导语
随着 C-V2X、MEC 及 5G 技术快速发展，汽车驾驶也将逐渐从单车智能走向车路协同的自动驾驶。随之而来的是海量连接、超高吞吐、超低时延和高安全性的智能网联化场景需求。
实现「人-车-路-云」的信息高效协同，将极大推动智能网联汽车快速发展，提供更安全、更智能的出行方式，同时赋能智能路况综合感知、动态协同交通控制等功能，为智能交通发展奠定基础。
本文将分享中国移动上海产业研究院在重庆两江协同创新区车路协同二期项目中的车联网平台建设实践。
项目背景
重庆两江协同创新区已成功纳入《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》，是成渝地区打造具有全国影响力的科技创新中心核心承载区。
在获得工信部批准创建国家级智能网联先导示范区后，重庆两江新区成为全国第四个、西部第一个国家级车联网先导示范区，规划在龙盛片区打造 55 公里的 5G 车路协同示范路段。同时还承担着建设西部地区车联网先导区的重要使命，旨在打造车联网产业生态，汇聚高端创新资源。
中移上研院为重庆两江新区智能网联先导示范区建设车路协同 5G 云控平台，基于中国移动「5G + 北斗 + V2X 三网协同、云网融合」方案，利用全国首创的 5G RCS 车路协同消息技术，构造起针对山地城市交通场景、社会车辆可感知的车路协同示范区。将示范区内所有的道路信息、交通工况信息，借助路侧设备和 5G + 北斗 + V2X 网络，收集到云控中心。
基于无人驾驶车辆，可利用 5G 超远距离感知的方式获取前方的交通信息，并据此规划调整车辆配速。而针对社会车辆，也可以利用 5G 终端，实时收取云控平台传来交通工况信息，及时掌握路况，实现车路协同。
在中移动上研院车路协同 5G 云控平台的整体建设过程中，EMQ 物联网数据基础设施框架发挥了人联、车联、路联、网联和云联的关键作用和核心能力输出，为车路协同、高精地图和自动驾驶的应用场景建设提供了超低时延消息通信服务。
业务挑战
作为全国智能网联先导示范区中唯一的山地城市交通场景，在整个系统构建过程中，系统建设始终面临着如下业务需求：
  1. 隧道特色道路需求：项目覆盖 5.5 公里开放测试道路（同时是自动驾驶公交示范道路），包含 2 个十字路口、2 个丁字路口、1 个隧道，道路特征从常规到隧道特色，复杂多样；
  2. 自动驾驶需求：车辆不仅需要实现智能网联，还需实现车路协同与自动驾驶结合的丰富应用；
  3. 3D 地图需求：平台地图从二维到 3D 数字孪生，生成一套与现实世界同步，可展示、可测量、可控制的动态虚拟场景；
  4. 多维度交互需求：平台能力从单纯的展示功能到实现人、车、路、网之间的数字化信息交互；
  5. 5G 智能网联需求：应用场景从网联场景到 5G+ 网联场景实现特色应用。
因此，中移动车路协同云控平台中对于将人、车、路、网、云进行连接和消息处理的物联网基础设施就提出了如下挑战：
  1. 海量车载单元、路侧单元接入：新一代的车路协同场景有海量的设备参与，需要解决海量的车机 OBU 和路侧 RSU 设备的安全接入能力。
  2. V2X 消息高可靠、低时延通信：车路协同场景消息通讯及业务处理都对时延高度敏感，V2X 消息转发需解决车路消息毫秒级的低时延可靠传输。
  3. 端到端的消息追踪和流计算处理：解决车路协同的消息编解码和高效的多数据流协同计算能力，方能实现更多 V2X 的特定场景。
解决方案
在重庆两江协同创新区的车路协同架构中，中移动上海研究院采用了 EMQ 提供的云原生分布式物联网消息服务器 EMQX 作为核心消息处理系统，完美解决了业务面临的物联挑战。
EMQX 串联了车路协同建设的三大主体：车-路-云。所有与车、路相关的数据，都会通过应用 EMQX 组件送到云端，所有云端数据的下发也同样会经过 EMQX。实现了以下能力：
  • 车端连接和数据采集：接入本期建设的 13 类自动驾驶与网联车辆，将车端数据传递到自身的车辆调度监管平台，同时也要传递到应用中间件中的车辆智能网关。
