中國聯通：5G+遠程智能駕駛白皮書(18頁).pdf

1、 中國聯合網絡通信有限公司 2019.10 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 “5G+智慧交通”系列白皮書 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 1 目錄目錄 摘要.2 1 車聯網標準演進. 3 2 遠程智能駕駛業務需求. 4 3 5G遠程智能駕駛總體架構及功能要求. 5 3.1 遠程智能駕駛總體架構 . 5 3.2 遠程智能駕駛解決方案 . 6 3.3 遠程智能駕駛功能要求 . 8 3.3.1 遠程駕駛車載控制器 . 8 3.3.2 智能駕駛艙 . 10 3.3.3 遠程駕駛平臺 . 10 4 5G遠程智能駕駛典型案例. 12 4.1 園區無人派送 . 12 4.2 智慧礦山 . 14 5

2、總結與展望. 16 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 2 摘要 交通運輸是國民經濟的基礎性、先導性、戰略性產業和重要服務性行業。 以 5G 和 C-V2X 為代表的車聯網技術正逐滲透到交通運輸行業中，促進行業變 革和產業升級，實現智慧交通，滿足人們對于安全出行、高效出行以及綠色出行 的美好愿望。目前基于車聯網的技術標準規范已基本制定完成，產業鏈條初步完 善，各地也涌現出一批車聯網測試和示范基地，并開始探索車聯網的運營和商業 模式。 中國聯通深度布局基于 5G+C-V2X 的智慧交通產業發展，聚焦“智慧道路+ 智能駕駛+智能管控”的車路協同一體化交通體系，通過技術創新、產品研發、 業務推廣以及

3、產業合作，打造面向智能交通的車聯網落地應用。在此背景下，中 國聯通制定“5G+智慧交通”系列白皮書，此白皮書為中國聯通針對 5G+遠程智 能駕駛的技術規范，期望能對車聯網產業發展提供參考。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 3 1 車聯網標準演進 3GPP作為國際的通信標準組織， 從2015年便開始了LTE-V2X的標準研究。 2015 年 2 月，3GPP SA1 小組開啟了關于 LTE-V2X 業務需求的研究，3GPP 對 LTE-V2X 的標準化工作正式啟動。此后，3GPP 分別在網絡架構（SA2） 、安全 （SA3）以及無線接入（RAN）各小組立項開展 V2X 標準化研究。3GPP

4、V2X 研 究主要分為三個階段， 如圖 1-1 所示。 第一階級在 R14 完成， 主要實現 LTE-V2X 的標準化以支持 TR 22.885 中的業務場景； 第二階段是在 R15 中完成對 LTE-V2X 技術增強，進一步提升 V2X 的時延、速率以及可靠性等性能，以進一步滿足更 高級的 V2X 業務需求，即 TR 22.886。其中的增強技術主要包括載波聚合、高階 調制、發送分集、低時延研究和資源池共享等。第三階段是 NR-V2X 標準技術 研究，主要是在 R15 中完成了對 NR-V2X 技術研究（SI 階級） ，并在 R16 中完 成對 NR-V2X 的標準化（WI 階段） ，預計在

5、 2020 年 6 月份完成。 圖 1-1 3GPP C-V2X 標準演進 目前已凍結的 3GPP R15 eV2X 22.886 標準中，對支持遠程駕駛場景定義通 信指標，如表 1-1 所示。 表 1-1 R15 遠程駕駛通信指標 用例用例 時延時延(ms) 可靠性可靠性(%) 速率速率(Mbps) 遙控操作支持 20 99.999% UL:25, DL:1 eV2X 支持遠程駕 20 99.999% UL:20, DL:1 （移動速度 250km/h） 目前正在進行的 3GPP R16 NR-V2X 標準制定， 圍繞車輛編隊(Platoonning)、 遠程駕駛(Remote Drivin

