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高新興科技集團股份有限公司倪泓鑫，吳冬升

1　引言

智能網聯汽車與車路協同已經成為全球核心戰略，我國也將智能網聯汽車提升到國家戰略的高度，從戰略規劃、技術路徑和體系建設等多個層面出臺政策引領行業發展。國家發改委、工信部、交通運輸部、公安部、國標委等多個部門聯合編制和頒發了《智能網聯汽車創新發展戰略》《車聯網（智能網聯汽車）產業發展行動計劃》《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聯汽車技術創新體系、先進完備的智能網聯汽車路網設施體系、全面高效的智能網聯汽車信息安全體系等作為國家戰略任務。邊緣計算作為智慧交通與智能網聯的新型基礎設施建設重點之一，具有低時延、高算力等特點，支持實現全天候全時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、置信度較低等問題，從而支撐輔助駕駛、自動駕駛以及交通管控、城市管理等應用場景。

邊緣計算在車聯網領域存在三大技術發展趨勢：邊緣計算與V2X通信融合發展、邊緣計算與云控平臺協同應用、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聯系統中的重要組成部分，其中傳統路側通信單元主要實現V2X通信，承擔路與車、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、實時感知交通態勢及V2X業務計算。這兩個獨立的設備共同承擔了智能網聯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、算力資源浪費等問題。并且，隨著車路協同應用的深入，路側不再局限于給車輛提供道路感知信息，還要為車輛駕駛提供決策和控制服務，通信中要有計算，計算中要有通信。

因此，實現邊緣計算與V2X通信融合是車聯網邊緣計算的關鍵技術趨勢之一，其一體化設計要求主要包括以下三點：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境需面臨惡劣的環境條件，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，并同時滿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，包括車輛位置、速度、行駛方向等信息，邊緣計算節點需要具備強大的數據處理和存儲能力來處理這些信息。邊緣計算與V2X通信融合后需實時處理這些數據并臨時存儲，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。對于智能網聯汽車和V2X通信而言，低延遲是確保行車安全的關鍵。邊緣計算與V2X通信融合后減少了車路云系統中不同設備的傳輸鏈路，顯著降低了數據在路側系統側傳輸過程中的延遲。

2.2 邊緣計算與V2X通信融合在車路云一體化架構中的應用

車路云一體化指的是通過新一代信息與通信技術將人、車、路、云的物理空間、信息空間融合為一體，基于系統協同感知、決策與控制，實現智能網聯汽車交通系統安全、節能、舒適及高效運行的信息物理系統^[1]。邊緣計算與V2X通信融合使得車路云一體化架構的算力資源更加靈活且可動態分配。在高算力需求情況下，如交通高峰時段或突發事件發生時，系統可以自動調整算力資源和網絡帶寬分配，優先保障關鍵任務的執行，如緊急車輛的導航和事故信息的快速傳播。這種動態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通信融合為實現多級決策支持提供了技術基礎。分層決策機制使得系統既能快速響應實時事件，又能進行長期規劃和優化，其主要分為兩方面：一方面，邊緣計算節點可以處理實時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行復雜的分析任務，如交通模式預測和路網優化策略等。

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延和隱私數據泄露的風險，并且通過采用加密通信、匿名化處理和訪問控制策略，系統可以進一步保護數據安全和用戶隱私。邊緣計算通過V2X通信融合與云端服務器可形成算力網絡，結合多元化的車聯網應用，實現算力資源的感知與度量、集中與分布協同控制、計算和網絡的聯合部署優化等，以提供算力服務的方式助力車聯網應用的快速部署與高效運行。

3　邊緣計算與云控平臺協同應用

3.1　邊緣計算與云控平臺的協同聯動

邊緣計算與云控平臺的協同聯動能夠實現更高效的負載均衡和資源優化，根據車聯網業務要求實現對不同數據的高效處理，因此也對整個系統提出了更多要求。其一是接口標準化與協議一致性，為了實現邊緣計算與云控平臺之間的無縫協同，需要確保雙方采用標準化的接口和協議。這包括數據格式、通信協議以及安全標準的統一，以保證數據可以在邊緣節點和云平臺之間自由流動，且不會因格式不匹配或協議差異導致數據丟失或延遲。其二是實時性與同步機制，邊緣計算需實時處理來自車輛和路側設備的數據，并將重要信息及時上報給云控平臺，同時接收來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序正確性的同步策略。其三是動態資源管理，云控平臺和邊緣計算均可動態地調整資源分配，包括算力資源、存儲資源以及網絡帶寬的動態管理，以應對不同場景下的需求變化。

