摘要：車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展順應(yīng)了自動駕駛技術(shù)實現(xiàn)的需求，同時，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日漸廣泛。將5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，以實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送、服務(wù)與應(yīng)用，為近年來業(yè)界探討的熱點。本文從專利視角提供車聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)結(jié)合的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)切片；專利

一、引言

（一）關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)

車輛，作為一種高效的交通工具，在現(xiàn)代社會中能夠滿足人們?nèi)粘５某鲂行枨?。但隨之帶來資源的消耗、環(huán)境的污染、交通的擁堵、行車的安全等問題也亟待解決。由于車輛移動帶來的復(fù)雜、動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，傳統(tǒng)的車輛服務(wù)機制難以滿足現(xiàn)有的車輛服務(wù)需求。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，激發(fā)了車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)[1]。

車聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)稱為V2X，其中V代表車輛（Vehicle），X代表任何事物（Everything），即車聯(lián)萬物。我們平時接觸到的包括：車輛對行人（V2P）、車輛對車輛（V2V）、車輛對基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）和車輛對網(wǎng)絡(luò)（V2N），這些都屬于車聯(lián)網(wǎng)的范疇。

從字面來看，車聯(lián)網(wǎng)由兩部分組成，一部分是車，另一部分就是網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的汽車環(huán)境就像是一個個孤島，信息交互僅限于車內(nèi)自身網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的設(shè)備之間，這時候的網(wǎng)絡(luò)其實并不能稱之為車聯(lián)網(wǎng)，姑且稱之為車內(nèi)網(wǎng)。車聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了先進的傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了信息在車與車、車與路、車與人及車與互聯(lián)網(wǎng)之間的傳輸，進而提供車輛和云端數(shù)據(jù)的交互操作，為提升車輛超視距及交通參與者的感知能力提供了新的科學技術(shù)手段[2]。說到車聯(lián)網(wǎng)，就會提到自動駕駛技術(shù)?，F(xiàn)在公認的自動駕駛分級標準由SAE（國際自動機工程師學會）制定。按照SAE的分級，自動駕駛技術(shù)分為L0-L5共6個等級。L0代表沒有自動駕駛加入的傳統(tǒng)人類駕駛，而L1-L5則隨自動駕駛的技術(shù)配置進行了分級。尤其是對應(yīng)于L3-L5級的自動駕駛技術(shù)的實現(xiàn)，必須依賴于車聯(lián)網(wǎng)提供高等級的自動駕駛業(yè)務(wù)所匹配的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

（二）網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)簡介

從2019年開始，5G技術(shù)就開始投入商用。4G技術(shù)面向個人提供服務(wù)，5G面向的是萬物，能夠?qū)崿F(xiàn)萬物的互聯(lián)。既然是萬物互聯(lián)，海量的設(shè)備會被接入網(wǎng)絡(luò)，衍生出了不同的應(yīng)用場景。

快速發(fā)展的移動通信系統(tǒng)需要滿足多種場景的業(yè)務(wù)需求，不同的應(yīng)用場景具有不同的特點和需求，同時，不同的應(yīng)用場景也對網(wǎng)絡(luò)的可靠性、及時性、魯棒性、復(fù)雜性提出了新的要求。在這樣的場景下，5G網(wǎng)絡(luò)需要更靈活地部署，還要分類管理，而網(wǎng)絡(luò)切片正是這樣一種按需組網(wǎng)的方式。

網(wǎng)絡(luò)切片（NS）是基于不同服務(wù)要求定制的不同邏輯網(wǎng)絡(luò)?？梢哉J為網(wǎng)絡(luò)切片是完成一個或一些服務(wù)所需的網(wǎng)絡(luò)功能和資源的組合，并且是完整的邏輯網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)切片可以是包括終端設(shè)備、接入網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)器的端到端網(wǎng)絡(luò)，可以提供完整的電信服務(wù)，并且具有一定的網(wǎng)絡(luò)能力。作為端到端業(yè)務(wù)路徑的一部分，基于5G傳輸承載網(wǎng)需求構(gòu)建的切片分組網(wǎng)（SPN）可滿足大帶寬、低時延、高效率的綜合業(yè)務(wù)需求[3]。網(wǎng)絡(luò)切片功能是5G SPN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，可通過有序整合網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)特定場景下的用戶和業(yè)務(wù)需求[4]。

