5G基站型RSU白皮書

1、目錄 HYPERLINK l _bookmark1 背景 4 HYPERLINK l _bookmark2 RSU 在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的作用 5 HYPERLINK l _bookmark3 3.5G 基站型 RSU 的優(yōu)勢 7 HYPERLINK l _bookmark4 4.5G 基站型 RSU 的系統(tǒng)架構(gòu) 8 HYPERLINK l _bookmark5 5.5G 基站型 RSU 功能 10 HYPERLINK l _bookmark6 6.5G 基站型 RSU 的典型應(yīng)用場景 11 HYPERLINK l _bookmark7 7.結(jié)束語和展望 14 HYPERLINK l _bookmar

2、k8 縮略語列表 16 HYPERLINK l _bookmark9 參考文獻(xiàn) 17 HYPERLINK l _bookmark0 聯(lián)合編寫單位及作者 18背景隨著車輛智能化的發(fā)展以及通信技術(shù)的快速演進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)從以支持車載信息服務(wù)為主向以支持智能化和網(wǎng)聯(lián)化為基礎(chǔ)的輔助駕駛、自動(dòng)駕駛和智慧交通的應(yīng)用發(fā)展。在車載信息服務(wù)階段，車輛通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)與云端服務(wù)器通信，實(shí)現(xiàn)娛樂、車載導(dǎo)航等應(yīng)用；在輔助駕駛階段，車輛通過與周圍的車輛、路側(cè)交通基礎(chǔ)設(shè)施、人、云端服務(wù)通信，獲得周圍車輛的狀態(tài)、路側(cè)的交通信號燈、交通標(biāo)志等信息，輔助提升車輛的安全行駛能力；自動(dòng)駕駛和智慧交通階段，將實(shí)現(xiàn)車、路、人、云的全方位連接，在

3、進(jìn)行智能感知信息的共享與交換同時(shí)共享部分決策信息，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，從而實(shí)現(xiàn)最終的全天候無人駕駛和高度協(xié)同的智慧交通?，F(xiàn)階段，全球車聯(lián)網(wǎng)界正在重點(diǎn)開展輔助駕駛的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)及自動(dòng)駕駛的技術(shù)研發(fā)，并積極探索商業(yè)模式及典型應(yīng)用。2019 年 3 月，福特表示計(jì)劃于 2021年在中國的車型優(yōu)先搭載 C-V2X 技術(shù)；日本內(nèi)閣于 2019 年通過道路運(yùn)輸車輛法修正案，并正在開展為 C-V2X 分配其他頻率的可行性研究。中國政府高度重視車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自將加快車聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建納入國家“十三五”規(guī)劃以來，工信部、交通部、科技部、發(fā)改委等多部委聯(lián)合出臺一系列規(guī)劃，從政策、法規(guī)、技

4、術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)，測試示范等多個(gè)維度支持中國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2019 年是中國 5G 元年，車聯(lián)網(wǎng)是 5G 的重要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著 5G 技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，5G 網(wǎng)絡(luò)與 C-V2X 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將會(huì)分三個(gè)階段逐步實(shí)現(xiàn)融合組網(wǎng)：第一階段是混合組網(wǎng)階段，5G 網(wǎng)絡(luò)與 C-V2X PC5 網(wǎng)絡(luò)是獨(dú)立的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，2 種設(shè)備之間通過有線或無線方式連接；第二階段協(xié)同組網(wǎng)階段，5G 網(wǎng)絡(luò)與 C-V2X PC5 網(wǎng)絡(luò)逐步融合，從兩個(gè)設(shè)備逐步升級為 1 個(gè)設(shè)備，同時(shí)支持 2 套網(wǎng)絡(luò)。5G與 C-V2X PC5 網(wǎng)絡(luò)的融合建設(shè)可實(shí)現(xiàn)能力協(xié)同、成本分?jǐn)?、質(zhì)量可控、統(tǒng)一管理，有助于加速產(chǎn)業(yè)規(guī)?；涞?；第三階段融合組網(wǎng)階段，只需 1

