0 引言

    車聯網業務在國內發展近十年，伴隨著蜂窩網從2G到4G的進化，經歷了以在線語音導航為主的呼叫中心服務、到導航診斷和救援為主的基礎車載信息服務、再到豐富的交通出行輔助與車載信息娛樂增值服務的階段演進。以車企及車聯網服務商為代表的車聯網通道客戶對運營商提供的通道服務也在逐步提升需求，2G時代要求復雜生命周期管理和靈活計費；3G時代要求精準的達量斷網、連接診斷、通道安全、個性化的API定制；4G時代要求多APN并發和安全隔離、更精準的內容計費、更高效的全生命周期連接管理等^[1]。5G為車、路、環境之間的高效協同提供通信基礎，MEC和切片等關鍵技術將促使運營商的車聯網通道服務從類型化管理轉向更為精細、開放和智能的場景化定制，同時也在流量經營之外開拓出新的商業模式。

1 傳統車聯網通道服務運營支撐架構

    車聯網通道服務的運營支撐能力圍繞客戶“可管理”與“個性化”兩方面的需求而構建，其架構如圖1所示。

    當前，運營商普遍建設了自己的M2M連接管理平臺，該平臺整合了通信網絡能力與IT運營能力，提供以通信連接管理為核心的一站式服務，幫助物聯網服務提供商實現業務的快速開通、穩定運行、快速排障和高效運維，以及通道服務的程序自動化處理和客戶自助管理。

    車聯網通道客戶對網絡通道、連接管理、安全接入和流量運營等方面有著更復雜精細的要求，通用的連接性管理平臺往往難以滿足，因而運營商需要在連接性管理平臺的基礎上再做二次封裝，提供如圖2所示的能力要素。

    以多APN為例，車聯網通道客戶通常要求數個相互隔離的業務通道，因而通道服務必須封裝數個APN通道并發接入能力，每個APN各自承載定向或非定向業務，都有獨立的計費方式和數據流量控制，各APN下的數據流量控制互不影響；單個APN內也可承載兩個或多個不同的業務，并能夠根據IP或URL識別業務類型，按車聯網通道客戶要求統計流量到定向或非定向流量資費；通道內所有業務可根據內容區分不同的付費主體。這些繁復的需求，使得運營商必須在通用的蜂窩基礎通信能力管理和IT運營能力之上進行二次開發賦能，以求能夠快速響應車聯網客戶對通道服務的個性化需求。

    同時，為了提升通道服務的附加值，發展差異化競爭優勢，運營商還引入第三方的車聯網應用使能服務，包括安全、定位、地圖、OTA、仿真、數據挖掘、人工智能等。根據各類商用車、乘用車、新能源車的車聯網應用需求，與運營商自身通道能力融合，進行場景化關聯的二次封裝，形成車聯網領域的應用使能平臺，更好地滿足客戶的個性化需求。

2 未來車聯網業務對通道服務需求的挑戰

    2018年底，工信科2018[283]文關于印發《車聯網(智能網聯)產業發展行動計劃》的通知中指出：“車聯網(智能網聯汽車)產業是汽車、電子、信息通信、道路交通運輸等行業深度融合的新型產業形態。發展車聯網產業，有利于提升汽車網聯化、智能化水平，實現自動駕駛，發展智能交通，促進信息消費”，同時提出了行動目標“到2020年，實現車聯網(智能網聯汽車)產業跨行業融合取得突破，具備高級別自動駕駛功能的智能網聯汽車實現特定場景規模應用……2020年后，……高級別自動駕駛功能的智能網聯汽車和5G-V2X逐步實現規模化商業應用，‘人-車-路-云’實現高度協同”。