6、g） 、 高級駕駛 （Advanced Driving） 、 傳感器共享 （Extended Sensor）四類典型業務，根據 TS22.186 for 5G-V2X 用例定義，四類業務的技術 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 4 指標，如表 1-2 所示。 表 1-2 R16 遠程駕駛通信指標 用例用例 時延時延(ms) 可靠性可靠性(%) 速率速率(Mbps) 車輛編隊 10 99.99 65 遠程駕駛 5 99.999 UL:25, DL:1 高級駕駛 3 99.999 53 傳感器共享 3 99.999 1000 R16 定義的 C-V2X 標準預計 2020 年 Q1 凍結，目前可

7、商用的是 R15 版本的 eV2X 車聯網標準，R16 協議比 R15 在時延性能上進行了大幅提升。 2 遠程智能駕駛業務需求 隨著人工智能、大數據等技術的飛速發展，車聯網日益興起，龐大的市場推 動著車聯網相關產品的研發和落地，同時引導汽車行業向著更安全、舒適、綠色 的方向發展。 遠程智能駕駛是車聯網重要方向之一，具有廣闊的應用場景。在復雜環境駕 駛員遠程代替無人駕駛車做出決策，可以提高無人駕駛的安全性和可靠性，實現 復雜路況下的行駛，通過引入人為決策，減少了交通事故和人員傷亡；在災區、 高危路段的遠程駕駛， 可以提高營救效率和通行效率； 在礦山、 油田等生產區域， 遠程智能駕駛代替工人完成作

8、業，減少人員傷亡；甚至在無人駕駛車輛出現問題 時，駕駛員及時接管，可以消除車輛異常，改變車輛失控狀態，避免車輛傷害到 行人和其它車輛。 遠程駕駛系統充分應用了 5G 低時延、大帶寬和高可靠性的特性，集成 5G 通信、車-路-云協同、云計算、自動控制等相關技術，對遠程智能駕駛的業務場 景進行分析，通信的需求如下： 車輛控制和反饋端到端時延少于 20ms，部分控制要求達到 5ms； 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 5 車輛上傳視頻：H.265/ HEV 高清攝像頭的傳輸速率 10M/路，2 路攝像 頭的傳輸帶寬要求上行 2025Mbps，下載速度為 1Mbps。 立足于車聯網生態的發展，5G/

9、V2X 遠程智能駕駛遇到前所未有的機遇，具 有良好的市場前景，遠程智能駕駛產品的研發和落地應用，也將推動科技創新價 值鏈的形成，促進科技產業化，帶來可觀的經濟效益，也必將帶動社會效益的提 升。 3 5G 遠程智能駕駛總體架構及功能要求 3.1 遠程智能駕駛總體架構 智能駕駛系統架構從三個層次進行構建，提供“車端、立體網絡、云平臺” 協同的一體化遠程智能駕駛服務，如圖 3-1 所示，車端和云平臺之間基于立體網 絡實時通訊傳輸，實現安全、高效組合，該系統適用于遠程駕駛不同場景的管理 和生產活動中。 車端包括車型和車載設備，其中車型可以對礦卡、寬體車、挖掘機等不同 類型；車載硬件包括攝像頭、毫米波雷

10、達、激光雷達、定位、車載控制器等基礎 設施，基礎設施實現環境感知和信息傳輸等，例如毫米波雷達、激光雷達、攝像 頭等傳感設備進行環境感知實現信息融合來完成障礙物的檢測。 立體網絡是基于 V2X 和 5G 系統構建車與車、車與調度中心的信息傳輸， 作為信息處理主要節點，5G 系統包括基站、核心網、MEC 等實現控制數據、狀 態數據的傳輸，V2X 主要實現車車之間、車與路之間實現感知信息的傳輸，車 與路的信息傳輸有兩種模式：V2IV2N2I，V2I 依賴 RSU 的部署，V2N2I 是基于 已有的 5G 空口，由于 5G 空口性能大幅提升，而路側網絡存在建網模式不清晰 問題，V2N2I 模式將成為主