5、 種設(shè)備和 1 套網(wǎng)絡(luò)，該階段還有待標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步制定。目前 5G 網(wǎng)絡(luò)與 C-V2X PC5 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已進(jìn)入第二階段，在該階段，只需要 1 種設(shè)備即可同時(shí)支持 5G 網(wǎng)絡(luò)和 C-V2XPC5 網(wǎng)絡(luò)。圖 15G+C-V2X 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展RSU 在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的作用C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)分為應(yīng)用層、平臺層、通信網(wǎng)絡(luò)層、路側(cè)設(shè)備和終端4 層。系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示：圖 2 C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)路側(cè)單元 RSU（Road Side Unit）是部署在路側(cè)的通信網(wǎng)關(guān)，是連接路側(cè)各類設(shè)備、傳感器以及車輛，開展 C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)不可缺少的核心單元。它匯集道路智能感知設(shè)備、智能交通基礎(chǔ)設(shè)施以及周邊車輛的

6、信息，通過有線或無線的方式上傳至 V2X 平臺，并可將周邊交通信息下發(fā)至相關(guān)車輛。RSU 支持 Uu 和 PC5 并發(fā)通信；支持北斗、GPS 等方式的定位與授時(shí)；支持合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng) 專用短程通信系列國標(biāo)，并支持將交通信號機(jī)輸出的信息轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的 V2X 協(xié)議消息。RSU 的關(guān)系網(wǎng)如下：圖 3RSU 關(guān)系網(wǎng)RSU 的基本功能包括業(yè)務(wù)、管理和安全三類，功能框圖如下圖所示：圖 4RSU 功能框圖RSU 作為車聯(lián)網(wǎng)萬物互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，是部署在路側(cè)的通信網(wǎng)關(guān)，目前主要部署在交通繁忙，基礎(chǔ)設(shè)施齊全，對車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求更強(qiáng)的重點(diǎn)交通路口。RSU有終端和基站兩種形態(tài)，目前終端形態(tài)的 RSU 已有成熟商用的設(shè)

7、備，并已在多地實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用；基站形態(tài)的 RSU 還處于剛起步階段，因此，需要聯(lián)合基站與 RSU 設(shè)備廠商共同合作，推動(dòng)基站形態(tài) RSU 的發(fā)展與成熟。3.5G 基站型 RSU 的優(yōu)勢傳統(tǒng)的 Telematics 服務(wù)對于網(wǎng)絡(luò)的通信要求較低，其服務(wù)以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源擇優(yōu)提供。5G 的到來，其大帶寬、大連接、低時(shí)延、高可靠的特性，將更好的適應(yīng)智慧交通的應(yīng)用需求，并催生更多豐富的智慧交通行業(yè)應(yīng)用，例如車載 AR/VR、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程駕駛、綠波通行、交叉路口會(huì)車避讓等。5G 網(wǎng)絡(luò)讓終端用戶始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，C-V2X 實(shí)現(xiàn)車車或車路的區(qū)域性通信，C-V2X 與 5G技術(shù)相集合，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無縫覆蓋，從而實(shí)

8、現(xiàn)“車路云”之間的多維高速信息傳輸。融合 5G 基站與 RSU 功能的 5G 基站型 RSU，可實(shí)現(xiàn)與大網(wǎng)的實(shí)時(shí)互動(dòng)，滿足上層應(yīng)用平臺對數(shù)據(jù)的收集、分析和處理；同時(shí)可構(gòu)建廣覆蓋與直連通信協(xié)同的融合網(wǎng)絡(luò)，保障智慧交通業(yè)務(wù)連續(xù)性。3GPP TR22.886 中提出了增強(qiáng)型 V2X 業(yè)務(wù)，如車輛編隊(duì)、半自動(dòng)/自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程駕駛等業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求如下：表 1 車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)通信需求有 效 范 圍 (m)最 大 時(shí) 延 （ms）單次傳輸成功率（%）傳 輸 速 率（Mbps）負(fù)載（Bytes）車輛編隊(duì)5-10s* 最快 相 對 速 度10-2590-99.9950-6550-1200Max:6500半自動(dòng)/自

