高新興科技集團股份有限公司倪泓鑫，吳冬升

1　引言

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)與車(chē)路協(xié)同已經(jīng)成為全球核心戰略，我國也將智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)提升到國家戰略的高度，從戰略規劃、技術(shù)路徑和體系建設等多個(gè)層面出臺政策引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。國家發(fā)改委、工信部、交通運輸部、公安部、國標委等多個(gè)部門(mén)聯(lián)合編制和頒發(fā)了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)創(chuàng )新發(fā)展戰略》《車(chē)聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃》《交通強國建設綱要》等一系列頂層設計文件，將構建自主可控的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)創(chuàng )新體系、先進(jìn)完備的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)路網(wǎng)設施體系、全面高效的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)信息安全體系等作為國家戰略任務(wù)。邊緣計算作為智慧交通與智能網(wǎng)聯(lián)的新型基礎設施建設重點(diǎn)之一，具有低時(shí)延、高算力等特點(diǎn)，支持實(shí)現全天候全時(shí)空全維度的信息感知，能夠有效解決傳統基礎設施存在的感知數據單一、置信度較低等問(wèn)題，從而支撐輔助駕駛、自動(dòng)駕駛以及交通管控、城市管理等應用場(chǎng)景。

邊緣計算在車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域存在三大技術(shù)發(fā)展趨勢：邊緣計算與V2X通信融合發(fā)展、邊緣計算與云控平臺協(xié)同應用、邊緣計算與5G-A一體化拓展。

2　邊緣計算與V2X通信融合發(fā)展

2.1 邊緣計算與V2X通信融合一體化設計

邊緣計算、路側V2X（Vehicle to Everything，V2X）通信單元是智慧交通與智能網(wǎng)聯(lián)系統中的重要組成部分，其中傳統路側通信單元主要實(shí)現V2X通信，承擔路與車(chē)、路與云間的通信和數據交互；傳統路側邊緣計算負責感知計算和融合、實(shí)時(shí)感知交通態(tài)勢及V2X業(yè)務(wù)計算。這兩個(gè)獨立的設備共同承擔了智能網(wǎng)聯(lián)路側系統的重要角色，但分離式的方案也存在成本高、連接不方便、算力資源浪費等問(wèn)題。并且，隨著(zhù)車(chē)路協(xié)同應用的深入，路側不再局限于給車(chē)輛提供道路感知信息，還要為車(chē)輛駕駛提供決策和控制服務(wù)，通信中要有計算，計算中要有通信。

因此，實(shí)現邊緣計算與V2X通信融合是車(chē)聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的關(guān)鍵技術(shù)趨勢之一，其一體化設計要求主要包括以下三點(diǎn)：其一是硬件高可靠性與可維護性。邊緣計算直接部署在路側環(huán)境需面臨惡劣的環(huán)境條件，如高溫、低溫、濕度變化等，因此需要考慮到硬件的耐用性和可靠性，并同時(shí)滿(mǎn)足通信計算一體化的需求。其二是數據處理與存儲能力。路側V2X通信單元生成和接收大量數據，包括車(chē)輛位置、速度、行駛方向等信息，邊緣計算節點(diǎn)需要具備強大的數據處理和存儲能力來(lái)處理這些信息。邊緣計算與V2X通信融合后需實(shí)時(shí)處理這些數據并臨時(shí)存儲，以支持后續的數據分析和挖掘。因此，一體化設計需要包括高性能的計算硬件和足夠的存儲空間，以及高效的數據處理算法。其三是低延遲通信。對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和V2X通信而言，低延遲是確保行車(chē)安全的關(guān)鍵。邊緣計算與V2X通信融合后減少了車(chē)路云系統中不同設備的傳輸鏈路，顯著(zhù)降低了數據在路側系統側傳輸過(guò)程中的延遲。

2.2 邊緣計算與V2X通信融合在車(chē)路云一體化架構中的應用

車(chē)路云一體化指的是通過(guò)新一代信息與通信技術(shù)將人、車(chē)、路、云的物理空間、信息空間融合為一體，基于系統協(xié)同感知、決策與控制，實(shí)現智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)交通系統安全、節能、舒適及高效運行的信息物理系統^[1]。邊緣計算與V2X通信融合使得車(chē)路云一體化架構的算力資源更加靈活且可動(dòng)態(tài)分配。在高算力需求情況下，如交通高峰時(shí)段或突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，系統可以自動(dòng)調整算力資源和網(wǎng)絡(luò )帶寬分配，優(yōu)先保障關(guān)鍵任務(wù)的執行，如緊急車(chē)輛的導航和事故信息的快速傳播。這種動(dòng)態(tài)調整確保了系統的高效運行和快速響應能力。