3.2　邊緣計算與云控平臺協同的應用分析

邊緣計算與云控平臺的協同可以實現高效實時的數據處理與決策，同時通過云端的轉發使得車輛和路側設施能夠在數據生成地點進行實時處理，大幅減少了數據傳輸時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，云控平臺結合車路云一體化系統的數據進行需消耗高算力的業務計算，得出更完善且全面的決策數據，并轉發給其他邊緣側，從而實現協同應用。

邊緣計算與云控平臺的協同應用主要滿足智能網聯汽車、交通管控部門的業務需求，包括增強行車安全類應用、提升行車效率類應用、節能類應用、提升交通運行性能類應用、車輛與交通大數據相關應用等。根據T/CSAE 53-2020、T/CSAE 157-2020等應用標準定義，業務應用需要邊緣計算及云控平臺協同分析，主要分為幾類。其中如協作式變道、協作式車輛匯入、協作式交叉路口通行、動態車道管理、協作式優先車輛通行等業務應用需要邊緣計算進行決策計算，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務應用需要邊緣計算提供路側數據，云控平臺結合車端數據進行決策計算。

4　邊緣計算與5G-A一體化拓展

4.1　提高帶寬與網絡性能

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）會議上正式將5G演進的名稱確定為5G-Advanced（5G-A），標志著全球5G技術和標準發展進入新階段。在5G-A網絡進一步深入車聯網行業應用之后，邊緣計算和5G-A在車聯網的一體化拓展方案將提供高品質算網協同的移動聯接及數據處理能力。邊緣計算與5G-A一體化拓展具體有三個特點：提高帶寬與網絡性能、網絡切片與應用協同、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絡連接，這對于實時數據處理和傳輸至關重要。在車聯網全息路口的應用中，大量來自攝像頭、傳感器和車輛的數據需要實時處理和分析，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時決策和響應能力。

4.2　網絡切片與應用協同

網絡切片是提供特定網絡能力的、端到端的邏輯專用網絡。結合網絡切片的幾個特性，可以將網絡切片擴展理解為：在同一個物理網絡上構建端到端、按需定制和隔離的邏輯網絡，提供不同的功能、性能、成本、連接關系的組合，支持獨立運維，為不同的業務和用戶群提供差異化的網絡服務。

5G-A的網絡切片技術允許為不同的服務和應用創建獨立的網絡片段，每個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鍵應用任務分配高優先級的網絡資源，如緊急車輛通行優先、協作式變道、自動駕駛實時引導等。其通過提供更智能的網絡資源和更可靠的安全隔離，實現各類車聯網應用服務的極致性能和較好的用戶體驗。

4.3　實現通感算一體化

通感算一體化是指網絡同時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絡內的各網元設備通過通感算軟硬件資源的協同與共享，實現多維感知、協作通信、智能計算功能的深度融合、互惠增強，進而使網絡具備新型閉環信息流智能交互與處理及廣域智能協作的能力，為5G-A、6G的智慧城市、智慧交通、智能家居等典型應用場景提供了支持^[2]。

5G-A的通感融合共生可結合邊緣計算進行一體化空口和硬件設計，實現5G-A及感知、決策和控制等功能于一體，滿足道路監管、自動駕駛、高清地圖構建等業務。

5　結束語

邊緣計算作為車聯網領域中不可或缺的組成部分，具有高可靠、低時延等特點，是實現車路協同自動駕駛、賦能低碳高效出行的核心設備。當前我國處于新能源汽車與交通產業變革的關鍵時期，邊緣計算作為重點基礎設施之一，需在V2X通信、異構計算、5G-A及應用場景深度融合等方面持續創新引領，提高我國智能網聯汽車產業國際競爭力，助力建設汽車與交通強國，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。

作者簡介：

倪泓鑫（1995-），男，現任廣州高新興網聯科技有限公司產品規劃部經理，主要從事車路協同產品規劃、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，國家級企業技術中心（高新興）副主任，主要從事5G、車聯網、物聯網、大數據、人工智能、數字化轉型等方面的研究。

參考文獻：

[1]中國電動汽車百人會.智慧城市基礎設施與智能網聯汽車協同發展年度研究報告[R].2022.

[2]陳山枝.蜂窩車聯網(C-V2X)及其賦能智能網聯汽車發展的辯思與建議[J].電信科學,2022.

摘自《自動化博覽》2024年第二期暨《邊緣計算2024專輯》