陳荊花，吳泳達，薛 盛

（天翼物聯(lián)科技有限公司車聯(lián)網(wǎng)中心，上海 200041）

0 引言

運營商5G定制網(wǎng)以5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對連接、計算、智能等全部數(shù)字化能力的“融合定制”，為行業(yè)客戶提供安全可信、自主可控的專用信息化基礎(chǔ)設(shè)施，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級加速。

5G在我國正式落地以來，車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略和頂層設(shè)計不斷頒布、層層推進。2020年2月，多部委聯(lián)合發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》提出“結(jié)合5G商用部署，推動5G與車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同建設(shè)”。2021年7月，十部門印發(fā)《5G應用“揚帆”行動計劃（2021-2023年）》的通知指出“強化汽車、通信、交通等行業(yè)的協(xié)同......加快5G+車聯(lián)網(wǎng)部署”。

5G使得車、路、云之間的高速信息交互和高效業(yè)務協(xié)同具備了通信基礎(chǔ)，促進了汽車、電子、信息通信、道路交通運輸?shù)刃袠I(yè)的深度融合，催生了面向生產(chǎn)、制造、測試或公眾服務的新型車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用，這些應用對運營商網(wǎng)絡(luò)在服務的精細化、智能化和定制化方面都提出了極大挑戰(zhàn)。運營商面向未來車聯(lián)網(wǎng)細分行業(yè)，不僅定位于提供通信解決方案，更要實現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)即計算，網(wǎng)絡(luò)即智能、網(wǎng)絡(luò)即應用、網(wǎng)絡(luò)即服務”，提供與行業(yè)場景密切融合的“網(wǎng)邊云用服”一體交付的專屬定制服務。

1 5G車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務對通道服務需求的挑戰(zhàn)

《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》提出發(fā)展愿景是“到2025年實現(xiàn)有條件自動駕駛的智能汽車達到規(guī)?；a(chǎn)，實現(xiàn)高度自動駕駛的智能汽車在特定環(huán)境下市場化應用。智能交通系統(tǒng)和智慧城市相關(guān)設(shè)施建設(shè)取得積極進展……”。由此可見，未來5年內(nèi)，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢將聚焦于“自動駕駛、智能交通”，5G車聯(lián)網(wǎng)將圍繞這兩大方向進行產(chǎn)業(yè)升級。

5G與車聯(lián)網(wǎng)的融合，首先推動了以乘用車出行服務和商用車營運管理為代表的傳統(tǒng)車載信息服務體驗的極大提升。5G的高帶寬和低時延能夠支撐高清視頻、AR、VR類應用在車內(nèi)的呈現(xiàn)，車載導航、娛樂、診斷救援、資訊、支付等應用的交互界面和表現(xiàn)形態(tài)隨之豐富。同時，5G網(wǎng)絡(luò)對邊緣計算（MEC）的原生支持，使得依賴交互算法的各類應用可以借助5G的算力網(wǎng)絡(luò)為用戶提供較好體驗，例如，對兩客一危車輛、網(wǎng)約車、出租車等營運車輛提供實時在線的5G高清視頻監(jiān)控+人工智能分析，為安全運營提供保障；對客運車輛和觀光車輛等，可提供5G直播、點播和VR/AR交互類游戲。這類廣域的5G車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，對運營商的通道服務需求往往聚焦在為不同性質(zhì)的業(yè)務定制多DNN通道、基于DNN的精細化內(nèi)容和流量計費支持、以及通過專線或MEC實現(xiàn)業(yè)務加速。

5G車聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的核心應用形態(tài)為車路協(xié)同，即《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》中提及的“人-車-路-云”系統(tǒng)協(xié)同。5G涉及的場景復雜多樣，包括道路基礎(chǔ)設(shè)施的全面聯(lián)網(wǎng)、交通樞紐的客流監(jiān)控、實時動態(tài)的全局化交通管理和路權(quán)分配、車端通過融合路側(cè)智能提升駕駛安全和通行效率等。這些應用場景的需求一般具有明確的區(qū)域化特征，其次對通信通道服務的要求各不相同，不同應用可能分別需要高密度連接、高帶寬連接、低時延高可靠的特性，某些場景下還需要網(wǎng)絡(luò)為路側(cè)和車端提供算力、存儲、決策、乃至人工智能等輔助能力。這些場景的計費和管理模式的復雜度和靈活度對運營商也提出了新的挑戰(zhàn)，運營商需要在5G基礎(chǔ)通信和連接管理能力之上，進行場景化的能力聚類與封裝，使得對未來車聯(lián)網(wǎng)通道的運營支撐能力能夠快速靈活地滿足客戶需求[1]。

