G 的运营商之一，率先成立了 5G 创新中心，重点发力于垂直行业，深入挖掘行业需求，实现方案及产品创新应用，架构不同层面的创新合作关系，构建 5G 创新合作生态圈，实现对垂直行业应用变革。中国联通积极开展基于 5G 的智慧交通研究和建设，提出“基于 5G 的平行交通体系”，如图 2-3 所示。将5G 作为端-管-云之间的衔接桥梁，实现车、路、云实时信息交互，助力构建车路云协同的新型交通体系。在新型交通体系中，路端需要实现基础设施的全面信息化；车端需要实现交通工具智能化；云端需要实现智能交通的一体化管控。图 2-3 基于 5G 的平行交通体系 13 5G+智慧交通白皮书 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“智能+网联”是未来车联网发展的基本路线。通过“智能+网联”，提高 30%的交通效率，减少 80%的交通事故，降低 30%的排放量。从智能交通业务发展态势看，未来车联网业务的发展趋势主要包括车载信息生活、智能安全驾驶和绿色安全出行三个方面。其对网络的需求也各不相同，典型智慧交通应用场景下的网络需求指标如表 3-1 所示。表 3-1 典型智慧交通业务场景需求分析 业务类型业务类型 业务描述业务描述 通信指标通信指标 安安 全全 类类 车辆透视 前面的车辆将传感器信息发送给后面的车辆，使得后面的车辆对前端的交通状况可视 时延：100ms;通信距离：300m;可靠性:99%交通设施监测 对交通基础设施（例如红绿灯、路灯、路牌）等进行监控检测，如发现异常及时上报 时延：500ms；通信距离：300m；连接数：100000 自动驾驶 车辆利用车载感知系统结合C-V2X网络通信获取车辆位置、周围车辆信息、道路信息等环境信息 时延：10ms；通信距离：300m；可靠性:99.999%效效 率率 类类 交通监管 交通管理服务实时的监控交通情况，并对信息报告消息进行处理，该消息来自车辆以及安装在道路关键点上的视频监控设备 时延：100ms；通信距离：300m；可靠性:99%车位共享 对车位即车辆信息收集，按需对车位进行分时共享，充分利用空间资源 时延：500ms；通信距离：300m；连接数：100000 编队行驶 车辆之间通过信息交互，按照一定的秩序和规则进行编队，同步进行加速、减速、刹车，延时转弯等 时延：10ms；通信距离：300m；可靠性:99.999%信信 息息 服服 务务 车载 AR/VR 车辆通过公网基础设施接入网络，获得多媒体内容，实现观看高清视频、视频会议、车载游戏等业务体验 时延：500ms；通信距离：300m；可靠性：99%车辆防盗 车辆盗抢检测系统一旦触发，服务中心经进行确认后，通过电话或短信等通知车主盗抢时间发生 时延：500ms；可靠性:99%；连接数：100000 动态高精地图 车辆通过基站设备接入网络，实现高精度地图的下载、实时更新等业务 时延：100ms；通信距离：300m；可靠性:99.999%14 中国联通 5G+智慧交通白皮书 3.2 智慧交通总体架构 通过交通网、信息网、能源网的“三网合一”，基于智能驾驶汽车等新型载运工具，实现车车、车路智能协同，提供“车路云”协同的一体化智能交通服务。如图 3-1 所示，在新型交通体系中，路端实现基础设施的全面信息化，构建数字孪生城市；车端实现交通工具智能化，建立智能驾驶系统、智能物流系统；云端实现智能交通的一体化管控，包括大数据的收集、共享、分析，以及全局交通动态的智能管控等。其中，车联网、物联网以及5G 都发挥重要作用。图 3-1 车路云协同一体化智慧交通体系 C-V2X，包括 LTE-V2X 以及 NR-V2X，可实现车车、车路、车人的直连通信，为实现智慧交通提供更可靠、高效的网络服务。2018 年 11 月，工业和信息化部印发了车联网（智能网联汽车）直连通信使用 5905-5925MHz频段管理规定（暂行），规划了 5905-5925MHz 频段共 20MHz 带宽的专用频率资源，用于 V2X 智能网联汽车的直连通信技术。而随着 5G 的到来，其大带宽、大连接、低时延、高可靠的特性，将起到智慧交通建设的支撑性作用，并催生更多丰富的智慧交通行业应用，例如车载 ARVR、自动驾驶、远程驾驶、绿波通行、交叉路口会车避让等。C-V2X 实现车车或车路的区域性通信，但受已经颁布的频谱及功率约束，C-V2X 的业务应用范围受到了限制；而 C-V2X 与 5G 技术相集合，可实现网络的无缝覆盖，从而实现“车-路-人-云”之间的多维高速信息传输。未来智慧交通将是智能的立体化架构，如图 3-2 所示，包括终端层、网络层以及平台应用层。终端层，即基础设施层，是智慧交通的神经末梢，实现道路的全面感知与检测，同时实现感知数据的结构化处理；网络层，是基础设施层与平台应用层连接的管道，一方面将基础设施的结构化数据上传到平台层；另一方面，根据不同的业务需求提供隔离的网络资源。