日产、NTT DOCOMO、AT & T导入5G

支持网联汽车和自动驾驶:TU Automotive Japan 2018

2018/11/13

概要

5Gのインパクト
5G的冲击(资料:日产)

  2018年10月16~17日举行了TU Automotive Japan 2018。该报告将介绍日产、NTT DOCOMO、AT & T的演讲中关于5G车载应用的声明。

  5G通信预计将实现LTE百倍的超高速、大容量、超低延迟、mMTC(海量机器类通信)等性能。由此将为目前各整车厂推动网联汽车项目做出巨大贡献。自动驾驶方面,向汽车发送3D地图和移动车辆信息将变得更高效。此外,通过V2X通信,还能实现合作式ITS,读取车载传感器所涉及不到的位置信息。

  名为3GPP (3RD Generation Partnership Project)的组织正推动建立5G规格标准。2017年3月,适用于车车间通信(V2V)等的蜂窝V2X规格已敲定,受此影响,日产等6家公司、NTT DOCOMO(使用丰田车和日产GT-R)、AT & T(使用福特车)正开展蜂窝V2X的路试。

  5G计划最终采用名为“New Radio(NR)”的无线方式。但是,日美欧韩各国计划使用现有的4G LTE设备,引进New Radio(Non-Standalone: 称为NSA)。AT & T到2018年底将世界首次在美国12个城市启动NSA式New Radio服务。

  NTT DOCOMO也将在2020年启动5G商用服务。但是,首先将在大城市市中心、重要地区和设施等地点引进,未来将分阶段逐步扩大应用地区范围。作为引进新技术时的惯例,初期将在限定的范围内使用。此外,在一系列的演讲中并未提到5G开始应用于车辆的具体时间。

  此外,V2X方面,率先出现了使用经过多年研究的DSRC的系统。丰田、通用和大众均宣布,已实际应用,或在不久的将来实现应用。本田在美国开展了使用DSRC的安全系统的演示。

 有报道称,5G与DSRC未来或将共存下去。

相关报告:
日产:着眼于自动驾驶时代的网联战略(2018年1月)



根据3GPP制定5G标准规格

  3GPP (3RD Generation Partnership Project) 是对1998年建立的移动通信系统规格进行讨论,以建立标准为目的开展的国际性项目,目前正在探讨5G的规格。现已发布Release 14,今后将发布15、16。

5Gの2つの発展の方向
5G的两个发展方向(资料:NTT DOCOMO)

Release 14:

  • 2017年3月,规定了蜂窝V2X(针对车车间通信等高速移动环境探讨,终端之间不通过基站的直接通信)的规格。受此影响,日产等6个集团、AT & T和福特等4个集团在2018年开展了蜂窝V2X的路试。V2N(Vehicle to Network)使用现有的4G LTE网络。

Release 15与16:

  • 5G通信计划实现5G New Radio(NR)的无线方式,2017年12月敲定了标准规格。在4G(LTE)的区域内构建5G区域,是从4G顺畅地过渡至5G的方式,称之为Non-Standalone(NSA)。此外,连接至采用28GHz频率的5G蜂窝网络。受此影响,AT & T宣布,2018年内将启动NSA式5G New Radio服务。
  • 但是,NSA只是为了利用现有设备的临时方式,不满足通信速度和低延迟等5G原本的要求水平,最终还是会过渡至New Radio Access Technology(Standalone:称之为SA)这一最终规格。


日产:与NTT DOCOMO等5家公司共同实施日本首个蜂窝V2X测试

NISSAN INTELLIGENT MOBILITY

日产智行科技(资料:日产)

  日产的电子技术和系统技术开发总部主管村松寿郎以《5G通信如何打开通向网联汽车新时代的道路》为题进行了演讲。

  日产提出《日产智行科技(智能驾驶、智能动力、智能互联)》。具体来说,包括加强电动化、自动驾驶、网联化,充实移动出行服务。

  这些技术不是独立无关联的,网联技术定位为支持其他技术的主要技术。网联技术作为支持移动出行的平台不可或缺,共享服务“Easy Ride”和“NISSAN e-share mobi”也由网联技术提供支持等,网联技术今后将越来越重要。雷诺-日产-三菱汽车联盟提出最终90%的新车实现网联化的构想。