5G對自動駕駛的支持，將優(yōu)先在相對封閉場景下實現(xiàn)?！丁笆奈濉毙畔⑼ㄐ判袠I(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出“優(yōu)化產(chǎn)業(yè)園區(qū)、港口、廠礦等場景5G覆蓋，推廣5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)建設(shè)”。當前，景區(qū)的低速觀光擺渡車、工業(yè)園區(qū)或港口礦區(qū)的作業(yè)車輛的自動駕駛、編隊行駛或遠程駕駛，對5G支持低時延高可靠無線接入、高算力輔助駕駛決策和高帶寬高穩(wěn)定的數(shù)據(jù)回傳的性能需求較高。同時，細分行業(yè)客戶對5G支持自動駕駛的數(shù)據(jù)安全性、網(wǎng)絡(luò)自服務能力存在更高的定制化需求，不僅要求運營商提供靈活定制的本地5G專網(wǎng)，還要求運營商能夠提供更多場景化的應用解決方案。

2 5G定制網(wǎng)的服務能力

5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)，是基于5G公網(wǎng)向行業(yè)用戶提供的能滿足其業(yè)務及安全需求的高質(zhì)量專用虛擬網(wǎng)絡(luò)，是為行業(yè)用戶提供差異化、可部分自主運營等網(wǎng)絡(luò)服務的核心載體。業(yè)界認為，5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)是服務行業(yè)的較優(yōu)的5G網(wǎng)絡(luò)模式[2]。

運營商在5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)的概念之上，又將計算、智能、應用等作為與網(wǎng)絡(luò)融合的一體化定制服務能力，規(guī)劃了獨具特色的5G定制網(wǎng)，具有“網(wǎng)定制、邊智能、云協(xié)同、應用隨選、服務保障”的特征?！熬W(wǎng)定制”針對行業(yè)客戶對5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、安全隔離等級要求、空口定制深度等差異化需求提供網(wǎng)絡(luò)方案?！斑呏悄堋卑葱铻榭蛻籼峁┚徒渴鸬倪吘壷悄芊眨峁?shù)據(jù)不出本地/園區(qū)的企業(yè)信息化邊緣基礎(chǔ)設(shè)施，如邊緣算力、邊緣AI、邊緣SaaS應用等?！霸茀f(xié)同”動態(tài)為客戶提供邊緣云與公有云協(xié)同、私有云與天翼云協(xié)同、多供應商公有云協(xié)同等多云靈活調(diào)度、統(tǒng)一管理服務?！皯秒S選”為客戶提供豐富的行業(yè)專屬服務和應用庫，支持客戶按需隨選、靈活組合、一站訂購?！胺毡Ｕ稀睘榭蛻籼峁┚W(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、運維、優(yōu)化、重保的定制化服務。

為了快速適配客戶需求，運營商5G定制網(wǎng)提供“致遠”“比鄰”“如翼”三類服務模式，分別面向廣域優(yōu)先型行業(yè)客戶、時延敏感型區(qū)域政企客戶及安全敏感型區(qū)域政企客戶，在此基礎(chǔ)上結(jié)合行業(yè)特征和客戶差異化需求進一步規(guī)劃細分，為客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級提供網(wǎng)邊云用服的全方位保障。

3 面向車聯(lián)網(wǎng)的5G定制網(wǎng)關(guān)鍵能力和差異化服務

3.1 5G“致遠”車聯(lián)網(wǎng)

5G定制網(wǎng)的致遠模式架構(gòu)如圖1所示。致遠模式面向廣域接入運營的前后裝車聯(lián)網(wǎng)客戶，其能力要素包括業(yè)務加速、業(yè)務隔離、多通道并發(fā)，以及與客戶需求場景匹配的差異化的網(wǎng)邊云應用定制服務。

圖1 致遠模式5G定制網(wǎng)架構(gòu)

業(yè)務加速旨在為車聯(lián)網(wǎng)客戶提供高峰值、高穩(wěn)定的帶寬保障。實現(xiàn)方式是通過QoS規(guī)則定制提供優(yōu)先調(diào)度、通過GBR參數(shù)定制提供保證比特速率的帶寬保障。其中，優(yōu)先加速型可提供上行100 Mbps，下行1 Gbps的峰值速率；帶寬保障型可根據(jù)客戶需求提供1～10 Mbps不等的穩(wěn)定上行速率。

