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《基于5G/LTE-V2X的网联自动汽车系统:协同、通信、安全与隐私》

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今天下午跟大家汇报的主题主要是有以下四个方面,第一个就是关于网联自动驾驶,那么大家应该都看过这个视频,这个视频筛在去年10月份特斯拉公布的一个视频,给出来的他们的现有的新车具有自动驾驶的功能,这个功能大家比较熟悉的节是我们看到的有多少超声波、雷达、摄象头,这都是我们常见的自动驾驶里面的一些功能,他达到什么样的效果呢,给出来的就是360度的视角和最大识别距离250米。那么我们现在希望提出的问题是如果有更多的V2V的通信的形式,是不是我们能看得更远,知道更多,有更好的视角。当然有了这些视角我们通过一定的算法可以更好的达到无人驾驶的习惯。我们的结论对于网联自动驾驶来说是这种自主驾驶和网联联合应用的结果,也是未来汽车形态发展的最终方向 。

第二种就是现在大家可能看到不太多的但也是非常流行的协作式的自适应的系统协同的,把多余一辆车这种情况下这种我们需要车车之间很好的形态,这个图片里面,我们说的车队的形态对于下面的这辆车,他怎么能够加入到这个车队里面去?是需要我们的车车通讯的形态去加入的。那么最上面的这辆是通过我们一些专业的司机,可以让他怎样去开车,我们上到高速公路可以把车队的驾驶权让给它,当然存在到一个路口,可以通过什么样的方式切出去,对于下一量辆车怎么连接进来的,这一系列的问题都需要车车通信的方式给我们带来更好的方法。第三个就是我们看到的网联的电动汽车,大家知道在北京2020年开冬奥会,我们要进行一个更干净,很多的电动汽车现在买了之后,对于车主之后最大的痛点来自于什么时候去充电以及这个充电桩,到了那个地方,发现都被别人用了,所以我们在充电桩和电动汽车之间有相对好的网络的形态,这种网络形态也可以帮助电动汽车更好的去服务大家,所以我们称之为协同式的网联电动汽车。

综上所述,如果我们说需要车来服务于车和自动交通,至少包含以下的几种形态,一就是我们所说的车车通信,一个称之为车路,第三称之为车人。首先我们看大家比较熟悉的(英)的通信,开车的人很多用到的自动导航的系统有一个IBX的服务,第二种形态就是我们在路边的时候通过机站或者是我们在道路上面驾驶的一些通信的形式。第三就是车车之间发生一些信标的信息,把这个信息发给周边的车辆,人也是一个重要的道路参与方,并且是相对弱势的道路参与方,交通的参与方,怎么把车和人之间的通信通过我们的通信的方式更好的保护行人的安全。

上面我们提到的对于网联自动驾驶来说,如果有了通信的方式可以帮助汽车更好的实现一系列的通行以及以及安全的形式,有哪些形态,第一种从上世纪90年代从美国基于WIFI形式的开出是CAV,还有基于LTE的V2X。这里面定义为车联网的形态,这个词出来好几年了,这个词不是太热火的,我觉得一个原因就是网是比较希望把车连进来的,但是车是不太喜欢通过网络联系起来的,所以我称之为网链,这个网是一头热,车不是太热。所以我们现在有一系列的通讯标准支持,这种单链的形态在一定情况下恐怕还是存在的。这是我们现在看到的如果分成四代的话,对于通信支持车或者是智能交通的形态,第一代就是大家已经看到过的在我们的道路边上立着的那些交通的显示屏有静态的,也有动态的,那些动态的都是通过网络支持的。第二代现在我们也看到过,比如说车场前装像北汽的纯电动车都有这种形态,以及驾驶员用的百度、高德的APP,这都是我们看到的网络连接车的形体,第三种就是比较熟悉的IT-V,路线在于标准的制订,应用的示范,用哪个标准,它的标准的效果怎么样还没有共识,对于现在的学术界我们现在还是讨论的第四个阶段,也就是新的技术面向于纯无人驾驶的甚至如果我们达到一种三无的形态,哪三无,无人驾驶,道路上没有红绿灯,没有行人伤亡,或者是无人伤亡,如果整个的智能交通的形态因为通信的帮助达到这样三无的形态我们觉得通信可能就确实帮了一点智能交通和汽车行业的忙。