（三）車聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用

相比其它網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備而言，車聯(lián)網(wǎng)中的車輛作為終端設(shè)備，具有移動快、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、應(yīng)用場景眾多等特點。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠為不同的應(yīng)用場景提供隔離的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，滿足不同的應(yīng)用場景可以根據(jù)自身要求定制功能與特性的需求。同時，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)還允許運營商能夠根據(jù)需求選擇每個切片所需的特性，例如為碰撞預(yù)警提供低時延、高頻率的切片特性，為前方路況提供高時延、低頻率的切片特性。因此，將5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)中，既能提高車輛與萬物之間交互的效率，又能使得運營商創(chuàng)建定制的可以針對不同市場場景來提供優(yōu)化的解決方案的網(wǎng)絡(luò)，為運營商節(jié)約成本開支，提高收益。

二、車聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)結(jié)合的專利分析

為了更加直觀地了解車聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)結(jié)合的申請情況，我們利用關(guān)鍵詞車聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在中國、美國公開數(shù)據(jù)庫中進行專利檢索，在去除干擾項的基礎(chǔ)上，對目前的申請現(xiàn)狀進行分析。局限于申請文件公開日期不固定，僅以檢索日生成的檢索數(shù)據(jù)作為參考。

（一）申請分布地區(qū)分析

首先，我們關(guān)注了哪些國家地區(qū)提交了相關(guān)申請，及其占比量。從圖1中，我們能夠直觀地看出，從申請分布地區(qū)來看，美國具有的汽車產(chǎn)業(yè)、通信技術(shù)的行業(yè)優(yōu)勢盡顯，其申請量基本占據(jù)了全部申請的半壁江山。這也說明，美國企業(yè)、學術(shù)團體要比其他國家地區(qū)對該技術(shù)的研發(fā)投入更加豐厚。結(jié)合本領(lǐng)域的專利申請情況，無論是在車聯(lián)網(wǎng)、還是車輛駕駛網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)研究技術(shù)方面，在美國的專利儲備的數(shù)量都要多于其他國家。相應(yīng)地，美國的行業(yè)人員也能夠在市場的引導(dǎo)下，及時將技術(shù)研究轉(zhuǎn)化為技術(shù)應(yīng)用，也顯示其對科研的投入、對技術(shù)內(nèi)容的專利保護的敏感性也高于其他國家。

中國的申請量緊隨美國之后，位居第二。這也是依托于近年來我國的新能源車企、車聯(lián)網(wǎng)及5G技術(shù)研究的快速發(fā)展，以及申請人在高新技術(shù)研發(fā)、專利競爭中培養(yǎng)出的專利保護意識。近年來，我國的從業(yè)人員用申請量顯示了對車聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的研究熱情。我國人口數(shù)量巨大，對汽車消費的巨大需求也會刺激市場的導(dǎo)向，使得更多的申請人加入該領(lǐng)域的研發(fā)中。

另外，我們看到，擁有代表性車企的國家，如日本和韓國，其申請量排在第三和第四，顯示了其一直在車輛相關(guān)領(lǐng)域的專利深耕，而擁有多家傳統(tǒng)通信企業(yè)的瑞典、芬蘭、德國等國家，也都在該領(lǐng)域進行了專利申請的部署。