9、動(dòng)駕駛5-10s* 最快 相 對 速 度V2V：3- 10V2I：10099.99-99.99950Max:6500遠(yuǎn)程駕駛-2090-99.999UL： 25/DL：1-擴(kuò)展傳感 器50-1000m3-10099.99925-如上所述，在開展車聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)務(wù)的區(qū)域，對 5G 網(wǎng)絡(luò)的上下行帶寬要求更高。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署的基礎(chǔ)上，需要考慮在開展車聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)務(wù)的區(qū)域，進(jìn)一步進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)覆蓋；充分借助社會(huì)桿塔資源部署 5G 基站進(jìn)行補(bǔ)盲補(bǔ)熱是5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的未來趨勢之一。融合 5G 基站與 RSU 功能的 5G 基站型 RSU，一方面，可實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)覆蓋，滿足車聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)務(wù)對上下行帶寬

10、的需求；另一方面，PC5 接口可實(shí)現(xiàn)對部分依賴 Uu 傳輸?shù)能嚶?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分流，將原有的單播改為 PC5 廣播，減少 5G 網(wǎng)絡(luò)資源的占用。另外，5G 基站型 RSU 可實(shí)現(xiàn)基站與 RSU 的共同部署，解決城市現(xiàn)網(wǎng)密集區(qū)域或交通繁忙的道路路口等區(qū)域站址選址困難的問題。5G 基站型 RSU 一方面使得 RSU 的部署可共享 5G 基站的傳輸、供電、通信線纜等基礎(chǔ)設(shè)施，降低回傳鏈路成本，實(shí)現(xiàn) RSU 的快速部署，另一方面為車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)低時(shí)延、大帶寬、高可靠通信需求的重要保障。5G 基站型 RSU 可以提供基于 5G Uu 信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)和全局交通效率類業(yè)務(wù)，同時(shí)可以提供基于 V2X 安全出行類業(yè)務(wù)

11、和局部交通效率類業(yè)務(wù)，以及滿足車輛編隊(duì)、遠(yuǎn)程駕駛及自動(dòng)駕駛類等業(yè)務(wù)的低時(shí)延和大帶寬需求。G 基站型 RSU 的系統(tǒng)架構(gòu)5G 基站型 RSU 形態(tài)有兩種，分別是一體化和分布式兩種形態(tài)。兩種形態(tài)的系統(tǒng)架構(gòu)分別如下：1、一體化形態(tài)的 5G 基站型 RSU一體化形態(tài)的 5G 基站型 RSU 是將 RSU 功能集成在一體化基站內(nèi)，如下圖所示。圖 5一體化 5G 基站型 RSU 系統(tǒng)框架一體化形態(tài)的 5G 基站型 RSU 具有以下特點(diǎn)：采用一體化設(shè)計(jì)，集成度高，方便部署安裝?；镜奶幚韱卧?C-ITS 協(xié)議棧，PC5 和 5G 共用基站的處理能力。PC5 數(shù)據(jù)和 5G-NR 數(shù)據(jù)與處理單元之間的傳輸各

12、自獨(dú)立。2、分布式形態(tài)的 5G 基站型 RSU分布式形態(tài)的 5G 基站型 RSU 是將 RSU 的 PC5 射頻與天線集成在 AAU內(nèi)，PC5 與 5G 共用 BBU 的處理能力。多個(gè) AAU 共用一個(gè) BBU。圖 6AAU 與 BBU 組成架構(gòu)圖 7 分布式 5G 基站型 RSU 的 AAU 系統(tǒng)框架圖 8分布式 5G 基站型 RSU 的 BBU 系統(tǒng)框架分布式形態(tài)的 5G 基站型 RSU 具有以下優(yōu)點(diǎn)：多個(gè) AAU 共用一個(gè) BBU，成本更優(yōu)。BBU 處理單元集成 C-ITS 協(xié)議棧，PC5 與 5G 共用 BBU 處理能力。 以上方案前期已與多個(gè)基站和RSU 設(shè)備廠商進(jìn)行了技術(shù)可行性分析

