5G商用之际，LTE-V2X的演进之路

□ 文/刘佳博

背景

随着牌照的发放，5G浪潮离我们越来越近了。面对基础网络通信平台的快速演进，车联网产业界的一个疑虑愈发凸显，那就是在5G-V2X标准即将发布之际，LTE-V2X的生命周期和演进之路在哪里？

回顾车联网产业技术创新战略联盟的定义，车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-X（X：车、路、行人及互联网等）之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。中国信息通信研究院发布的《车联网白皮书（2017年）》给出的车联网定义为：借助新一代信息和通信技术，实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接，提升汽车智能化水平和自动驾驶能力，构建汽车和交通服务新业态，从而提高交通效率，改善汽车驾乘感受，为用户提供智能、舒适、安全、节能、高效的综合服务。该白皮书亦指出，网络连接、汽车智能化、服务新业态是车联网的三个核心。

新一代车联网概念的提出，是为了解决区域内各交通要素信息交互效率问题，自动驾驶车辆驾驶决策能力与路侧服务受限问题，及交通全局统筹管控能力不足问题。车车之间或其他交通要素之间的低时延（时延过长则与交通安全交互要求相悖）及高可靠通信，在涉及到交通安全的场合经常提及，对于车联网“服务新业态”的发展愿景，高带宽能力也是重要的支撑条件。此外，交通场景下的网络连接应当是随时、随地有效，否则安全性能及服务效能会因为网络覆盖的缺失而骤然下降。

作为车联网的基础通信平台，C-V2X(cellular vehicle to everything)技术受到业界广泛关注。C-V2X技术演进过程中，LTE-V2X和5G-V2X先后出现，其中，LTE-V2X于2013年被首次提出，是基于TDLTE(Time Division-Long Term Evolution，分时长期演进)的ITS通信系统解决方案，属LTE后续演进技术的重要应用分支。5G-V2X基于5G NR（R16+）标准，于2018年6月启动研究，用于支持V2X的高级业务场景。5G-V2X与LTE-V2X呈现的是差异化业务能力，在5G-V2X支持更先进业务的同时，也结合LTE技术，考虑对LTE-V2X增强，在C-V2X框架下形成互补关系。

5G-V2X标准即将发布之际，LTE-V2X的存续演进之路，可以分为如下几个子问题来探究：政策层面的倾向性，现阶段的技术成熟度对比，在产业链、商业模式及成本等方面的态势等等。

政策倾向性

2018年1月，国家发展和改革委员会发布的《智能汽车创新发展战略（征求意见稿）》中提到，我国拥有智能汽车发展的战略优势；在基础设施方面，宽带网络和高速公路网快速发展、规模位居世界首位，5G等新一代移动通信技术具有领先优势；要依托现有移动通信网络，开展车用无线通信专用频谱使用许可研究，快速推进车用无线通信网络（LTEV2X）等部署；在重点地区、重点路段建立新一代车用无线通信网络（5G-V2X）等，提供超低时延、超高可靠、超大带宽的无线通信服务；到2020 年，智能汽车新车占比达到 50%，大城市、高速公路的车用无线通信网络覆盖率达到90%；到2025年，“人-车-路-云”实现高度协同，新车基本实现智能化，高级别智能汽车实现规模化应用，新一代车用无线通信网络（5G-V2X）基本满足智能汽车发展需要。不难发现，国家发展和改革委员会在LTE-V2X与5G-V2X之间并未明显偏废其中任何一个。

2018年12月底，工业和信息化部印发《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》，提出“大力支持LTE-V2X、5G-V2X等无线通信网络关键技术研发与产业化，全面构建通信和计算相结合的车联网体系架构”、“加强部门合作和部省协同，构建基于LTE-V2X、5G-V2X等无线通信技术的网络基础设施”、“到2020年左右，实现基于第四代移动通信技术设计的车联网无线通信技术（LTE-V2X）产业化与商用部署，实现LTE-V2X在部分高速公路和城市主要道路的覆盖，加快基于第五代移动通信技术设计的车联网无线通信技术（5G-V2X）等关键技术研发及部分场景下的商业化应用，开展5G-V2X示范应用”。