（二）申請量分布分析

從圖2可以看出，在車聯(lián)網(wǎng)中涉及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，最早的申請于2017年公開，其申請日為2015年。這跟3GPP最初提出網(wǎng)絡(luò)切片的需求的時間點有關(guān)。3GPP最早是在R14階段由SA1的TR 22.864[5]報告中提出了網(wǎng)絡(luò)切片的需求，在R15階段SA2正式把切片的相關(guān)概念、方案寫入了TS 23.501[6]中。3GPP的R15階段是從2017年開始，在此之前，相關(guān)的研究已經(jīng)初步形成，例如，申請?zhí)枮镃N2015107345820，申請人為中興通訊股份有限公司，申請日為2015年11月02日，申請名稱為“一種網(wǎng)絡(luò)切片能力開放的方法、裝置及系統(tǒng)”的中國專利申請中提到：在未來網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)將被進一步抽象為“網(wǎng)絡(luò)切片”（Network Slice）。不同的網(wǎng)絡(luò)切片為特定的業(yè)務(wù)或特定的終端或特定的區(qū)域提供連接服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)切片包含可動態(tài)創(chuàng)建的各個虛擬網(wǎng)元，網(wǎng)絡(luò)切片的功能及性能實現(xiàn)包括地理覆蓋區(qū)域、持續(xù)時間、容量、速度、延遲、可靠性、安全性和可用性等。未來5G網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)切片為不同業(yè)務(wù)提供差異化的服務(wù)。因此該申請?zhí)岢隽艘环N適用于車聯(lián)網(wǎng)的基于增強能力的開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。該申請已于2020年5月8日獲得中國專利授權(quán)。

隨著5G技術(shù)的深入發(fā)展，當網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)寫入3GPP標準后，在信息網(wǎng)絡(luò)中如何應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的申請量也如井噴式增長。對于車聯(lián)網(wǎng)，中國汽車工程學會于2017年發(fā)布了車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)分類，提出了車聯(lián)網(wǎng)中針對相關(guān)業(yè)務(wù)對通信質(zhì)量的不同需求。如圖2所示，相關(guān)申請公開日從2020年開始急速上升，意味著從2017、2018年開始，國內(nèi)外的申請人就已經(jīng)針對該技術(shù)領(lǐng)域進行了各個方面的研究和技術(shù)實施。

技術(shù)內(nèi)容方面，通過分析相關(guān)申請，在2017年—2018年公開的申請中，其主要涉及對3GPP標準的落地，標準制定到落地需要經(jīng)過多個階段的發(fā)展，需要幾年的準備過程，因此最初的申請重點關(guān)注網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)本身的研究，同時提到其能夠在車聯(lián)網(wǎng)中適應(yīng)性應(yīng)用。對如何將網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)深層次聯(lián)合、相關(guān)算法研究、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)個性化搭建、終端接入等具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)細節(jié)涉及的比較少。而從2022年最新公開的申請中，就能夠看出對算法的研究以及對具體的個性化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的搭建的申請比例大幅度上升。

（三）申請人分布分析

圖3為申請人的分布分析，可以看出，盡管車聯(lián)網(wǎng)與車輛密不可分，但顯然現(xiàn)有的汽車制造商們還是長于對車輛本身內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進行構(gòu)建。而本身擅長網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究以及擁有網(wǎng)絡(luò)資源的通信公司、運營商這樣的非汽車制造商，也因為無法直接參與到汽車前期制造時搭建網(wǎng)絡(luò)的環(huán)節(jié)，所以，更多的是對后期與車輛互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)注。