    由此可見，未來車聯網發展趨勢是“自動駕駛、智能交通、信息消費、高度協同”。

    首先以出行服務或商用車營運管理為核心的傳統車載信息服務將進一步升級。5G、AR、VR、人工智能等技術將極大豐富乘用車車載導航、娛樂、診斷救援、資訊、支付的表現形態；實時在線的車內高清視頻監控和分析為網約車、共享車、網租車的安全運營提供保障；巴士客運、旅游觀光車輛車內的5G全景直播、AR交互體驗促進了車聯網與智慧旅游的融合。該類車聯網應用對運營商通道服務的需求主要聚焦在帶寬的提升、對精細化的內容和流量計費的支撐，現有的運營商通道服務的運營支撐能力要素需要基于5G網絡能力進行拓展調整。

    其次，以車路協同為基礎的智能交通新業態將快速發展。車端的智能化與路側的信息化在5G之前基本上是獨立的發展路徑，未來車聯網則要求車與路能夠進行信息交換，車端通過融合路側智能提升駕駛安全和通行效率，路側通過融合車與路的信息為全局交通管理、道路智能養護提供參考。車路協同的場景復雜多樣，對運營商提供的通道服務也提出了較高的新需求。如道路基礎設施的全面聯網、城市道路的車路協同與路權分配、交通樞紐的客流監控，分別要求通道服務具有高密度連接、低時延可靠、高帶寬連接的能力，若干場景下還需要本地網絡為路側和車端提供輔助計算、存儲、決策、乃至人工智能；同時這些場景的運營主體、計費和管理模式對運營商也屬于全新的需求，運營商需要在5G和V2X網絡的基礎通信和連接管理能力之上為這些新涌現的場景進行能力聚類與封裝，使得對未來車聯網通道的運營支撐能力能夠快速靈活地滿足客戶需求。

    最后，以無人駕駛為目標的智能駕駛也在逐步落地。當前，景區的低速觀光擺渡車、工業園區或礦區的作業車輛、共享汽車的定點泊車等限定場景下，無人駕駛、編隊行駛或遠程駕駛需要聯網實現車路協同、輔助駕駛決策、視頻透傳、遠程控制等功能。可預期的是，細分行業領域對智能駕駛的功能性能、運營支撐要求同樣存在較大差異，不僅要求運營商對網絡的通道能力進行全新封裝，還要求運營商的運營支撐平臺能夠融合第三方提供的智能駕駛使能能力。

3 5G關鍵技術為車聯網通道帶來的能力提升

3.1 與車聯網通道服務密切相關的5G關鍵技術

    如前所述，除網絡本身的基礎通信能力之外，車聯網通道客戶需要運營商提供靈活的“可管理”和“個性化定制”的支撐。多接入邊緣計算(MEC)以其本地分流、加速、計算、存儲等方面的特性，可作為本地服務托管環境而能部署更具地理和區域特色、更高吞吐量的車聯網服務，極大拓展了車聯網通道服務空間^[2]。網絡切片的設計理念更是能讓運營商根據客戶需求而提供定制化的專屬邏輯網絡和自助管理。因而MEC和切片是車聯網通道服務拓展的5G關鍵技術。

3.2 MEC拓展的車聯網通道服務能力

    (1)車聯網應用的托管與管理

    MEC在網絡的邊緣提供IT基礎資源以及虛擬化應用托管環境，車聯網應用可以部署在其中。MEC可為車聯網應用提供按需的資源規劃和編排。MEC可提供對車聯網應用的生命周期管理，如創建、消亡、注冊、授權等。MEC可提供對車聯網應用及用戶業務上下文信息遷移的管理。

    傳統的車聯網通道服務并不包括車聯網應用托管。可以說，MEC使得車聯網應用能夠集成在網絡邊緣，與語音和數據等基礎網絡能力一樣成為運營商網絡的固有服務，運營商有可能實現“通道即應用”。

    (2)能力開放

    MEC通過標準化的API接口將網絡能力或來自第三方的能力開放給車聯網應用。

    例如，MEC下沉至RAN側，可以獲取無線網絡信息，包括無線測量報告中終端用戶的信號強度、位置信息、業務承載等信息，輔助車聯網應用獲取更精確的用戶位置。

    傳統的車聯網通道服務中也為客戶提供個性化的API定制，主要是根據客戶要求完成套餐、流量、連接監控與診斷等方面的自助服務管理，同時對客戶平臺的API接口調用請求進行鑒權認證、授權。而MEC將極大地拓展車聯網通道能力開放的內涵。