  • 路端连接和数据采集：OBU 数据会通过路侧的 RSU 给到 RSU 网联路侧设备，最终由这些智能网关实现数据的上传下达。路侧设备包含了摄像机、雷达、边缘计算设备等，这些设备产生的数据会给到路侧智能网联单元，同时若行业监管平台需要这些路侧设备的第一手源数据，比如交警要的违章数据，路侧设备也可直接给到行业监管平台。
  • 应用端的消费和连接：EMQX 对接了应用支撑体系和应用场景体系，为应用提供基础数据消费和服务。EMQX 为应用支撑体系中的交通大数据分析支撑平台、智能网联应用支撑平台、数字孪生平台，和应用场景体系中面向 B 端示范区运营的场景、面向 C 端一体化出行服务的场景以及面向 G 端交通管理的场景提供了基础数据保障。
中移动上海研究院车路协同总体框架
基于 EMQX 的车路协同消息传递框架
基于 EMQX 的车路协同平台具备了以下能力，完美解决了用户在物联框架上的核心问题和挑战：
  • 低时延：车路协同、自动驾驶场景对消息时延相当敏感， EMQX 基于强大的消息陆由可以实现超低时延的消息通信，可满足车联网场景的时延要求。
  • 海量连接：EMQX 采用分布式集群架构，支持千万级车载/路侧设备的并发接入，并支持容量的水平动态扩展能力。
  • QoS 消息可靠传输：EMQX 支持全栈的 MQTT 协议支持，通过 MQTT QoS 机制保障消息的可靠传输。
  • 平台高可用：通过高可用的分布式集群搭建，EMQX 支持自动集群、集群脑裂监测和集群脑裂自愈合等能力，可以提供 99.99% 的 SLA 服务保证。
方案成果
重庆两江协同创新区项目是国家级车联网先导区的重要组成部分，项目实现了重庆山地城市车路协同多场景智能驾驶，打造全国首个「碳中和」智能网联示范区，提供自动驾驶、车路协同测试服务，部署山地城市自动驾驶巴士示范运营。
上研院依靠端到端自研产品实现技术卡位，完成了该项目的快速交付，同时也实现了国内首个基于 5G 消息的车路协同多业务场景验证。
基于 EMQX 构建的中移动上研院车路协同云控平台为智能网联应用提供了支撑，进一步实现了运营管理平台、交通数字孪生与可视化展示系统、云控服务平台的建设。
该项目打造了具备出行服务、智慧车辆管控、智慧设备管理、信息发布、协同感知、数据融合、协同决策以及持续演进能力的云控平台，形成了以基础设施环境支撑产业服务平台、以产业服务平台促进场景应用、以场景应用建立运营管理机制、以运营管理完善基础设施环境的良性循环。
通过该项目树立车联网先导应用高地和产业发展服务典范，中移上研院将继续提高应用场景丰富性和车联网渗透率，不断丰富智能网联应用功能，提升用户使用黏度和智能网联高端功能在线使用率，为公众、企业和政府提供各项便捷、高效服务。
客户证言
「车路协同项目的成功离不开 EMQ 的大力支持。基于 EMQX 物联网消息服务器，我们在车端、路端、应用端实现了统一的设备消息采集、传递、处理和分析，构建了高性能、高可靠并支持海量物联网终端 MQTT 连接的物联平台，为整个车路协同项目建设构建提供了坚实的物联网基础设施框架。」
——中国移动上海产业研究院产品经理 曾繁荣
客户简介
中国移动上海产业研究院（简称「上研院」）于 2018 年 9 月正式挂牌成立，是中国移动通信集团为贯彻党的十九大关于「深化科技体制改革，建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系」的精神，出资 20 亿元组建的全资子公司，是中国移动面向智慧交通、工业能源、金融科技等行业提供产品和解决方案的研发运营支撑一体化的公司，立足上海、辐射全国。
在智慧交通领域，上研院发挥上海国际航运中心区位和产业优势，积极支撑集团布局智慧交通新生态，研究 5G V2X、大数据和人工智能、物联网等技术在交通行业的落地。上研院立足于 5G 研发的技术优势，积极把握 5G 改变社会的时间窗口，在 5G 时代推出具有市场竞争力的行业产品和解决方案。
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