5G的冲击

  随着第5代移动通信系统(5G)的引进,有望产生如下效果。

1)大容量通信:软件、娱乐的内容、网络游戏、移动数据等可进行OTA升级。以导航仪的地图为例,目前发送加州地图需要10分钟以上,5G的情况下发送全美地图最多需要30秒。
2) 超低延迟直接通信:通过V2X、V2N,实现完全自动驾驶车的远程监视、控制和合作式ITS。此外,目前云通信的传输延迟为100ms,期间时速达100km/h的车辆前进2.78m,但在5G条件下如果实现仅1ms的低延迟,车辆前进的距离也将缩短至2.78cm(1ms是指千分之一秒)。

<参与5GAA>

  即使5G通信得到实现,V2X必须与对方搭载相同系统,且如果应用程序不统一也无法实现。因此,2016年9月27日,奥迪、宝马、戴姆勒三家知名德系整车厂与英特尔、爱立信、华为、诺基亚、高通共同成立了5GAA(5G Automotive Association),旨在合作利用5G技术开发网联服务。除了通信解决方案的开发、测试和推动等以外,还将致力于支持标准的建立、追求潜在商业化机遇、全球市场的普及等。雷诺-日产-三菱汽车联盟也加入了该组织。

5Gのインパクト 5GAAに参加
5G的冲击 参与5GAA(目前有90多家公司参与)

资料:日产

<与5家公司实施蜂窝V2X路试>

  2018年1月,日产宣布,与大陆、爱立信、NTT DOCOMO、冲电气工业、高通这五家公司共同实施日本首个蜂窝V2X路试。V2V、V2I采用国际标准化机构—3GPP规定为Release 14的直接通信技术(终端之间不通过基站的直接通信),V2N(Vehicle to Network)采用LTE-Advanced(LTE-A)网络开展试验。蜂窝V2X作为对车载传感技术的补充,即使在超视距环境下,凭借更广的通信范围、云通信的利用等优势,有望提高车辆的通信能力。

  村松寿郎表示,该路试已历时约10个月,预计近期将发布成果。

セルラーV2X実証実験での6社の分担 実証実験の範囲・関連図
6家公司分担蜂窝V2X路试 同左路试范围、关系图(RSU是指Road Side Unit:路侧单元)

资料:日产

利用蜂窝V2X辅助自动驾驶:构建使用通信的车载系统很重要

  自动驾驶追求利用车载设备进行自动行驶,凭借合作式ITS有望实现更高精度的系统。自动驾驶车在确定本车位置时,通过GPS确认现在位置后,

  • 下载高精地图,以更高的精度定位本车
  • 凭借车路间(V2I)通信,与信号灯联网,可确认每条车道上的信号灯状态
  • 凭借车车间(V2V)通信,可确认周围车辆的位置及其动态
  • 此外,在卡车领域开展的列队行驶技术将利用车车间(V2V)通信。

  综上所述,虽说是5G通信,但要完全发挥其通信能力,构建使用通信的车载系统很重要,而目前正致力于此。



NTT DOCOMO:利用V2X通信补充自动驾驶的“情况识别”

  株式会社NTT DOCOMO网联汽车业务推进室室长深井秀一以《NTT DOCOMO面向下一代移动出行的努力》为题进行了演讲。

5G的2个发展方向

標準化仕様上の5Gの定義と技術
标准化规格方面的5G定义与技术(资料:NTT DOCOMO)

  深井秀一称,5G有2个发展方向,分别是基于目前用于智能手机等设备的4G LTE发展而来的Enhanced LTE,以及新无线通信服务New Radio (NR) Access Technology。本报告介绍的各项路试使用Enhanced LTE。

  Enhanced LTE在LTE(4G)的区域中构建5G的区域,是称之为Non-Standalone(NSA)的网络架构,在4G方面的控制信道进行5G与4G两方面的通信控制。4G和5G共享基站装置,由于其高效、经济,可使得4G与5G实现顺畅的连接,使得日本和欧美众多国家都计划尽快引进NSA方式5G。