圖3也呼應(yīng)了圖1的申請人的地區(qū)分布。圖3中，申請人為美國公司的申請數(shù)量明顯占優(yōu)，并且數(shù)據(jù)顯示，大部分申請均提交了PCT（專利合作條約）申請，而PCT為申請人提供了一條同時向多個國家申請專利的便利途徑，這些申請具有多個同族申請。查閱這些申請的同族可以看到，其提交了覆蓋中國、歐洲、日本、韓國等多個國家地區(qū)的同族申請，顯示了申請人對專利申請具有很強的國際布局意識。相比美國的申請人，國內(nèi)申請人華為一枝獨秀，其他通信企業(yè)如中興、聯(lián)想、OPPO、大唐，以及國內(nèi)三大電信運營商均提交了該領(lǐng)域的專利申請。值得注意的是，國內(nèi)眾多高校、科研技術(shù)單位也對該技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出了相當?shù)呐d趣，其申請量位居表中第5位。經(jīng)過分析，國內(nèi)高校專注于對車聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用的深層次研究，例如申請?zhí)枮镃N2022107292927，申請人為東南大學，申請日為2022年6月24日，申請名稱為“一種基于網(wǎng)絡(luò)切片與NOMA的車聯(lián)網(wǎng)半正定資源分配方法”的中國申請，提出：現(xiàn)有文獻大多數(shù)研究的基于網(wǎng)絡(luò)切片的資源分配是在基站獲知用戶CSI（信道狀態(tài)信息）的前提下，對車輛用戶的信道進行估計，資源分配優(yōu)化方法主要為窮舉搜索、貪心算法等。而NOMA（非正交多址接入）在提升頻譜效率及能效方面具有潛力，現(xiàn)有的基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)資源分配與網(wǎng)絡(luò)切片的結(jié)合尚存在研究不足的情況，且多以機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為優(yōu)化方法，尋找最優(yōu)解需要大量多次的訓(xùn)練，效率不高，因此網(wǎng)絡(luò)切片與NOMA在車聯(lián)網(wǎng)資源分配中的應(yīng)用仍待充分研究。該申請?zhí)岢隽艘环N基于網(wǎng)絡(luò)切片與NOMA的車聯(lián)網(wǎng)半正定資源分配方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。這表明我國高校、科研技術(shù)單位能夠在高新技術(shù)領(lǐng)域研究和市場保持一致，教學和研究能夠一直跟隨技術(shù)的發(fā)展而不斷更新，能夠始終走在行業(yè)前列。從圖3中還可以看出，國內(nèi)外傳統(tǒng)的通信企業(yè)基本均未缺席，均展示出卓越的市場跟隨能力與新技術(shù)的研發(fā)能力，同時，也表明該領(lǐng)域的市場布局和技術(shù)爭奪比較激烈。

三、結(jié)束語

安全舒適、節(jié)能環(huán)保是汽車行業(yè)一直追求的目標，車聯(lián)網(wǎng)的存在恰恰能夠支撐這一目標的實現(xiàn)?，F(xiàn)有的5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠提供的eMBB、URLLC、MIoT、V2X切片是否能夠滿足人們對車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的高可靠性、實時性、連續(xù)性的要求，是值得關(guān)注和研究的方向。面向世界，我國在該領(lǐng)域無論是技術(shù)方面、還是市場方面，都具有巨大的潛力與發(fā)展前景。本文通過對車聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)結(jié)合的申請分布地區(qū)、申請量分布、申請人分布三個方面進行了專利申請的研究分析，希望能為業(yè)界提供一點啟示和幫助。

作者單位：安曉蘭 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心

參" 考" 文" 獻

[1] 譚紅平，陳金鷹，楊俊. 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用研究[C]. 四川省通信學會2011年學術(shù)年會， 2011： 15-18.

[2] 王小臣，蔣樹國，王成. 車聯(lián)網(wǎng)中移動邊緣計算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[J]. 客車技術(shù)與研究， 2020， 42（02）： 9-11，22.

[3] 李晗. 面向5G的傳送網(wǎng)新架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中興通訊技術(shù)，2018， 24（01）：53-57.

[4] 陳騁，南蜀崇. 基于SPN的5G+車聯(lián)網(wǎng)的切片技術(shù)的應(yīng)用與研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)，2021（05）：87-92

[5] 3GPP TR 22.864[S]. https：//www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/22_series/22.864/

[6] 3GPP TS 23.501[S]. https：//www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.501/

[7] 岳勝. 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究[J]. 數(shù)字通信世界， 2020 （11）： 121-122.

安曉蘭（1978-），女，漢族，山西，助研，研究方向：通信與信息系統(tǒng)。