關(guān)于V2X

V2X，即Vehicle to Everything / vehicle to X，車(chē)用無(wú)線通信技術(shù)，是意向以車(chē)輛為中心，與周邊車(chē)輛、設(shè)備、基站通信，從而獲取實(shí)時(shí)路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，以提高駕駛安全性、減少擁堵、提高交通效率、提供車(chē)載娛樂(lè)信息等，是未來(lái)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

具體來(lái)說(shuō)，我們通常認(rèn)為V2X技術(shù)包含以下幾個(gè)類別：

• 車(chē)輛與車(chē)輛V2V(Vehicle-to-Vehicle)：常見(jiàn)應(yīng)用如防碰撞安全系統(tǒng)
• 車(chē)輛與基礎(chǔ)設(shè)施V2I(Vehicle-to-Infrastructure)：交通信號(hào)指示與時(shí)間提醒
• 車(chē)輛與行人V2P(Vehicle-to-Pedestrian)：行人單車(chē)安全距離警報(bào)
• 車(chē)輛與外部網(wǎng)絡(luò)V2N(Vehicle-to-Network)：實(shí)時(shí)地圖，云服務(wù)等

V2X技術(shù)的目的是減少交通事故，提高交通效率，在目前更是助力自動(dòng)駕駛的重要力量。V2X也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的重要手段，能夠彌補(bǔ)攝像頭、雷達(dá)等車(chē)載傳感器視距不足的缺陷，并且提高車(chē)輛在交叉口、惡劣天氣環(huán)境等特殊條件下的感知能力。

發(fā)展歷程

V2X的起源其實(shí)相當(dāng)早，在國(guó)外也經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，在1999年美國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)方面的研究，分配了5.850-5.925 GHz給智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS），從2004年開(kāi)始，IEEE開(kāi)始基于802.11系列協(xié)議開(kāi)發(fā)車(chē)用無(wú)線通信系統(tǒng)并提出了DSRC（專用短程通訊，Dedicated Short Range Communications）來(lái)命名這項(xiàng)基于802.11的車(chē)載無(wú)線通信技術(shù)，這也就是V2X的第一個(gè)技術(shù)路線的起源。與此同時(shí)，在日本也較早展開(kāi)了對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究，在1991年， 日本車(chē)輛信息與通信系統(tǒng)(VICS)中心正式成立,經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，VICS被認(rèn)為是世界上最成功的道路交通信息提供系統(tǒng)。

與歐美、日本等國(guó)比較，我國(guó)起步較晚，在2009年，隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，V2X也開(kāi)始在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，在這個(gè)過(guò)程中，我國(guó)在V2X的路徑上沒(méi)有選擇著重研究發(fā)展DSRC這一技術(shù)，而是在伴隨3GPP的發(fā)展框架內(nèi)正式將V2X納入LTE技術(shù)，選擇了基于LTE蜂窩網(wǎng)的C-V2X（LTE-V2X）技術(shù)。

隨著2020年5G元年的正式到來(lái)，因4G-LTE技術(shù)設(shè)計(jì)之初并未充分考慮車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨著智能汽車(chē)迅速發(fā)展起來(lái)，4G-LTE技術(shù)就顯得不夠用，因此5G通信在設(shè)計(jì)之初即將智能汽車(chē)的需求考慮進(jìn)去，V2X將是5G網(wǎng)絡(luò)的一部分，5G-V2X有融合LTE-V2X及DSRC的可能，為汽車(chē)提供更安全、更高效的運(yùn)行能力。

在目前，智能汽車(chē)開(kāi)始大規(guī)模快速發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)的部署逐漸完善，自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的熱點(diǎn)與重點(diǎn)，而V2X更是智能汽車(chē)和智能交通的支撐技術(shù)之一，也將會(huì)迎來(lái)更快速的發(fā)展。

使用技術(shù)

正如之前所說(shuō)，目前的V2X有以下幾種主要的技術(shù)：

DSCR技術(shù)

DSRC技術(shù)，即車(chē)輛短程通信專用技術(shù)（ Dedicated Short-Range Communications），發(fā)展較早，可以追溯至 2004 年。當(dāng)時(shí)，IEEE 在其 802.11 無(wú)線局域網(wǎng)（即 Wireless Local Area Networks, WLAN）標(biāo)準(zhǔn)系列下，開(kāi)始制定新的車(chē)載通信標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)即是 IEEE 802.11p。在 2007 年左右，IEEE 802.11p 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)趨于穩(wěn)定。而 DSRC 所采用的通信標(biāo)準(zhǔn)即是IEEE 802.11p 和 1609.x。因此現(xiàn)在，人們將DSRC和相應(yīng)的下層標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為 DSRC。例如，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)提出的車(chē)載環(huán)境下的無(wú)線接入（WAVE）通信協(xié)議是目前最為完善的DSRC V2X通信標(biāo)準(zhǔn)之一，已經(jīng)進(jìn)行了多次大規(guī)模測(cè)試及應(yīng)用。