11、流。 云平臺實現路側感知信息的采集與融合分析，基于感知到的數據，構建虛 擬模型，進行三維模擬仿真，同時面向不同應用場景提供聯合決策和協同控制， 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 6 實現編隊、遠程駕駛、自動駕駛的業務管理；高精地圖使得車輛的軌跡規劃、車 輛防碰撞、道路提前可行性分析等功能得以實現；車輛高精度定位需要采用融合 的定位方法，以滿足不同環境、不同的場景以及不同業務的行為需求；云平臺作 為應用的總入口，承接各類信息回傳和指令下發，需要對網絡質量進行全方位監 測，實時規劃為業務規劃網絡路徑，提供可靠的保障。 圖 3-1 遠程駕駛總體架構 3.2 遠程智能駕駛解決方案 依托 5G 大帶寬

12、、低時延、高可靠網絡特性，可為用戶實現通過遠程智能駕 駛平臺對遠端車輛的全向監控和智能遠程控制，其系統包括數據交互與控制、網 絡傳輸以及控制和平臺三部分。 圖 3-2 遠程駕駛解決方案 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 7 車端數據交互與控制主要是通過控制器與車端 CAN 接口、遠程駕駛艙、平 臺進行控制信號、車輛狀態信息、定位信息、雷達信息、攝像頭等信息傳輸。例 如將車端信息車速、 電機轉速、 各轉向軸轉角等由 ECU 通過 CAN 接口發送給車 載控制器， 車載控制器對其進行解析和封裝并通過交換機、 CPE 等網絡設備發送 至平臺，平臺進行可視化呈現。 傳輸服務主要通過 5G 網絡以及其

13、關鍵技術網絡切片、QOS 進行業務保障， 通過 RSU、MEC、專線等關鍵網路傳輸設備，將信息傳輸給駕駛艙和平臺。遠 程智能駕駛傳輸需求主要包括時延和速率兩個關鍵性指標， 它們與網絡的部署架 構密切相關，網絡架構分為六種，包括 5G 基站+5G 核心網方案、5G 基站+MEC 方案、5G 基站+專線方案、5G 基站+4G 核心網方案、4G 基站+MEC 方案、4G 基站+4G 核心網方案，不同的網絡架構提供的速率以及時延保障不同， 根據用戶 需求選擇不同的網絡架構進行差異化服務。 圖 3-3 遠程智能網絡部署方式 在網絡傳輸中，5G基站的切片是保障SLA能力的核心，包括隔離、差異化能 力和SL

14、A保障?；厩衅梢园凑詹煌漳芰Φ燃夁M行進一步的劃分，如下圖 示，可分為QCI切片、頻譜切片、邏輯基站/gNB切片、物理基站切片四個層面， 在網絡隔離、公專網差異性能力、支持的SLA、組網復雜度上存在差異。不同的 服務等級，將采用不同的資費模式。其中，邏輯基站切片提供逼近與物理專網一 樣的獨立的生命周期管理和安全隔離， 可以屏蔽運營商公網業務和網絡維護的影 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 8 響，例如運營商公網不確定性的數據和信令流量峰值對專網的沖擊、運營商定期 維護升級導致的網絡中斷等，即邏輯基站切片可以大幅提升可靠性。 圖3-4 5G專線的無線切片選項 平臺和遙控主要是包括平臺和遠

15、程智能駕駛艙， 平臺主要是數據的維護和管 理，以及可視化呈現，遠程智能駕駛艙包括視頻信息分屏顯示、負責采集用戶的 駕駛數據，接收車端前方、左方、右方、全景、車內等回傳各路視頻同步傳輸到 屏幕上，實時呈現給駕駛員，供其及時判斷車況、路況等，同時將駕駛員的各種 操作通過網絡實時下發到車端，完成對遠程車輛的控制。 3.3 遠程智能駕駛功能要求 3.3.1 遠程駕駛車載控制器 3.3.1.1 業務需求 控制器是遠程智能駕駛端到端的關鍵設備，它是控制信息和狀態信息來源 的入口和出口，多種功能集于一體，能夠進行控制信息處理以及執行，實現遠程 控制，主要業務包括數據采集、數據傳送、數據解析和轉換、接管方式、