总体来看，政策层面上LTE-V2X与5G-V2X均被点出，而并未有明显的偏重倾向。

技术层面

LTE-V2X在车联网相关方面的技术特征如下[2]，其在满足车联网低时延、高可靠性的需求以及基站抗冲突配置调度管理、不同RSU覆盖区快速切换、高用户密度等方面已经颇具一定水平，在大多数的应用场景中已经能够满足应用要求。

LTE-V2X系统的通信方式采用了“广域集中式蜂窝通信”（LTE-V2X-Cell，LTE-V2X蜂窝，对应接口为Uu接口）和“短程分布式直通通信”（LTEV2X-Direct，LTE-V2X直通，对应接口为PC5接口）两种技术方案。其中，LTE-V2X-Cell主要承载传统的车联网业务，满足系统与终端间大数据量的要求；LTE-V2X-Direct引入LTE D2D（Device-to-Device，端-端），实现V2V、V2I直接通信，承载车辆主动安全业务，主要满足终端之间低时延、高可靠性的要求，而且LTE-V2X-Direct根据通信方式的多样性，网络架构采用了灵活的扁平化架构，降低了系统的复杂度，减少了网络节点，降低了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。

在与移动边缘计算（即MEC）的融合方面，《面向C-V2X的MEC白皮书》指出：目前LTE-V2X已经基本完成标准化工作并进入产业快速发展阶段，由于MEC运行在靠近用户终端的网络边缘位置，因此能够显著降低LTE-V2X业务的传输时延、改善用户体验；MEC可以对LTE-V2X基础通信能力提供支持和增强，可成为LTE-V2X业务的一种典型承载载体；随着LTE-V2X和自动驾驶应用逐渐受到关注，2017年底至今，国内各家CT企业相继将LTE-V2X视为MEC的重点应用方向，并积极从LTE-V2X应用场景与技术需求、MEC与LTE-V2X融合的组网结构和关键技术、商业运营与推广模式等方面开展深入研究。此外，IT企业开始进军基于MEC的LTE-V2X领域，产业各界协同推动MEC在LTE-V2X领域的持续发展。可见，LTE-V2X与MEC已经开始了较为成熟的融合进程。

在实践验证方面，为保证LTE-V2X产品的互联互通和满足功能、性能等各方面要求，并为LTEV2X的大规模应用和商用部署做好准备，中国信息通信研究院联合跨行业各方建立了LTE-V2X全协议栈的测试验证规范和环境，具备LTE-V2X端到端功能、性能、互操作及一致性测试验证能力，可以为国内外通信芯片模组和设备终端厂商提供测试验证服务。2017 年 12 月，中国信息通信研究院、大唐和华为共同合作，参照 IMT-2020（5G）推进组C-V2X工作组制定的互操作测试规范，开展了LTE-V2X终端直通互操作测试，业界首次实现基于3GPP R14标准的不同厂商间的终端直通互操作测试。该测试在短时间内顺利完成。在2018年11月的“三跨”互联互通应用演示活动过程中，中国信息通信研究院提供了实验室环境下的测试验证。这些测试都验证了LTE-V2X技术标准和解决方案的成熟可靠。

2. 5G-V2X尚欠火候，真正大规模商用仍然面临诸多困难，并不会立刻实现，而会是一个比较缓慢的过程。

uRLLC（超高可靠超低时延通信）作为5G-V2X的重要组成部分之一，它的愿景在理论上是要比LTE-V2X阶段达到更低的时延和更高的可靠性。然而《5G承载需求白皮书》[5]中指出，uRLLC对网络能力要求较高，应用需求和商业模式仍存在不确定性，其主要特性将在3GPP R16版本进行标准化 ，而R16+版本的研究于2018年6月刚刚启动，预计2020年前后才将完成，标准未落地导致行业内的实际动作发力缓慢、迟迟不能真正推进。《5G承载需求白皮书》亦指出，uRLLC要求5G无线和承载具备超低时延和高可靠等处理能力，其挑战主要来自网络能力，当前的网络架构和技术在时延保证方面存在不足，需要网络切片、低时延网络等新技术突破，承载面临芯片、硬件、软件、解决方案等全面挑战。就许多方面来看，5G一些新技术并未显著突破老技术，要么不成熟、不可用，要么尚未绝对可靠。我们现下所说的2020年商用的5G主要是面向eMBB（增强移动宽带）的。