DSRC具有以下特點(diǎn)：

1）美國(guó)在發(fā)展DSRC的初期，為其分配了專屬帶寬：位于 5.9GHz 頻帶的一段 75MHz 的帶寬（5.850-5.925GHz）被劃為 DSRC 專屬的交通安全頻譜。二十多年的發(fā)展過(guò)程中，國(guó)際上DSRC專用短程通信技術(shù)曾出現(xiàn)3個(gè)主要的工作頻段：800-900MHz、2.4GHz和5.8GHz頻段,；目前我們國(guó)家采用的是源于ISO／TC204國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)(國(guó)內(nèi)編號(hào)為SAC／TC268)的5.795-5.815GHz ISM頻段，下行鏈路(D-link)500Kbp，2-AM；上行鏈路(U-link)250Kbp，2-PSK的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2）從覆蓋的距離來(lái)看，DSRC是一種相對(duì)來(lái)說(shuō)距離較近的通信方式，一般有效通信距離不超過(guò)1km。

3）DSRC的平均時(shí)延一般小于50ms，因此在安全性相關(guān)的場(chǎng)景中更具有實(shí)用價(jià)值。

C-V2X技術(shù)

3GPP在2017年發(fā)布的第14版本（Release 14）的LTE技術(shù)明確支持V2X，這就意味著V2X迎來(lái)了第二條技術(shù)路線?；贚TE蜂窩技術(shù)的V2X被稱為C-V2X，既 Cellular V2X，由于當(dāng)前的C-V2X技術(shù)是基于LTE的，因此又被稱為L(zhǎng)TE-V2X。而3GPP的第16版本（Release 16）支持基于5G技術(shù)的V2X，因此屆時(shí)將被稱為5G-V2X或者NR-V2X。按照3GPP的時(shí)間表，Release16的制定將在2020年下半年完成。

為什么會(huì)演進(jìn)出不同于DSRC的C-V2X技術(shù)呢？基于Wi-Fi技術(shù)的DSRC性能存在局限性——Wi-Fi難以支持高速移動(dòng)場(chǎng)景，移動(dòng)速度一旦提高，DSRC信號(hào)就開(kāi)始驟降、可靠性差、時(shí)延抖動(dòng)較大，所以很長(zhǎng)一段時(shí)間DSRC的性能不穩(wěn)定，一直處于測(cè)試階段。此外，DSRC在實(shí)際部署中有效工作距離一般為幾十米，如果需要全境覆蓋，那么需要部署的RSU設(shè)備的數(shù)量就相當(dāng)之多，從經(jīng)濟(jì)成本還是部署難度來(lái)講都是難以實(shí)現(xiàn)的。

因此，隨著蜂窩網(wǎng)的逐步發(fā)展與LTE技術(shù)的演進(jìn)，業(yè)界開(kāi)始研究在蜂窩通信技術(shù)（Cellular）基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)V2X的構(gòu)想，C-V2X（基于LTE技術(shù)）由此應(yīng)運(yùn)而生。就目前而言，主要有兩種通信模式存在：集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）。

1）集中式（LTE-V-Cell）也稱為蜂窩式通信或網(wǎng)絡(luò)通信模式

需要基站作為控制中心，利用基站作為集中式的控制中心和數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)中心，使用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供的頻段，由基站完成集中式調(diào)度、擁塞控制和干擾協(xié)調(diào)等，支持大帶寬、大覆蓋通信，可以顯著提高LTE-V2X的接入和組網(wǎng)效率，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性和可靠性，滿足Telematics（遠(yuǎn)程信息處理）應(yīng)用需求。

2）分布式（LTE-V-Direct）也稱為直接通信模式

無(wú)需基站作為支撐，可以獨(dú)立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與周邊環(huán)境節(jié)點(diǎn)低時(shí)延、高可靠的直接通信，滿足行車(chē)安全需求?；凇叭f(wàn)物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)思想也為未來(lái)平滑向5G進(jìn)行演進(jìn)轉(zhuǎn)換提供渠道，保證向后兼容性。

我們對(duì)通信模式進(jìn)行整理與歸納，對(duì)其進(jìn)行對(duì)比：

總的來(lái)說(shuō)，由于C-V2X的基礎(chǔ)設(shè)施是在蜂窩技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，僅通過(guò)改造現(xiàn)有的基站，就可以將C-V2X基礎(chǔ)設(shè)施集成進(jìn)去；終端部署方面，可以延用LTE和5G的生態(tài)系統(tǒng)，在一個(gè)通信模塊內(nèi)里面把LTE、V2X集成在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的連接性的解決方案，部署成本較DSRC更優(yōu)。

5G-V2X

5G-V2X是5G通信的V2X標(biāo)準(zhǔn)，也稱作NR-V2X，因4G-LTE技術(shù)設(shè)計(jì)之初并未充分考慮車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨著智能汽車(chē)迅速發(fā)展起來(lái)，4G-LTE技術(shù)就顯得不夠用，因此5G通信在設(shè)計(jì)之初即將智能汽車(chē)的需求考慮進(jìn)去，V2X將是5G網(wǎng)絡(luò)的一部分，5G-V2X有融合LTE-V2X及DSRC的可能，為汽車(chē)提供更安全、更高效的運(yùn)行能力。

DSRC V2X和LTE V2X互有長(zhǎng)短，各有千秋，這兩種通信技術(shù)各有優(yōu)點(diǎn)，前者是基于十幾年的研究，最終形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的，具有可靠穩(wěn)定性的技術(shù)；后者在覆蓋范圍、感知距離、承接數(shù)量、短時(shí)延以及后續(xù)更新演進(jìn)具有優(yōu)勢(shì)，而NR-V2X在一定程度上是二者的融合與延續(xù)，目前大力發(fā)展的高級(jí)駕駛輔助（ADAS）與自動(dòng)駕駛都將依托于NR-V2X的能力，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，其研發(fā)進(jìn)度也正在逐步加快。