業(yè)務隔離為客戶提供多維度、多層次的安全保障。通過切片、DNN定制來區(qū)分數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和路由隔離，通過高質(zhì)量的專線隔離保障用戶業(yè)務體驗?？墒褂?G切片專線產(chǎn)品，同時借助VPDN等安全組網(wǎng)能力和UPF分流加速能力，滿足客戶對業(yè)務不同的高可靠和安全性的訴求。

多通道并發(fā)為車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務實現(xiàn)對不同業(yè)務的管控計費。典型特征有：支持多達8路DNN并發(fā)通信，承載定向/非定向車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務；支持客戶自主啟停DNN，實現(xiàn)業(yè)務管控；支持按DNN統(tǒng)計流量，實現(xiàn)通道分離計費等；支持DNN流量統(tǒng)計，幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析。

對廣域接入的5G車聯(lián)網(wǎng)客戶，致遠模式還為其提供定制的網(wǎng)邊云服務，例如區(qū)域數(shù)據(jù)分流和MEC算力部署。區(qū)域數(shù)據(jù)分流的典型需求是通過運營商UPF實現(xiàn)車企車端智能駕駛數(shù)據(jù)在指定大區(qū)域或指定城市的本地匯聚、就近卸載至車企自建的邊緣云，運營商為該類業(yè)務需求所提供的核心能力包括區(qū)域UPF分流+專線服務+切片安全隔離+5QI保障，對端到端網(wǎng)絡(luò)傳輸時延指標要求在20 ms量級。MEC算力部署的典型需求是在區(qū)域數(shù)據(jù)分流的基礎(chǔ)上疊加分級MEC算力服務，例如車企租用運營商的MEC與云端服務器，部署自有應用，低時延高速處理車端智能駕駛數(shù)據(jù)。

運營商還為致遠模式的5G車聯(lián)網(wǎng)客戶提供行業(yè)專有應用的差異化定制服務，典型的包括OTA（在線升級）服務及保障能力、車聯(lián)網(wǎng)前裝實名認證應用。

近年來，隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提速，OTA已成為智能汽車必備能力。2021年9月《工業(yè)和信息化部關(guān)于加強車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全工作的通知》中指出“加強在線升級服務（OTA）安全和漏洞檢測評估”。車聯(lián)網(wǎng)客戶的OTA升級，具有終端數(shù)量多（可達百萬級）、并發(fā)量大、遍布全國、下載時限短、完整性及安全性要求極高的特點，非常適合于致遠模式的定制網(wǎng)服務。對自建OTA及TSP平臺的車聯(lián)網(wǎng)客戶，運營商可提供OTA定制化接口、OTA專用流量包、云網(wǎng)專線、CDN、QoS保障、安全加密、統(tǒng)計報告等軟件包下載服務。對未規(guī)劃自有OTA平臺的客戶，運營商可提供整體解決方案，包括OTA平臺、專屬流量、云網(wǎng)資源、下載和升級、OTA實施服務等。

車聯(lián)網(wǎng)前裝實名認證應用是運營商協(xié)助車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)響應政策監(jiān)管而推出的定制服務。2021年9月，工信部發(fā)布《工業(yè)和信息化部關(guān)于加強車聯(lián)網(wǎng)卡實名登記管理的通知》。運營商由此推出實名認證SaaS應用，可為車企提供實名認證平臺的代建代維、私有化部署、符合工信部1173及246號文要求的信息安全存儲，以及售前、售中、售后的認證管控場景化操作管理服務。

運營商還針對各類車輛監(jiān)控/管理需求，通過自研或生態(tài)合作，提供更多面向細分行業(yè)的應用解決方案，充實5G定制網(wǎng)“應用隨選、服務保障”方案庫。典型的如5G高清視頻監(jiān)控及平臺AI分析，提供遠程管理、實時監(jiān)控、高效調(diào)度和綜合分析等功能，實現(xiàn)車輛運行監(jiān)控和風險管控服務，可適用于貨車、客車及其他運營車輛的智能監(jiān)控升級。

3.2 5G“比鄰”車聯(lián)網(wǎng)