    (3)計算能力和存儲能力

    MEC在貼近用戶的邊緣側提供計算能力和存儲能力，可以為車聯網應用提供高精地圖的存儲和分析計算、傳感數據的存儲和分析計算，并進一步為各種車聯網應用的決策算法提供計算能力。

    (4)SDN輔助路由計算功能

    MEC服務器中可以軟件定義網絡(SDN)架構提供輔助路由計算。SDN將控制邏輯從底層基礎設施(如路由器、移動設備等)中分離出來。通過使用SDN，輔助路由計算功能允許車輛之間進行多跳的傳輸通信。

    (5)數據的分析和融合功能

    MEC服務器可對自動駕駛服務提供如實時數據分析、數據融合(包括視頻數據、傳感器數據等)等服務，從而降低到遠程云端的出入口帶寬。尤其，針對最常涉及的視頻數據，MEC服務器需要具備對視頻數據進行實時分析的功能。

    MEC服務器可對行人信息、車輛信息、交通流信息、交通指示燈信息、車輛路徑規劃信息、限速信息、交通事故信息以及天氣信息等進行實時收集，并將相應信息分發給不同的MEC應用和用戶端應用。其中，MEC服務器對車輛的動態信息進行監控和收集。這些信息包括車輛的用戶請求、安全消息、可用資源等。除了以上信息外，MEC服務器還可以對停車場信息、充電樁信息、加油站信息或者周邊餐飲娛樂信息等進行收集和分發，以滿足不同客戶的應用需求。

    MEC服務器可根據本區域的歷史數據、實時數據等預測下一時間點的交通流量，并根據車輛的用戶數據預測特定車聯網應用的網絡流量。

    MEC服務器可根據地理位置或應用偏好等信息，對車輛節點進行分簇。針對不同簇，提供區別化服務，如根據地理位置相近的原則進行分簇，向簇中節點發送該地理位置周邊的路況信息或相應駕駛預警信息等。

    MEC對數據的分析和融合能力可以按場景進行封裝，作為車聯網通道服務的全新能力對客戶開放。

3.3 切片拓展的車聯網通道服務能力

    5G切片能夠為客戶按需定制網絡，實時部署、動態保障、安全隔離，并實現切片網絡的全生命周期管理。可以說，切片的設計初衷與車聯網通道服務對網絡可管理和定制化的訴求高度一致，能實現傳統車聯網通道服務在5G時代的能力升級^[3]。

    (1)基本的3類切片適配典型車聯網場景

    5G的3大應用場景即增強型移動寬帶、超可靠低時延通信和海量物聯，3GPP為之定義了對應的3種類型的網絡切片支持^[4]。

    如前所述，出行服務或商用車營運管理將通過5G AR、VR、高清視頻等各種方式升級車載信息服務的業務形態，增強型移動寬帶切片能較好地滿足這類車聯網通道客戶的運營需求；與車路協同密切相關的道路與交通基礎設施、多源路側傳感器的全面聯網管理可適用海量連接切片；面向智能駕駛的輔助計算決策則應采用超可靠低時延切片來實現。這3類切片是5G車聯網通道服務的基礎能力。

    (2)更多策略組合的切片模板滿足更細分的行業需求

    車聯網行業內存在眾多細分領域，各自對通道服務存在個性化需求。基于切片的車聯網通道定制策略除按網絡屬性之外，還可以與區域屬性、用戶群組屬性等加以組合，滿足客戶的差異化需求。