邊緣計算與V2X通信融合為實(shí)現多級決策支持提供了技術(shù)基礎。分層決策機制使得系統既能快速響應實(shí)時(shí)事件，又能進(jìn)行長(cháng)期規劃和優(yōu)化，其主要分為兩方面：一方面，邊緣計算節點(diǎn)可以處理實(shí)時(shí)數據并執行快速決策，如交通流控制和事故預防措施等。另一方面，云端可以利用其更強大的計算能力進(jìn)行復雜的分析任務(wù)，如交通模式預測和路網(wǎng)優(yōu)化策略等。

此外，邊緣計算與V2X通信融合在一體化設備中處理數據，可降低感知數據的傳輸時(shí)延和隱私數據泄露的風(fēng)險，并且通過(guò)采用加密通信、匿名化處理和訪(fǎng)問(wèn)控制策略，系統可以進(jìn)一步保護數據安全和用戶(hù)隱私。邊緣計算通過(guò)V2X通信融合與云端服務(wù)器可形成算力網(wǎng)絡(luò )，結合多元化的車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用，實(shí)現算力資源的感知與度量、集中與分布協(xié)同控制、計算和網(wǎng)絡(luò )的聯(lián)合部署優(yōu)化等，以提供算力服務(wù)的方式助力車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的快速部署與高效運行。

3　邊緣計算與云控平臺協(xié)同應用

3.1　邊緣計算與云控平臺的協(xié)同聯(lián)動(dòng)

邊緣計算與云控平臺的協(xié)同聯(lián)動(dòng)能夠實(shí)現更高效的負載均衡和資源優(yōu)化，根據車(chē)聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)要求實(shí)現對不同數據的高效處理，因此也對整個(gè)系統提出了更多要求。其一是接口標準化與協(xié)議一致性，為了實(shí)現邊緣計算與云控平臺之間的無(wú)縫協(xié)同，需要確保雙方采用標準化的接口和協(xié)議。這包括數據格式、通信協(xié)議以及安全標準的統一，以保證數據可以在邊緣節點(diǎn)和云平臺之間自由流動(dòng)，且不會(huì )因格式不匹配或協(xié)議差異導致數據丟失或延遲。其二是實(shí)時(shí)性與同步機制，邊緣計算需實(shí)時(shí)處理來(lái)自車(chē)輛和路側設備的數據，并將重要信息及時(shí)上報給云控平臺，同時(shí)接收來(lái)自云端的策略更新和指令。這要求系統具備快速的數據處理能力和低延遲的通信機制，以及確保數據一致性和時(shí)序正確性的同步策略。其三是動(dòng)態(tài)資源管理，云控平臺和邊緣計算均可動(dòng)態(tài)地調整資源分配，包括算力資源、存儲資源以及網(wǎng)絡(luò )帶寬的動(dòng)態(tài)管理，以應對不同場(chǎng)景下的需求變化。

3.2　邊緣計算與云控平臺協(xié)同的應用分析

邊緣計算與云控平臺的協(xié)同可以實(shí)現高效實(shí)時(shí)的數據處理與決策，同時(shí)通過(guò)云端的轉發(fā)使得車(chē)輛和路側設施能夠在數據生成地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，大幅減少了數據傳輸時(shí)間并提高了決策速度。邊緣計算只負責原始數據的處理，轉化為結構化數據后傳輸給云控平臺，云控平臺結合車(chē)路云一體化系統的數據進(jìn)行需消耗高算力的業(yè)務(wù)計算，得出更完善且全面的決策數據，并轉發(fā)給其他邊緣側，從而實(shí)現協(xié)同應用。

邊緣計算與云控平臺的協(xié)同應用主要滿(mǎn)足智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、交通管控部門(mén)的業(yè)務(wù)需求，包括增強行車(chē)安全類(lèi)應用、提升行車(chē)效率類(lèi)應用、節能類(lèi)應用、提升交通運行性能類(lèi)應用、車(chē)輛與交通大數據相關(guān)應用等。根據T/CSAE 53-2020、T/CSAE 157-2020等應用標準定義，業(yè)務(wù)應用需要邊緣計算及云控平臺協(xié)同分析，主要分為幾類(lèi)。其中如協(xié)作式變道、協(xié)作式車(chē)輛匯入、協(xié)作式交叉路口通行、動(dòng)態(tài)車(chē)道管理、協(xié)作式優(yōu)先車(chē)輛通行等業(yè)務(wù)應用需要邊緣計算進(jìn)行決策計算，并將決策結果提供給云控平臺，如基于路側輔助的交叉路口碰撞、基于路側輔助的左轉輔助等業(yè)務(wù)應用需要邊緣計算提供路側數據，云控平臺結合車(chē)端數據進(jìn)行決策計算。