5G定制網(wǎng)的比鄰模式架構(gòu)如圖2所示。比鄰模式面向?qū)r延和數(shù)據(jù)安全敏感的生產(chǎn)園區(qū)、試車場、智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)的5G車聯(lián)網(wǎng)場景，能力要素包括無線按需增強、UPF和算力按需下沉、數(shù)據(jù)不出園等，以及與客戶需求場景匹配的差異化的網(wǎng)邊云用定制服務。

圖2 比鄰模式5G定制網(wǎng)架構(gòu)

無線按需增強的實現(xiàn)方式包括超級上行、專屬上行、多頻載波聚合等。超級上行通過雙工協(xié)同、高/低頻互補，提升5G上行帶寬，同時降低空口時延，顯著提升邊緣速率。專屬上行通過為車聯(lián)網(wǎng)客戶的專屬基站定制3.5G TDD系統(tǒng)的專屬幀結(jié)構(gòu)，大幅提升上行帶寬容量。多頻載波聚合典型實現(xiàn)如將電信3.5 GHz頻段載波（100 Mbps帶寬）和2.1 GHz頻段載波（20 Mbps帶寬）進行載波聚合，增加頻帶寬度，提升下行速率。

UPF按需下沉通過用戶面園區(qū)UPF本地部署，減少端到端時延。同時，通過MEC下沉算力，大帶寬消耗、時延敏感的計算工作在邊緣完成，提升效率[3]。

數(shù)據(jù)不出園是通過在運營商邊緣機房部署園區(qū)UPF網(wǎng)元，實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)客戶數(shù)據(jù)本地靈活卸載，或者直接將UPF網(wǎng)元部署于企業(yè)園區(qū)內(nèi)，達到數(shù)據(jù)不出園區(qū)，業(yè)務安全隔離。

比鄰模式下，車聯(lián)網(wǎng)客戶仍可最大化利用公網(wǎng)資源和服務，實現(xiàn)公/私網(wǎng)協(xié)同。簽約了定制網(wǎng)服務的車載終端，在園區(qū)內(nèi)可同時訪問公網(wǎng)和私網(wǎng)。同時，比鄰模式下提供的園區(qū)定制切片，通過不同切片為不同業(yè)務提供差異化的優(yōu)先級調(diào)度和安全維護，為高優(yōu)先級業(yè)務提供高等級資源調(diào)度和管道保障。比鄰模式針對客戶需求，在傳統(tǒng)電信級可靠性之上，提供多種可靠性增強方案。

比鄰模式還提供端到端的多重保護解決方案，進一步保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性。例如提供UPF設(shè)備主備保護，使得已附著到網(wǎng)絡(luò)的在線用戶，業(yè)務保持在線且不中斷；提供基站環(huán)路/主備雙鏈路保護模式，單點故障下業(yè)務保證不中斷；提供回傳到機房主備雙鏈路保障。

運營商為比鄰模式的5G車聯(lián)網(wǎng)客戶提供更多場景化的應用平臺定制服務。在《5G應用“揚帆”行動計劃（2021—2023年）》中指出“推廣C-V2X技術(shù)在園區(qū)、機場、港區(qū)、礦山等區(qū)域的創(chuàng)新應用。建立跨行業(yè)、跨區(qū)域互信互認的車聯(lián)網(wǎng)安全通信體系”。運營商為比鄰模式構(gòu)建的5G車聯(lián)網(wǎng)應用隨選和服務保障方案庫，V2X相關(guān)應用平臺和車聯(lián)網(wǎng)安全是重點方向。

典型應用一，基于MEC的車路協(xié)同設(shè)備運維管理平臺，其功能定位是對車路協(xié)同相關(guān)RSU、雷達、攝像頭等設(shè)備進行運維管理，部署場景包括各類開展智能駕駛通勤、作業(yè)、測試的園區(qū)、工廠、試車場項目，與比鄰模式結(jié)合，部署于下沉UPF+MEC上，確保車輛數(shù)據(jù)不出園區(qū)。

典型應用二，融合高精定位的車輛自動駕駛?cè)霂毂O(jiān)控管理系統(tǒng)，功能定位是為車輛自動駕駛行車入庫提供業(yè)務調(diào)度管理、高精度定位軌跡監(jiān)控、高清視頻監(jiān)控等服務，應用場景適用于車企生產(chǎn)制造園區(qū)，可與比鄰模式結(jié)合，部署于下沉UPF+MEC上，確保服務低時延及數(shù)據(jù)安全隔離。