    例如，對共享汽車的運營公司，首先可以建立覆蓋所有運營區域的切片，共享汽車在上路行駛時駕駛員享受的高帶寬的車內AR導航和娛樂資訊；同時針對特定的停車場或園區建立超可靠低時延的小微切片，當共享汽車駛入該區域時，車載終端按位置策略自動切換進小微切片網絡，共享汽車由此可開啟自動駕駛模式，并獲得網絡輔助支持。再如，對于長途客運巴士的運營公司，可以建立城市范圍內的切片與高速道路范圍的切片組合，城市范圍內的切片網絡滿足車路協同，高速道路內的切片網絡滿足編隊行駛或自動駕駛。

    運營商對車聯網細分領域切片網絡的差異化定制能力，即是其面向未來車聯網的通道服務的核心競爭力。

4 車聯網通道的商業模式創新

    MEC的引入，首先更好地滿足了網絡能力開放、網絡能力靈活調度、網絡資源快速因需配置、網絡信息大數據分析等需求，增強了運營商對通道的精細化開放化智能化的運營能力，對車聯網通道的流量經營能力是極大促進；其次，MEC的計算和存儲能力是車聯網通道在流量之外新的服務能力要素，無論是提供通用服務能力還是提供客戶按需定制，對車聯網通道客戶都是全新的產品體驗，具備合理的商業模式；最后，MEC的應用托管能力，使得那些具有強烈區域特色和更高吞吐量或低時延要求的應用有可能成為運營商通道的固有能力，實現“通道即應用”，而應用的訂購和使用就成為通道服務的商業模式。

    切片技術的引入使得客戶可直接定制生成一個專屬網絡，同時客戶在其專屬網絡內享有類似于虛擬運營商的權限。以專屬網絡作為通道產品，這對車聯網通道已是顛覆式的模式創新。運營商還可在網絡切片的定制策略中加入更多空間、時間、用戶屬性，為細分領域的車聯網客戶提供更加精細、智能、開放的解決方案。

5 結束語

    本文詮釋了電信運營商在傳統車聯網產業鏈中提供的通道服務能力的演進路線；結合未來車聯網和智能交通發展趨勢，分析傳統通道服務面臨的增長瓶頸和能力挑戰；并探討引入邊緣計算、網絡切片等5G關鍵技術與車聯網通道融合，對通道服務能力帶來的更精細、開放和智能化的提升，以及運營商由此可開展的車聯網通道服務模式和商業模式創新。

    在傳統的車聯網產業鏈中，運營商圍繞客戶對車聯網通道能力的“可管理”和“個性化定制”需求，對通信網絡能力與IT運營能力進行封裝，形成車聯網運營支撐平臺，快速響應客戶需求；同時引入第三方的車聯網使能服務，提升通道的附加值。

    然而，運營商流量經營正在遭遇增長瓶頸；同時車聯網產業也在向多行業融合的新生態演變，豐富多變的車聯網業務對運營商的通道服務能力形成巨大挑戰。

    5G的兩大關鍵技術MEC和切片為運營商的車聯網通道能力帶來顛覆式創新。MEC技術帶來“通道即應用”的服務模式，切片技術讓運營商實現客戶定制專屬網絡，以此為核心形成全新的5G車聯網通道能力。

    MEC和切片技術尚未完全成熟，在車聯網中的應用還處于起步階段，在標準化和產業推動層面還有漫長的完善過程。然而運營商有必要深入參與、積極推動，找準車聯網通道的發展定位，在市場競爭形成自己的差異化優勢。

參考文獻

[1] 林瑋平.車聯網精細化流量管理需求和方案分析[J].廣東通信技術，2017，37(12)：27-30.

[2] 陳祎，延凱悅，宋蒙，等.基于MEC的5G車聯網業務分析及應用[J].郵電設計技術，2018(11)：80-85.

[3] 任馳，馬瑞濤.網絡切片網絡切片：構建可定制化的5G網絡[J].中興通訊技術，2018，24(1)：26-30.

[4] 劉健.5G邊緣計算和網絡切片技術[J].電子技術與軟件工程，2019(12)：1.

作者信息:

陳荊花，包楓葉，蔣  寅

(天翼物聯科技有限公司，上海200041)