13、的調(diào)研，兩種技術(shù)方案均具備技術(shù)可行性。5.5G 基站型 RSU 功能5G 基站型 RSU 融合了 5G 網(wǎng)絡(luò)通信能力和 RSU 的功能，可實(shí)現(xiàn) 5G NR與 PC5 數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通；可有效地支撐車聯(lián)網(wǎng)中需要大數(shù)據(jù)回傳和單位時(shí)間內(nèi)大量重復(fù)數(shù)據(jù)下發(fā)的應(yīng)用場景的通信需求；可實(shí)現(xiàn)與大網(wǎng)的實(shí)時(shí)互動(dòng)，滿足上層應(yīng)用平臺對數(shù)據(jù)的收集、分析和處理；同時(shí)可構(gòu)建廣覆蓋與直連通信協(xié)同的融合網(wǎng)絡(luò)，保障智慧交通業(yè)務(wù)連續(xù)性。圖 95G 基站型 RSU 的數(shù)據(jù)流1、5G 基站功能可提供 5G 網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)覆蓋與 5G NR 數(shù)據(jù)傳輸，滿足車聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)務(wù)對上下行帶寬的需求；可為僅支持 5G 通信的行人、非機(jī)動(dòng)車、車載等終端，提

14、供蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，通過 Uu 獲取V2X 消息；可實(shí)現(xiàn) RSU 匯集的道路智能感知設(shè)備、智能交通基礎(chǔ)設(shè)施以及周邊車輛的信息，通過公網(wǎng)上傳至 V2X 平臺。2、PC5 通信功能提供 PC5 網(wǎng)絡(luò)覆蓋，通過 PC5 廣播收集匯聚的平臺、道路、車輛等信息，為范圍內(nèi)的車輛、行人等提供 V2X 消息；可實(shí)現(xiàn)對部分依賴 Uu 傳輸?shù)能嚶?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分流，將原有的單播改為 PC5 廣播，減少 5G 網(wǎng)絡(luò)資源的占用。同時(shí)， PC5 也可監(jiān)聽范圍內(nèi)的廣播的 V2X 消息，實(shí)現(xiàn)路側(cè)、車輛等信息的收集與匯聚。3、5G NR 與 PC5 數(shù)據(jù)互聯(lián)互通5G 基站型 RSU 通過在本地部署應(yīng)用或借助在傳輸層部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的方

15、式，可以實(shí)現(xiàn) 5G NR 與 PC5 數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，V2X 數(shù)據(jù)無需傳輸?shù)?V2X 平臺，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，有助于 V2X 平臺業(yè)務(wù)下沉，降低 V2X 消息傳輸時(shí)延。通過與基站和 RSU 設(shè)備廠商技術(shù)分析與評估，基站現(xiàn)有的處理能力完全可以承載 V2X 業(yè)務(wù)的應(yīng)用處理，因此 5G 基站型 RSU 可完全實(shí)現(xiàn) 5G 基站與 RSU功能的融合，同時(shí)支持 5G NR 與 PC5 數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。5G 基站型 RSU 可提供基于 5G Uu 信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)和全局交通效率類業(yè)務(wù)，同時(shí)可以提供基于 V2X 安全出行類業(yè)務(wù)和局部交通效率類業(yè)務(wù)；可滿足車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬需求，同時(shí)提供低時(shí)延、大帶寬、高

16、可靠的通信環(huán)境；可滿足 5G 網(wǎng)絡(luò)和 C-V2X PC5 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同組網(wǎng)建設(shè)階段的 1 種設(shè)備同時(shí)支持兩種網(wǎng)絡(luò)的需求，可實(shí)現(xiàn)能力協(xié)同、成本分?jǐn)?、質(zhì)量可控、統(tǒng)一管理，有助于加速產(chǎn)業(yè)規(guī)?；涞?。5G 基站型 RSU 可實(shí)現(xiàn) 5G 基站與 RSU 的共站址部署和統(tǒng)一部署運(yùn)維，可共享傳輸、供電、通信線纜等基礎(chǔ)設(shè)施，有利于資源節(jié)約共享，有效降低基站和 RSU 的部署成本，推動(dòng)基站和 RSU 的快速覆蓋。G 基站型 RSU 的典型應(yīng)用場景5G 基站型 RSU 為低時(shí)延、大帶寬、高可靠的通信環(huán)境提供保障，不僅可為基于 5G NR 的信息娛樂服務(wù)類業(yè)務(wù)和全局交通效率類業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)支撐，還可為基于 V2X 安全出