4　邊緣計算與5G-A一體化拓展

4.1　提高帶寬與網(wǎng)絡(luò )性能

2021年4月27日，3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）在第46次PCG（Project Cooperation Group，項目合作組）會(huì )議上正式將5G演進(jìn)的名稱(chēng)確定為5G-Advanced（5G-A），標志著(zhù)全球5G技術(shù)和標準發(fā)展進(jìn)入新階段。在5G-A網(wǎng)絡(luò )進(jìn)一步深入車(chē)聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用之后，邊緣計算和5G-A在車(chē)聯(lián)網(wǎng)的一體化拓展方案將提供高品質(zhì)算網(wǎng)協(xié)同的移動(dòng)聯(lián)接及數據處理能力。邊緣計算與5G-A一體化拓展具體有三個(gè)特點(diǎn)：提高帶寬與網(wǎng)絡(luò )性能、網(wǎng)絡(luò )切片與應用協(xié)同、通感算一體化。

5G-A為邊緣計算提供了前所未有的高帶寬和低延遲網(wǎng)絡(luò )連接，這對于實(shí)時(shí)數據處理和傳輸至關(guān)重要。在車(chē)聯(lián)網(wǎng)全息路口的應用中，大量來(lái)自攝像頭、傳感器和車(chē)輛的數據需要實(shí)時(shí)處理和分析，5G-A的高帶寬確保了數據可以快速從邊緣計算上傳至云端，且超低的延遲可以保證實(shí)時(shí)決策和響應能力。

4.2　網(wǎng)絡(luò )切片與應用協(xié)同

網(wǎng)絡(luò )切片是提供特定網(wǎng)絡(luò )能力的、端到端的邏輯專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。結合網(wǎng)絡(luò )切片的幾個(gè)特性，可以將網(wǎng)絡(luò )切片擴展理解為：在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò )上構建端到端、按需定制和隔離的邏輯網(wǎng)絡(luò )，提供不同的功能、性能、成本、連接關(guān)系的組合，支持獨立運維，為不同的業(yè)務(wù)和用戶(hù)群提供差異化的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。

5G-A的網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)允許為不同的服務(wù)和應用創(chuàng )建獨立的網(wǎng)絡(luò )片段，每個(gè)片段都有自己的帶寬和延遲特性。因此，5G-A可以為邊緣計算的關(guān)鍵應用任務(wù)分配高優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò )資源，如緊急車(chē)輛通行優(yōu)先、協(xié)作式變道、自動(dòng)駕駛實(shí)時(shí)引導等。其通過(guò)提供更智能的網(wǎng)絡(luò )資源和更可靠的安全隔離，實(shí)現各類(lèi)車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)的極致性能和較好的用戶(hù)體驗。

4.3　實(shí)現通感算一體化

通感算一體化是指網(wǎng)絡(luò )同時(shí)具備物理空間和數字空間感知、泛在智能通信與計算能力。具備通感算一體的網(wǎng)絡(luò )內的各網(wǎng)元設備通過(guò)通感算軟硬件資源的協(xié)同與共享，實(shí)現多維感知、協(xié)作通信、智能計算功能的深度融合、互惠增強，進(jìn)而使網(wǎng)絡(luò )具備新型閉環(huán)信息流智能交互與處理及廣域智能協(xié)作的能力，為5G-A、6G的智慧城市、智慧交通、智能家居等典型應用場(chǎng)景提供了支持^[2]。

5G-A的通感融合共生可結合邊緣計算進(jìn)行一體化空口和硬件設計，實(shí)現5G-A及感知、決策和控制等功能于一體，滿(mǎn)足道路監管、自動(dòng)駕駛、高清地圖構建等業(yè)務(wù)。

5　結束語(yǔ)

邊緣計算作為車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中不可或缺的組成部分，具有高可靠、低時(shí)延等特點(diǎn)，是實(shí)現車(chē)路協(xié)同自動(dòng)駕駛、賦能低碳高效出行的核心設備。當前我國處于新能源汽車(chē)與交通產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵時(shí)期，邊緣計算作為重點(diǎn)基礎設施之一，需在V2X通信、異構計算、5G-A及應用場(chǎng)景深度融合等方面持續創(chuàng )新引領(lǐng)，提高我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)國際競爭力，助力建設汽車(chē)與交通強國，滿(mǎn)足人們對于安全出行、高效出行以及綠色出行的美好愿望。

作者簡(jiǎn)介：

倪泓鑫（1995-），男，現任廣州高新興網(wǎng)聯(lián)科技有限公司產(chǎn)品規劃部經(jīng)理，主要從事車(chē)路協(xié)同產(chǎn)品規劃、邊緣計算等方面的研究。

吳冬升（1975-），男，博士，現任高新興科技集團股份有限公司高級副總裁，國家級企業(yè)技術(shù)中心（高新興）副主任，主要從事5G、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、數字化轉型等方面的研究。

參考文獻：

[1]中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì ).智慧城市基礎設施與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)協(xié)同發(fā)展年度研究報告[R].2022.

[2]陳山枝.蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)及其賦能智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展的辯思與建議[J].電信科學(xué),2022.

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年第二期暨《邊緣計算2024專(zhuān)輯》