16、模式切 換、視頻處理等功能，這里不進行枚舉，而是將主要功能進行介紹。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 9 數據采集是遠程駕駛控制器支持從車端采集數據，包括定位數據、視頻數 據、地圖數據等；而且可以從遠端駕駛艙采集用戶駕駛數據。 數據傳送是通過立體化網絡將控制數據、狀態數據、視頻數據等傳輸到平 臺，并且在平臺進行顯示。 數據解析和轉換將遠端方向盤、油門、剎車、檔位、倒車等遙控信息進行 解析，并轉換成車輛目標轉角、目標油門、目標制動壓力等車輛控制參數；并且 將車輛的方向盤解析和轉換成遠端駕駛艙可識別的控制信息。 接管方式包括響應式接管和緊急接管。響應式接管方式是當被控車輛遇到 無法處理的狀況時

17、，向平臺發送遠程接管請求，平臺接到車輛的請求后立刻開始 遠程接管；緊急接管的方式是遙控駕駛平臺實時接收車端上傳視頻及狀態信息， 支持主動發現車輛異常的功能，并發出報警信號，駕駛員將根據車輛上傳行駛視 頻，控制信號下發到車端，實現車輛的緊急接管。 模式切換中用戶可以根據目前狀態，進行自動駕駛模式和遠程駕駛模式之 間安全、平穩切換。 視頻處理主要是視頻數據進行編解碼、壓縮等功能。 3.3.1.2 其他要求 接口要求：支持 CAN 接口、HDMI 接口/VGA 接口、USB 接口、串口、PCIe 接口、PCI 接口、千兆網口。 網絡要求：支持 5G、V2X 、wifi。 電源要求：7V24V DC。

18、 存儲要求：至少支持 CPU 4 核 64 位、至少支持內存 8GB、至少支持存儲 32G，并且可擴展。 工作溫度：支持-40 C 80 C 。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 10 3.3.2 智能駕駛艙 隨著人工智能以及汽車行業電動化、網聯化、共享化、智能化的發展，駕駛 艙也相應進行著變革，主要匯集人工智能、人臉識別、疲勞駕駛、人員檢測等多 元化功能，汽車制造商也相繼推出智能駕駛艙，遠程智能駕駛艙功能跟智能駕駛 艙具備相同功能要求，其特殊要求能夠實現對車輛的遠程控制。 遠程智能駕駛艙包含駕駛模擬器、 方向盤等套件， 實現對車輛方向盤、 油門、 剎車等控制功能，遠程實現直道、彎道行駛、泊

19、車等業務操作。駕駛模擬器車身 外觀和內飾能夠根據需求進行定制，由駕駛艙座、顯示屏等組成。方向盤套件具 備力反饋、即插即用、旋轉角度等，接口支持 HDMI、網口、USB 口等，通過 USB 接口與服務器進行對接，方向盤軟件支持 PC 上運行。踏板裝置包含剎車、油門 等，實現加速、剎車等功能。 圖 3-5 遠程智能駕駛駕駛艙 3.3.3 遠程駕駛平臺 通過物、人、網全面信息聚合和應用，將云計算、智能傳感、通信網絡、定 位、地圖等技術融合和智能計算，打造能夠主動感知、預測、分析、并快速做出 正確處理的遠程智能駕駛綜合性系統，降低人為因素的影響，實現數字化、智能 化的管理。遠程智能駕駛平臺分為視頻監控