典型應用三，遠程駕駛接管的端到端服務交付，包括坐席、駕駛艙控制軟硬件、業(yè)務相關(guān)軟件等，其功能定位是通過遠程駕駛艙在緊急狀態(tài)下遠程接管車輛，并駕駛車輛在受監(jiān)控狀態(tài)下按指定路線行駛，適用于作為對自動駕駛車輛的應急處置手段，與比鄰定制網(wǎng)的切片、專線、MEC等能力結(jié)合，確保低時延高可靠實現(xiàn)應急保障服務。

典型應用四，基于運營商卡應用認證系統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)證書下載安全通道。在車聯(lián)網(wǎng)終端未灌裝任何密鑰、未預先配置任何數(shù)字證書作為信任基礎(chǔ)的初始狀態(tài)下，終端可基于USIM卡中的根密鑰及GBA網(wǎng)絡(luò)安全能力與不同CA服務平臺對接，在終端與平臺之間建立起最為初始的安全關(guān)聯(lián)及安全通信通道，實現(xiàn)數(shù)字證書安全在線申請及下載。由于下載CA證書不需要其他證書來建立初始安全上下文，所以解除了CA之間的授權(quán)關(guān)系、互信關(guān)系和依賴性，有利于多個證書并行使用于不同業(yè)務消息簽名的情況，滿足未來車聯(lián)網(wǎng)多CA管理應用的需要。

此外，運營商還提供更多與比鄰模式結(jié)合的智能網(wǎng)聯(lián)與智慧交通的場景化解決方案。

3.3 5G“如翼”車聯(lián)網(wǎng)

如翼模式主要應用于對安全、性能、自管理要求苛刻的行業(yè)客戶，如礦山（礦山井下采礦、礦車無人駕駛）、港口（吊機遠控、自動集卡）、大型工廠等[4]。

圖3 如翼模式5G定制網(wǎng)架構(gòu)

如翼模式的能力要素是在比鄰模式的基礎(chǔ)上，通過為客戶建設(shè)專屬宏站、專屬室分、專屬5GC等實現(xiàn)高隱私高安全保障，確保超低延遲，園區(qū)內(nèi)無須重復部署光纖、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，專門面向園區(qū)生產(chǎn)線等業(yè)務需定制、安全要求高的場景。如翼模式具有高隔離、高帶寬、深度覆蓋的特征。

如翼模式所服務的客戶，對5G車聯(lián)網(wǎng)的應用方案具有更多的細分領(lǐng)域定制需求。運營商必須聯(lián)合行業(yè)合作伙伴，為每類細分領(lǐng)域的客戶提供專屬定制的應用解決方案。以港口為例，集裝箱碼頭、散貨碼頭、石化碼頭的需求即存在較大差異。集裝箱碼頭需要龍門吊遠程控制、AGV/IGV無人集卡、智能理貨、無線視頻監(jiān)控等應用；散貨碼頭需要裝船機/斗輪機遠程控制、無線視頻監(jiān)控、外部及內(nèi)部運輸車輛5G設(shè)備定位等應用；石化碼頭需要設(shè)備遠程監(jiān)控、無線視頻監(jiān)控、危化品環(huán)境監(jiān)測、無人自動巡檢等應用。運營商要建設(shè)如翼模式下的5G車聯(lián)網(wǎng)應用隨選和服務保障方案庫，還需要大力推動5G在細分領(lǐng)域的應用生態(tài)。

4 結(jié)束語

5G行業(yè)應用還處于規(guī)模增長前的導入期。種種數(shù)據(jù)顯示，車聯(lián)網(wǎng)將是5G率先爆發(fā)規(guī)模應用的領(lǐng)域。運營商還需要持續(xù)提升5G定制網(wǎng)的“網(wǎng)邊云”能力，同時堅持開放合作，完善生態(tài)布局，聯(lián)合龍頭企業(yè)及合作伙伴打造5G車聯(lián)網(wǎng)應用標桿，充實完善5G定制車聯(lián)網(wǎng)的整體產(chǎn)品方案及服務能力，推動產(chǎn)業(yè)鏈成熟，使得5G定制車聯(lián)網(wǎng)在各細分行業(yè)領(lǐng)域規(guī)模落地，為客戶提供網(wǎng)絡(luò)定制、平臺定制和應用定制的一體化融合定制服務，支撐車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。