  但是,NSA只是为了利用现有设备的临时方式,不满足通信速度和低延迟等5G原本的要求水平,最终还是会过渡至New Radio Access Technology(Standalone:称之为SA)这一最终规格。NR是与LTE不同的无线界面,实现5G原本在性能上的飞跃。Standalone(SA)方面,2018年6月敲定了3GPP(3RD Generation Partnership Project)的Release 15大框架,计划到2019年底,制定满足所有技术性能条件的5G规格。SA计划到2020年-2030年期间引进。

成功开展使用5G的路试

  深井秀一介绍了与多个合作伙伴共同开展的以下3项V2X测试。此外,NTT DOCOMO还参与了日产等6家公司的蜂窝V2X共同测试,提供LTE网络与V2N应用程序,负责对使用LTE的广域通信与V2X直接通信的互补关系进行评估。

<利用5G活用交通数据的路试>

  2017年9月,NTT DOCOMO与住友电工利用5G、以及配套于汽车、道路和建筑物等交通基础设施的传感器,开展了交通情况实时信息的收集、解析路试。在安装了传感器的住友电工横滨制作所测试场开展了搭载DOCOMO 5G基站与5G终端的汽车等的路试。

  具体来说,从安装于汽车和交通基础设施的传感器(摄像头、LiDAR、毫米波雷达)收集和解析行驶中的汽车、行人和道路情况等周围环境交通情况数据,实时把握大范围交通情况。根据把握的交通情况,向汽车和行人提供高级驾驶辅助或行走辅助,提升交通情况数据的即时性和可见性等,列出了问题,并探讨了对策。

小型車載アンテナヘッドを使用し5G通信に成功
成功实现使用小型车载天线头的5G通信(资料:NTT DOCOMO)
<在御台场地区开展以网联汽车为目标的5G路试>

  2017年11月,NTT DOCOMO与丰田、电装、爱立信以及英特尔在东京临海副都心地区(御台场和青海地区)开展活用5G的路试,采用小型车载天线头,成功开展了横跨多个5G基站的路试。

  在爱立信的协助下,在御台场和青海地区安装了3处5G试验基站,使用英特尔提供的长约25cm的360度小型车载天线头,开展了在公路上行驶的试验车辆与5G通信。通过成功开展小型车载天线头的通信,证明了在接近5G商用环境的情况下实现网联汽车的可能性。

<全球首个时速300km的超高速移动环境下的5G无线通信试验>

  2018年4月,NTT DOCOMO与NEC、NTT全球首次成功实现了28GHz频率下使用5G,搭载于时速305km的汽车(使用日产GT-R)上的5G基站,与安装在试验场上的5G基站之间的无线数据传输。此外,还全球首次成功开展了以290km时速移动的5G移动基站切换通信中的5G基站的移交。据悉,这一路试以新干线等超高速移动工具为目标开展。

车载系统补充自动驾驶的V2X通信的可能性

  深井秀一表示,从整车厂的自动驾驶技术开发情况来看,自动驾驶大部分将通过车载系统与云通信开展。但是,利用5G的V2X通信或将实现更安全、舒适的自动驾驶。

  车载传感器、摄像头的检测范围为100~200m,而利用V2V、V2I、V2N,

1) 覆盖传感器因障碍物而无法完整获取的就近范围

2) 把握传感器检测范围外的较远范围

3) 获取顺畅导航所需的大范围信息,将动态地图发送至车载计算机,

  为实现更舒适的自动驾驶作出贡献。



AT & T:强调边缘计算的重要性

  AT & T Japan的董事长兼CEO冈学进行了题为《The Future of IoT Connectivity》的演讲。以下介绍移动通信相关部分的内容。

  调查公司Gartner称,截至2018年,全球有84亿台联网的IoT设备,2025年预计将增至800亿台。AT & T认为,带动未来IoT设备增加的主要因素为5G、AI、区块链、自动化、边缘计算、IoT for Good这六方面。以下介绍其中5G与边缘计算这两方面的概要。