平台应用层，是智慧交通的大脑，实现连接管理、业务管理以及应用服务。通过“端-管-云”的架构，实现地面交通在云端的数字孪生映射，利用人工智能实现快速、高效的智慧交通业务应用。全方位数字化镜像映射动态实时性能监测车联网完成智慧道路组网、车路云协同，实现全局动态的智能交通管控物联网完成传感信息采集回传，实现海量交通数据的分析与共享交通网、信息网、能源网，三网合一实现一体化智能交通服务交通基础设施数字化交通工具智能化交通管控系统一体化自动驾驶系统智能物流系统海量数据汇聚与共享全局动态的智能管控智能网联协同编排云平台共享数据智能网联协同编排云平台共享数据协同感知协同感知协同路径规划协同路径规划主动规避主动规避智能自动驾驶紧急制动安全控制车际联网实时超速监控广域覆盖/高速热点停车场管理数字中枢数字基础设施体系交通效率管理交通安全管控大数据分析信息娱乐服务15 5G+智慧交通白皮书 综上，从通信的角度，构建智慧交通的关键技术包括：RSU 部署、MEC、5G 网络切片、网络安全、交通设施信息化人工智能以及平台的分层部署。图 3-2 智慧交通架构体系图 3.3 智慧交通关键技术 3.3.1 RSU 部署 3GPP 标准中定义了 RSU 支持 V2X 通信，可实现交通和路况信息的收集和播发。根据目前工信部发布的频谱规定，RSU 占用 5.9G 的 20M 带宽，最大发射功率 29dBm，覆盖范围依据环境不同在 100m1000m 范围内。而实际中，RSU 可以搭载更多的功能，包括 5G 通信和搭载云平台。RSU 集成 5G 通信，可实现与大网的实时互动，满足上层应用平台对数据的收集、分析和处理；同时 5G 与 C-V2X 联合组网可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。通过分析，RSU 与 5G 蜂窝结合，密集城区一个基站可支持 4 个 RSU的数据回传。另外，RSU 可实现对路边感知设备（摄像头、雷达等）信息的格式转换和结构化处理，实现数据的回传、处理和分析，并搭载简单的业务应用。3.3.2 边缘云 边缘云 MEC 是一种具有高带宽、低延时、本地化等特点的技术，可在各类移动网络边缘提供服务环境和计算能力，通过平台功能下沉靠近移动用户来减少网络操作和服务交付的时延。边缘云可以满足车联网技术超低时延、超高带宽和超高可靠性的要求，车联网业务是边缘云的典型应用场景之一。数据的就近处理和下发在车联网车载设备车载设备车载显示器OBU路侧设备车载显示器OBU路侧设备智能可穿戴设备智能可穿戴设备智能后视镜智能后视镜智能手表智能手表4G/5G基站4G/5G基站终端层网络层终端层网络层MEC云平台MEC云平台低时延、本地数据处理4G/5G核心网4G/5G核心网连接管理平台连接管理平台业务平台应用层业务平台应用层设备管理、用户管理、数据管理、控制增强、安全管理以路为中心以车为中心以用户为中心以路为中心以车为中心以用户为中心智能交通信号交通流量监控盲区目标检测智能停车场无人车远控车辆应用管理车辆设备管理车辆系统监控智能交通优化车辆编队无人车考试设计车载信息服务平台（TSP）分时租赁服务平台高精度定位服务平台紧急呼叫服务平台交通安全类信息娱乐类交通效率类自动驾驶交通安全类信息娱乐类交通效率类自动驾驶S/PGWPCRFMMEHSSUPFPCFSMFAMFAUSFUDM道路智能设备道路智能设备按业务进行网络切片（以自动驾驶为例）按业务进行网络切片（以自动驾驶为例）智能戒指智能戒指OBUOBU车车通信车车通信自动驾驶网络切片16 中国联通 5G+智慧交通白皮书 的应用中极为重要，边缘云不仅可以降低时延，也能减少网络回传的压力和所需的数据带宽。LTE 网络中边缘云 MEC 典型的部署方式有边缘级、区域级和地区级 3 种：a）边缘级：MEC 部署于基站与回传网络之间，这种部署贴近基站（宏站、室分站或 Small Cell 站），可以部署在站点机房，也可随 Cloud-BBU 池部署在无线接入机房。b）区域级：MEC 部署于汇聚环和接入环之间，此时需要将 MEC 部署于两环相接的传输设备的 UNI 接口，并将需要进行分流的基站流量疏导经过 MEC。c）地区级：当 MEC 部署于汇聚核心层时，这种覆盖方式主要针对大面积分流业务，或者待覆盖范围存在接入环孤岛的情况，这种部署方式时延相比较其他 2 种方式较大，但是能够解决跨地域传输覆盖的问题。智慧交通业务丰富繁杂、数据量庞大，对网络的需求也有所不同。统一的核心网平台在时延、效率等方面已经不能满足智慧交通的业务需求。因此，需要根据业务需求进行全局-边缘-路侧的多级业务平台部署，并对凭条的功能进行模块化，以便