安全技术方面，5G的安全技术目前尚未完善。在“第四届互联网安全领袖峰会（CSS2018）”上，中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨提到：5G在终端接入身份认证、5G终端安全、网络切片以及物联网、车联网等各方面的安全问题都跟之前的4G需求不同，因而面对的挑战也将更加复杂。由于安全是车联网和自动驾驶所追求的首要目标，在5G-V2X安全保障尚未成熟之前，必然会依赖目前在V2X安全技术上相对更为成熟的LTE-V2X。

5G-V2X所用的载波频段比LTE-V2X要高很多。电磁波的频率越高，波长越短，绕射能力和抗衰减能力越差，因而单个5G基站的覆盖范围比LTE阶段的覆盖范围要小很多。在现阶段成本限制下，5G基站难以达到理想状态下的部署密度，而在部署密度不够的时候容易产生许多信号盲区，这不符合车联网“随时随地连接”的要求，因此现阶段LTEV2X仍然是比较好的一个选择。

现阶段“5G”的传输速率的提升主要是靠扩大占用频段、加大投资基站的密度、优化芯片运算速度的暴力提升，未能有真正质变飞跃的技术落地发挥实效，技术供给较虚。

5G网络尤其是车载终端目前尚显不够成熟，短期内限制了其在车联网领域产业化的空间和价值。

不难看出，现在的5G技术中的很多新技术实际应用效果有限或尚不成熟，5G-V2X在现阶段并未真正实现能相对于LTE-V2X具有压倒性质变优势同时又能够真正落地商用的技术。

产业链及商业层面

从芯片厂商的角度讲，通信芯片是V2X核心技术的源头体现，也是产业链的最上游，因而无论LTE-V2X还是5G-V而言芯片厂商都在源头上掌握话语权并持续获得利润。目前许多通信芯片厂商目前在一边保持LTE-V2X通信芯片生产的同时，另一边也在摸索5G-V2X通信芯片的推进之路。

国外在V2X通信芯片的代表企业是高通。高通表现出倾向于积极推进LTE-V2X的态度。2017年高通发布了一款专门面向C-V2X通信的芯片“9150 C-V2X”， 就是主要针对LTE-V2X的解决方案。

中国在V2X通信芯片的代表企业有华为等。2018年10月15日，华为和大唐电信集团宣布共同完成了基于3GPP R14的直连通讯（PC5接口）互操作测试，测试中使用基于华为巴龙 765芯片的LTE-V2X车载终端和大唐基于LTE-V2X通信模组DMD31的商用终端产品DTVL3000，继续推进LTEV2X商用成熟的迅猛势头。

因为前面已述的一些原因，5G-V2X对于基站、终端设备等的数量需求或许将会成倍于LTE-V2X阶段，芯片及终端设备厂商对5G所表现出的一定积极性，很大程度上未始不是出于对于将来市场利润空间的考量。华为创始人任正非在2019年1月接受采访时坦言：“5G实际上被夸大了它的作用，也被更多人夸大了华为公司的成就……实际上现在人类社会对5G还没有这么迫切的需要……5G有非常非常多的内涵，这些内涵的发生还需要更多需求的到来，还需要漫长的时期。不要把5G想象成海浪一样，浪潮来了，财富来了，赶快捞，捞不到就错过了。5G的发展一定是缓慢的。”