2017年には、インターネットにつながる機器が84億台ある 2025年には、800億台に増加すると予想されている
2017年有84亿台联网的IoT设备 2025年预计将增至800亿台

资料:AT & T

5G:开展V2X共同路试

  如果实现5G,就能实现如同在室内连接无线网络时的高品质和高速通信。在车载用途方面,如左下图所示,有望获得软件OTA、高精度导航仪、前进路线制定的提升等效果。

  AT & T正与多家整车厂和IT企业开展导入5G的相关共同试验(右下图)。2017年,与福特、德尔福、软件公司Savari共同利用DSRC(Dedicated Short Range Communication)与AT & T现有LTE基站(加强软件以便实现DSRC的接收和发送)开展路试,并确保了2种功能的协调运作。

  2018年,与福特、诺基亚、高通共同利用直接通信技术(不通过基站,进行车与车、车与基础设施之间的直接通信),开展美国首个蜂窝V2X路试。V2N(Vehicle to Network)采用AT & T的4G LTE网络。

导入V2X时首先采用DSRC方式

  福特一直以来研究的是DSRC方式,但改为采用蜂窝方式。而实际导入V2X时首先采用了DSRC。

  丰田宣布,从2015年起在日本销售的皇冠等使用DSRC实现了V2X的实际应用,从2021年起在美国销售的丰田/雷克萨斯车将搭载使用5.9GHz DSRC的V2X,到2025年前后将为大部分车型配套(2018年4月发布)。又无需连接至网络,因此不会产生这部分的费用。

  此外,通用也为凯迪拉克CTS配套使用基于DSRC的V2V的安全配置,作为今后的V2X通信方式将支持基于DSRC的V2X。大众宣布,从2019年起包括主要品牌的商用车在内,将为量产车标配基于DSRC的V2X。本田在CES 2017上发布了使用DSRC提高交通安全性的Safe Swarm构想。此外,2018年10月在美国俄亥俄州Marysville市开展了基于DSRC的安全系统Smart Intersection Technology的演示。

  在这种情况下,也有报道称,未来5G与DSRC或将共存。

5Gにより実現すると思われる新技術 AT & Tが参画したV2X実証実験
在5G前提下才能实现的新技术 AT & T参与的V2X路试

资料:AT & T

伴随5G的导入,“边缘计算”变得越来越重要

  探讨了边缘计算。“边缘计算”是指在终端设备的就近放置边缘服务器,分散处理的网络。今后需要进行越来越大量的数据处理和通信,因此即使导入可进行大容量通信的5G,原先终端与云的通信会直接放大,导致效率下降,还会需要庞大的存储装置。通过加强边缘计算,最大化整体输出,并为超低延迟作出贡献。

  2017年8月,丰田、英特尔、爱立信、NTT、NTT DOCOMO、电装参与成立AECC(Automotive Edge Computing Consortium),AT& T也加入其中。在呼吁成立该联盟的新闻发布中提到,“通过利用边缘计算以及更高效的网络架构等技术,重点致力于汽车与云平台之间大数据的大容量通信与演算处理。(省略)此外,还将推动最高效的多层分布式计算的研究”。随着技术的进步,边缘计算的思考方式也会逐渐产生变化。

  关于汽车上的边缘计算,冈学表示,要实现安全舒适的驾驶,需要一定的车载系统,对于自动驾驶车来说尤其需要。另一方面,随着V2X和智能城市的发展,车辆与城市基础设施(停车场、监控摄像头等)一旦联网,其数据预计将在基站等各种边缘服务器上进行处理。

2018年内在美国12个城市启动New Radio的移动5G服务

  2018年9月,AT & T宣布,与爱立信、诺基亚、三星将全球首次基于3GPP的Release 15,在美国12个城市启动使用5G New Radio的移动5G服务。2019年初还将扩大至19个城市。


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关键词

5G、AT & T、Cellular V2X、DSRC、New Radio、NTT DOCOMO、V2N、日产、第5代移动通信系统、边缘计算

<全球汽车信息平台 MarkLines>