20、、智能調度、網絡管理、路徑規劃、 自動報警、數據管理、智能預測、接口、數據分析等功能，如圖 3-6 所示。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 11 圖 3-6 遠程智能駕駛平臺 視頻監控可實現被控車輛以及周圍環境的視頻信息傳輸到平臺進行實時展 示，支持不同車輛間的視覺切換，即其中任意一輛車需要遠程接管，可切換到該 車進行全視角的視頻展示并進行遠程遙控行駛。 智能調度包含車輛的調度管理、不同車型之間的協同調度管理。 網絡管理主要是通過 5G 網絡、 V2X 網絡的關鍵指標判定網絡資源是否能夠 滿足遠程智能駕駛需求，并且根據需求可進行定制化的網絡資源調配，實現車輛 視頻、控制信息、狀態信息三種信

21、息進行傳輸保障。 路徑規劃是 V2X、多種傳感器信息融合計算和進行決策實現超視距融合感 知， 結合車輛自身的定位、 以及地圖信息， 進行決策和路線規劃， 選擇最優策略， 達成合理避障。 自動報警根據要求進行遠程智能駕駛報警規則設置， 包括可增加和刪除報警 規則，當觸發報警規則時，可進行聲光或圖像提醒。 數據管理包括用戶管理功能、車輛管理功能、車端感知設備管理功能、遠端 駕駛艙管理功能，對這些數據進行實時存儲以及數據進行導入、導出、添加、刪 除、修改等功能；用戶管理功能根據用戶的優先級進行管理；車輛管理功能對車 輛自身數據進行管理、行駛狀態信息管理；車端感知設備管理功能包括攝像頭、 雷達等感知設

22、備的管理；遠程駕駛艙管理主要是狀態信息管理等。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 12 智能預測是將大數據分析與深度學習作為基礎， 路側感知的信息進行采集與 融合分析，構建虛擬交通環境模型，在該模型中進行優化和預測系統運行狀況， 在不同的應用場景提供聯合決策和協同控制。 接口是遠程智能駕駛平臺能夠與其他平臺進行對接， 可將數據導出到其他管 控平臺或者其他數據導入到該平臺。 數據分析是將人工智能算法應用到平臺中， 實現對遠程智能駕駛的調度分析、 環境分析、網絡分析等。 4 5G 遠程智能駕駛典型案例 4.1 園區無人派送 園區內無人派送車具有體積小、行動靈活的特點，可以在較短時間內完成小 型商

23、品的派送任務。 具備自動駕駛功能的派送車能夠主動識別并避開前方的障礙 物和行人，視頻監控和遠端控制功能，可以全面獲取車輛位置和狀態信息，并全 方位管理和運營。除常規配送外，車輛在夜間也能完成配送任務。用戶使用 APP 下單后，選擇無人配送方式，配送車可以自動將商品送達指定地點。 園區無人派送系統分四層，分別是終端接入層、道路設施層、網絡層、服務 層。終端接入層支持多模通信，車載 APP 與中心云平臺通過穩定、廣覆蓋的蜂 窩網相連；道路設施層使用 RSU 進行快速、靈活部署，連接智能信號燈和感知 設備，以此保障車聯網通信；網絡層通過 MEC、5G 核心網進行業務保障；服務 層通過中心云平臺，統籌

24、管理車輛、道路、用戶層面的服務模塊，實現端到端的 派送方案。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 13 圖 4-1 無人派送系統解決方案 2019 年 6 月 25 日，中國聯通、美團、華為在上海舉行的 MWC 大會上成功 展示了 5G 網絡下無人派送的業務示范，推動了無人配送的商業化進程。無人配 送車配置的激光雷達和 3 路攝像頭感知車周圍環境，通過 5G 網絡將視頻數據和 遠程控制信息實時回傳平臺， 平臺可以遠程控制配送車。 配送車穿行于 S 型路障， 體現了較高的靈活性。食品在配送過程中安全可控。此外，依據車路協同解決方 案， 路側架設的全景攝像頭可獲取全景路況信息， 通過 5G網絡實時