从电信运营商的角度讲，5G-V2X要保证必要的通信速度，就要扩大占用频段、加大投资基站的密度。对于电信运营商而言，低频端的频谱资源成本过于高昂，而高频端对应的单个基站覆盖范围小，要在相同的面积下达到与低频段同样的覆盖效果，需要四五倍的基站数量，这同样会使运营商的成本相比于LTE-V2X阶段骤然上升。此外，运营商等相关方面已经在LTE-V2X上进行了一定投入，在5G未有质变性优势且成本高昂（在相同覆盖要求的前提下，5G基站比LTE-V2X阶段的对等物无论在数量还是单价上都要多很多）的情况下，很可能不愿轻易放弃既有投资。更何况，高昂的建设成本必然决定了用户会为此支付更高的费用，而用户至少近期不太可能愿意为现阶段性价比并不实惠的5G-V2X买单，运营商亦或因此对5G-V2X持审慎态度。2017年10月中国联通发布了《中国联通车联网白皮书(2017)》，其中提到，未来车联网将是5G-V2X与LTE-eV2X多种技术共存的状态，要在加快推进LTE-V2X技术成熟的同时慢慢探索与5G-V2X的平滑对接的发展道路。在2017年11月的“未来5G信息通信技术国际研讨会”上，中国电信北京研究院总工程师毕奇指出，5G车联网仍面临非常大的挑战，在大范围覆盖的移动场景下，5G还很不成熟，尚不能提供持续可靠的低时延网络，其真正落地仍要相当长一段时间。在5G-PPP于2018年2月发布的《5G V2X部署研究白皮书》中指出，5G-V2X能否成功将很大程度上取决于初期所需的投资成本和预期收入，由于所需投资数额尚未明晰，移动网络运营商及其他可能的公路基础设施投资者的部署意愿未必会非常强烈。

对于车企、地图服务商等产业链其他有关方面，由于对于5G真正落地时间的不确定性的考虑，同时在等待产业链上游——通信芯片厂商等的产品传导，目前多数在V2X产品上仍暂以LTE-V2X技术为多，而对5G-V2X采取观望态度。

总的来说，5G-V2X的部署本身并不可能一蹴而就，而是存在分批部署的协同问题和兼容问题，需要车厂、终端设备厂商、运营商等的良好配合方能有效推进。然而，责任分散效应很容易导致囚徒困境——5G车载业务未成熟明晰之时运营商由于对投资风险的考量而未必会先行迅速大力投资部署5G-V2X蜂窝网络， 反过来5G-V2X蜂窝网络未部署好的情况下仅有车载终端也难以先行实测5G车载终端业务开展后的效果。这种情况更加阻滞了5G-V2X实际部署的进程。

LTE-V2X可与5G-V2X兼容同存

即使在未来5G-V2X真正彻底商用之后，LTEV2X也仍然可以与之兼容同存、灵活切换选用。中国信息通信研究院、《C-V2X白皮书》及相关交通企业等有关方均指出，LTE-V2X技术将逐渐平滑演进到5G-V2X 技术，将来的5G-V2X阶段会长期保持后向兼容。《C-V2X白皮书》亦明确提出，C-V2X技术包含LTE-V2X和5G-V2X，根据产业发展进度，分阶段进行技术试验：2019年之前集中产业力量推动LTE-V2X技术试验，推动产品成熟；2019年开始进行Uu技术试验，验证5G网络对于eV2X部分典型业务场景的支持能力，制定低时延、高可靠的技术标准；2020年推动LTE-V2X商用，支持实现交通效率类智能出行服务商业化应用。5G-PPP于2018年2月发布的《5G V2X部署研究白皮书》中再次确认5G-V2X路线图也将LTE-V2X技术囊括在内。

LTE-V2X与5G-V2X之中的uRLLC存在时间上递进关系，以后即便uRLLC发展起来了，在网络覆盖不到位的地方也需要LTE-V2X补足；此外，使用LTE-V2X有利于降低对授权频带的占用，有利于非移动运营商参与车路协同及智能网联产业建设。因此可以说，LTE-V2X是5G-V2X中的 URLLC的有益补充。

结论

综上所述我们可以得出结论，在5G-V2X涌浪之际，LTE-V2X并不会立刻退场，而依然可以存续相当长的时间，在前者未彻底商用之时仍然肩负重任并向其平滑演进，在前者彻底商用之后也可作为有力补备。