17、行類業(yè)務(wù)和局部交通效率類的業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)支撐。5G 基站型 RSU 是車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)低時(shí)延、大帶寬、高可靠通信需求的重要保障，適用于有大數(shù)據(jù)回傳和單位時(shí)間內(nèi)大量重復(fù)數(shù)據(jù)下發(fā)的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。這里僅列舉車輛編隊(duì)和高精度地圖收集&共享這兩個(gè) 5G 基站型 RSU 的典型應(yīng)用場景。典型應(yīng)用場景 1：車輛編隊(duì)圖 10 車輛編隊(duì)場景描述：編隊(duì)行駛就是通過無線技術(shù)將同向行駛的載貨汽車進(jìn)行連接，尾隨的車輛可接收到前面車輛加速、剎車等信息，并在最短的時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)。通常車隊(duì)頭車是有人駕駛或 L0-L3 級別的無人駕駛，后面跟著的是基于實(shí)時(shí)信息交互并以一定速度保持穩(wěn)定的車間距離的無人駕駛成員車輛?？煞譃橐韵?4 類通

18、信：編隊(duì)行駛狀態(tài)下的隊(duì)內(nèi)通信編隊(duì)行駛狀態(tài)的車隊(duì)與外部車輛通信車隊(duì)與 RSU 通信車隊(duì)與 V2X 平臺通信表 2 車輛編隊(duì)-技術(shù)指標(biāo)通信距離組內(nèi) 200m 組外 300m數(shù)據(jù)量500mHighway: 1000m數(shù)據(jù)量50Mbps（原始數(shù)據(jù)） 4Mbps（結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）UL / 4Mbps DL發(fā)送頻率/時(shí)延100 ms可靠度99%最大速度城市 80km/h高速 120km/h最大車輛密度4500 車/平方公里定位精度0.5m通信方式Uu 或 PC5輔助駕駛與自動(dòng)駕駛的進(jìn)行離不開高精度地圖數(shù)據(jù)，5G 基站型 RSU 可解決高精度地圖收集&共享應(yīng)用場景中一方面需要通過 Uu 進(jìn)行高精度地圖數(shù)據(jù)回傳的

19、需求，另一方面需要 PC5 下發(fā)高精度地圖數(shù)據(jù)的需求。7.結(jié)束語和展望車聯(lián)網(wǎng)是信息化與工業(yè)化深度融合的重要領(lǐng)域，是 5G 垂直應(yīng)用落地的重點(diǎn)方向，具有巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?yīng)用市場空間和可觀的社會(huì)效益，對于帶動(dòng)汽車行業(yè)、交通行業(yè)和電子信息行業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、系統(tǒng)創(chuàng)新和融合發(fā)展具有重要意義。車聯(lián)網(wǎng)作為 5G 的一種應(yīng)用場景，隨著 5G 技術(shù)的快速發(fā)展而逐步成熟， 5G 產(chǎn)業(yè)和車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將相互促進(jìn)增速爆發(fā)。RSU 是開展下一代車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)不可缺少的設(shè)備，5G 基站型 RSU 將進(jìn)一步促進(jìn) 5G 網(wǎng)絡(luò)與 C-V2X 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同融合，滿足能力協(xié)同、成本分?jǐn)?、統(tǒng)一管理的發(fā)展趨勢。5G 基站型 RSU 的部署

20、既可滿足車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬需求，提供低時(shí)延、大帶寬、高可靠的通信環(huán)境，同時(shí) 5G 基站型 RSU 的建設(shè)還可實(shí)現(xiàn) 5G 基站與 RSU 的共站址部署，可共享傳輸、供電、通信線纜等基礎(chǔ)設(shè)施，有利于資源節(jié)約共享，有效降低基站和 RSU 的部署成本，推動(dòng)基站和 RSU 的快速覆蓋。當(dāng)前國家正在大力發(fā)展 5G 建設(shè)，促進(jìn) 5G 技術(shù)應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)是 5G 技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，5G 基站型RSU 作為 5G 網(wǎng)絡(luò)與C-V2X 的協(xié)同組網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，可加速促進(jìn) 5G+車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，本白皮書倡議產(chǎn)業(yè)各方攜手聯(lián)合共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同，打造車聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)協(xié)同的繁榮產(chǎn)業(yè)生態(tài)，促進(jìn)國家網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、交通強(qiáng)國等政策落地應(yīng)用?？s略語列表縮寫英文全稱中文定義RSURoad Side Unit路側(cè)設(shè)備BSMBasic Safety Message基本安全消息BBUBuilding Base band Unit基帶處理單元AAUActive Antenna Unit有源天線處理單元V