25、傳輸回平臺， 擴大了配送車的感知范圍，提高了無人配送的安全性。 圖 4-2 園區無人派送車 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 14 4.2 智慧礦山 目前礦山面臨一些問題，例如礦山行業高度危險，工作環境惡劣，危害人的 身體健康；人口老齡化，初代礦工面臨退休，新生代勞動力從業意愿較低，勞動 力非常斷缺；人力成本高位不下；為了促進智慧礦山和綠色礦山的發展，國家也 提出數字化、智能化、自動化礦山的要求，智慧礦山建設勢在必行。 在內蒙古寶利煤礦開展智慧礦山的試驗，主要驗證 5G 和無人駕駛的功能以 及可靠性，參與作業生產的系統包括遠程駕駛、自動駕駛、機群管控，三個系統 在不同階段參與車輛行駛作業和裝

26、卸作業生產。遠程駕駛車端配備 5G 終端、高 清攝像頭、車載控制器，當作業生產需要遠程駕駛系統時，主動向機群管控中心 提出接管請求，機群管控中心通過 5G 網絡實現遠程控制。自動駕駛系統通過 V2X、多種傳感器信息融合計算和決策實現超視距融合感知，結合車輛自身的定 位和地圖信息進行決策規劃，進行自主作業。機群管控中心將路側感知的信息融 合分析構建虛擬環境模型，預測系統運行狀況；另外實現露天礦山挖掘機設備、 運輸設備的協同生產場景進行實時監控、調度作業和生產指揮。 圖 4-3 內蒙古礦山現場 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 15 圖 4-4 內蒙古遠程駕駛系統 實現具備生產、職業安全健康環境

27、、保障體系的智慧礦山具有廣闊的市場前 景， 智慧礦山的落地對國家和政府都有重要的戰略意義， 期望能夠達到有人巡視， 無人值守的礦山生產， 提升礦工的幸福感， 另外對于運營商來說開辟一個新市場， 實現可持續運營。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 16 5 總結與展望 5G 作為萬物生長的營養之源，2018 年中國聯通成立 5G 創新中心，將智能 網聯作為 5G 重點應用行業，而智能駕駛作為智能網聯關鍵方向之一，積極開展 標準化研究、產品研發與合作生態。 標準化及技術研究：積極參與 3GPP、5GAA、CCSA 及 IMT2020 的標準化 工作，牽頭多項標準研究，是“科技冬奧”專項“安全高效

28、的 5G+C-V2X 智能 車聯網業務示范系統”國家項目的牽頭單位。中國聯通打造端到端一體化解決方 案， “5G 超遠程智能駕駛系統” 獲得 GNTC 創新獎， “基于 5G 的智慧平行礦山 解決方案及落地應用案例”獲工信部綻放杯 5G 車聯網專題應用大賽二等獎； 產品研發與合作生態：中國聯通在智慧交通全面布局，注重開展“遠程駕駛 系統”產品研發，基于積極推進遠程智能駕駛的應用落地，在 2018 年開展超遠 程智能駕駛業務示范、2019 年開展無人配送和智慧礦山等落地業務示范；積極 布局產業合作生態，以智慧交通創新研究體系為基礎，聯合車企、設備廠商、自 動駕駛企業等構建新生態，5G 賦能遠程智

29、能駕駛。 中國聯通作為通信運營商，在 5G 到來之際，為保證可持續運營，積極探索 新的業務模式，也進行從傳統管道提供商到全面服務運營的角色轉換；為了滿足 遠程智能駕駛業務需求， 積極研究關鍵技術、 網絡架構、 產品研發、 商用模式等， 我們期待與各界同仁一起，共同探索遠程智能駕駛商務新模式，推動車聯網的整 體發展。 中國聯通 5G+遠程智能駕駛白皮書 17 主要貢獻單位主要貢獻單位 中國聯合網絡通信有限公司 華為技術有限公司 愛立信（中國）通信有限公司 大唐移動通信設備有限公司 三一智礦科技有限公司 青島慧拓智能機器有限公司 歡迎您對白皮書提出寶貴意見！ 聯系人： 張香云，18601105058， 劉琪，18601106706， 邱佳慧，18612968363，