我们说了很多,说通信确实能够帮汽车的忙,但是这种通信对于车车或者是车路、车人之间的通信形态,对于通信的要求实际上是非常高的,我们列出来了几个,比如说通信的频率、通信的传输频率、低时延,高可靠性,等等。这种车车之间的通信和传统的移动互联通信是不一样的,我们传统的移动互联通信是事先确知主叫方和被叫放,而我们车车不知道这个信息应该发送谁,他们采用广播的形态,用于这种一对多的形态,他的接受对象是未知的。第二个可以在一定的地理区域之内,要去进行传播,而这种基于一定地理区域之内的通信方式,也是我们传统的无线通信所不具备的。第三个可靠性要求极高,时延要求极低,大家打电话说打不通,打不通等会儿,看不了微信等会儿,但是用到通信里面,车车通信里面,就不能等会儿,这就麻烦了,肯定运营商这个通信不可达的后果那我承担不了,你们承担。如果我们像我们所声称那样对3G、4G甚至5G,说5G有一毫秒,一毫秒的反映端对端的时延,如果一个车以60公里每小时开的话,一毫秒意味着什么,意味着只移动了1.6厘米,如果这个车1.6厘米理论上就可以保证车通过通讯的形式使得车作出及时的反映,如果我们不考虑车能够刹,两个车安全距离可能就只有一米以下,在座的诸位谁还敢开这种车,就基本上剥夺了人开车的权利了,就只能让机器去开了。所以对LTEV2X的参数现在在标准当中,针对他的速度,驾驶速度,距离,时延和可靠性都有具体的定义,也定义了不同的场景做实现,包括郊区高超音速等等。讨论两个,一个是我们比较关注的,就是LTE的,基于11P的系列,第二个就是我们最近两年实现出来了LTE的V2X,如果是基于80111P系列,从上个世纪90年代开始讨论,到2008年比较完整,最近也有一些小修改,这些标准的制订应该是比较完整的,而且在美国甚至在部分的欧洲国家实验也是比较多的,去年的11月份,高通花了300多亿的美元去收购(公司)半导体,主要是在我们无线上面针对11P的收购,这是在半导体行业最大的一笔并购。对于LTE的V2X,这是相对来说比较新的标准结构,据我所知也是在上个月,2017年的3月份正式把V2V的标准制订起来,那么这个LTE的V2X相对于我们看到的11P的那种通信机制来说,采用了半分布式和半集中式的控制形态,在控制上会比V2X好。以及对中国来说,V2X也是一个很好的弯道超车或者是换道超车的方式,我们在LTE的芯片有一定的优势,如果我们在V2X的芯片有能够和标准几乎推出来的话,用同一块芯片用在车上,可能对于我们的产业是有一个比较 好的优势,很多公司也在进行LTEV2X的测试。

如果有了网络通信,有了较好了网络通信,对于网络通信来说,给车带来很多的优势和好处,也必然会带来我们所有的驾驶人员甚至是行车人员需要考虑的安全和隐私问题。有什么特别的安全和隐私问题?考验或者是我们认为这比较困难的,对于这个V2X来是,它和一般的通信形态所不同的是,它是三个要求在交织的,一个就是我们所说的安全隐私问题,第二个就是我们看到的业务质量问题,刚才我们讨论过安全不可达,及严重等等。还有一个可追踪性,换句话说,对于一般的通信形态,运营商是没有办法做追踪的,但是对于V2X的通信形态,因为涉到了我们智能交通的这些环境,以及相关的政策管理等等,是不是要要求发消息的这个驾驶或者是说这个无人驾驶的汽车不能事后又否认这个消息不是我发的,我需要有一定的手段去做追溯。

讨论到攻击,现在大家都在用智能手机,以及在互联网买东西,这些形态里面都会存在这样或那样的安全攻击事件。我们猜想,如果我们的车上面都安装了相关的通讯能力和通讯设备的话,我们在互联网上,移动互联网上,面临到的所有已经发生过的安全攻击事件都是会发生的,可能还有一些特别的,比如说看到一个熊孩子,搞到一个设备在道路边上不停的发说这里堵了,使得整道路因为无人驾驶的原因因为这个错误的消息,而发生了拥挤。我们可不可以把现有的互联网甚至移动互联网上面的一些保护安全、保护隐私的方法直接搬到我们网联汽车的形态里面看呢?我们现在的分析恐怕还是不太行,比如说我们现在加密的手段特别是我们对于低时延的要求下,这种加密的方法可能还是不可以的。所以在这个方面讨论两个在实验室做的课题,第一个就是称之为基于视频传输和阅后即焚的网联汽车安全机制,我们一开始讨论特斯拉的时候,一个车上个摄象头,如果我们通过通信的方式把周边车的视频发到中间的这个零号车里面,它就可以达到视频传输和整合的方式,使得我们这个零号车有更大的视频观看区域,可以达到更好的对周边环境的理解。第二个我们参考现在看到的(英),阅后即焚,这些视频是为了车在道路上正常行驶,这些视频不应该作为他到了目的地之后再去用作别的用处,所以这些视频应该在离开了相应的区域之后就要马上销毁掉,所以这种形态可以在一定程度上提高安全性和保护隐私。以及现在看到的很多的形态,很多的网联汽车对于命名、密码形式采用中心的形态,去年开始区块链技术的在很多的行业里面有很多的讨论,我们也在看如果在网联汽车的形态下,是不是有一种非去中心化的加密和保护隐私的方式,这是我们所说的安全和机制。

最后,跟大家简单汇报一下实验室的研究成果,我们是从2008年,2009年开始做ARP从实验室的环境跟着标准区做测试床,看着ARP的测试形态,看着他的测试效果,通过这个我们也参加国内和国际上一系列的比赛,发表了一系列的文章。到目前为止我们现在做到第三代,这个第三代我们把(英)和LTEV2X这些一定程度的整合能够完成更好的效果,我们在第二个张片子里面看到一个车队的形态,我们把这种视觉深度学习和车队的形态整合在一起,可以讨论一个基于视觉深度学习和车车通信的车队的自信(音)系统,把一辆车里面的智能分割在整个车队不同的车上面自信的自信(音)的学习和理解。