什么是V2X技術(shù)？

V2X即Vehicle-to-Everything，是智能汽車和智能交通的支撐技術(shù)之一，V2X包含車輛與車輛V2V(Vehicle-to-Vehicle)、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施V2I（Vehicle-to-Infrastructure）、車輛與行人V2P(Vehicle-to-Pedestrian)、車輛與外部網(wǎng)絡(luò)V2N（Vehicle-to-Network）等各種應(yīng)用通信應(yīng)用場(chǎng)景。簡(jiǎn)單來(lái)說，就是賦予車輛通信能力，通過多種通信形式將車輛連接到任何可以與車輛交互的對(duì)象，包括其他車輛、行人、路邊基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)。

如圖一所示，V2X主要包括V2N、V2V、V2P、V2I四個(gè)方面。V2V使得車輛之間能夠無(wú)線交換有關(guān)其速度、位置和行駛方向的數(shù)據(jù)，其目標(biāo)是通過預(yù)測(cè)潛在的碰撞來(lái)緩解道路擁堵，減少交通事故。V2V還可用于提醒周圍車輛緊急制動(dòng)、危險(xiǎn)交通狀況和天氣狀況等。目前基于V2V通信車輛能實(shí)現(xiàn)FCW（Forward Collision Warning）前方碰撞預(yù)警、ALC（Auto Lane Change）變道輔助、左轉(zhuǎn)輔助、ACC（Adaptive Cruise Control）協(xié)同式自適應(yīng)巡航控制等，基于V2I通信可以實(shí)現(xiàn)速度建議、交通優(yōu)先權(quán)、路況預(yù)警、闖紅燈預(yù)警、當(dāng)前天氣影響預(yù)警、停車位和充電樁尋位等應(yīng)用；基于V2P通信，能實(shí)現(xiàn)弱勢(shì)道路使用者的預(yù)警和防護(hù)，基于V2N通信可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交通路線規(guī)劃、地圖更新等服務(wù)。

圖一，V2X示例

圖源：（ADI）

V2X中的兩種無(wú)線接入技術(shù)

目前，有兩種無(wú)線技術(shù)通過相互補(bǔ)充用以滿足V2X服務(wù)的關(guān)鍵需求。這兩種技術(shù)分別是C-V2X和DSRC/ITS-G5，它們?cè)谠S可和非許可兩個(gè)不同頻段上運(yùn)行。

#01

DSRC/ITS-G5

DSRC是由IEEE制定并且有主要車輛制造商支持的標(biāo)準(zhǔn)，它的標(biāo)準(zhǔn)化流程可以追溯至2004年，IEEE在802.11無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)系列下制定了新的車載通信標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 802.11p，直至2007年左右，IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)才趨于穩(wěn)定。接下來(lái)，IEEE又著手制定了1609.x系列標(biāo)準(zhǔn)，用作V2X的安全性框架。與此同時(shí)，美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）從汽車工業(yè)的需求出發(fā)，開始制定關(guān)于V2V應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，并將其稱為DSRC，采用的通信標(biāo)準(zhǔn)即是IEEE 802.11p和1609.x。區(qū)別于其他常見的WiFi、藍(lán)牙等通信協(xié)議，位于5.9GHz頻帶的一段75MHz帶寬被劃為DSRC的專屬頻譜。

#02

C-V2X

C-V2X（蜂窩V2X）是基于3GPP全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信技術(shù)，基于4G/5G等蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的車用無(wú)線通信技術(shù)，包含LTE-V2X和5G-V2X。

在過去幾年中，DSRC是唯一可用的V2X技術(shù)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的多次大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，基于DSRC的V2X于2015年在日本投入生產(chǎn)，并于2017年在美國(guó)選定車型投入生產(chǎn)。2019年，大眾發(fā)布了基于DSRC的高爾夫8，也是該公司市場(chǎng)上第一款使用V2X的汽車。在美國(guó)，數(shù)以千計(jì)的RSU裝備了DSRC V2X。在此過程中，中國(guó)則力推C-V2X的部署。目前，有關(guān)DSRC和C-V2X這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用場(chǎng)景的討論仍在繼續(xù)。

在V2X的部署上，歐洲走在了行業(yè)的前列。基于Wi-Fi的DSRC技術(shù)，繼大眾高爾夫8推出之后，大眾汽車ID.electric系列也配備了基于DSRC的V2X技術(shù)，這是V2X在全球量產(chǎn)汽車中的極大規(guī)模實(shí)施。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，奧地利高速公路運(yùn)營(yíng)商ASFINAG已開始在全國(guó)范圍內(nèi)的高速公路上安裝DSRC V2X技術(shù)。

V2X的關(guān)鍵通信技術(shù)

與其他通信問題一樣，V2X面臨著通信距離、時(shí)延、容量、可靠性等眾多問題。要同時(shí)解決所有這些問題，難度很大，但是可以基于V2X的典型應(yīng)用場(chǎng)景分類做出合理的取舍。C-V2X基于這個(gè)思路也細(xì)分為兩種通信接口方案：

#01

UU接口

用于終端和基站之間的通信接口，使用LTE將信息從V2X服務(wù)器廣播到車輛和其他地方進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信（V2N）。車輛可以通過單播向服務(wù)器發(fā)送消息。其特點(diǎn)：

（1）長(zhǎng)距離和更大范圍的廣域網(wǎng)絡(luò)可靠通信

（2）充分利用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)

（3）更能容忍延遲的用例，如V2N態(tài)勢(shì)感知

Uu通信接口模型

#02

PC5接口

用于終端和終端之間的通信接口，可以在車輛之間進(jìn)行直接通信（V2V），也可以用于車輛和附近的路端終端設(shè)備之間直接通信（V2I）。在LTE直接設(shè)備對(duì)設(shè)備（D2D）設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了對(duì)高速度/高多普勒、高密度、時(shí)間同步和低延遲的設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)：

（1）近端直接通信（100多米）

（2）在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)和覆蓋范圍外均可運(yùn)行

（3）對(duì)延遲敏感的用例，如V2V安全

PC5通信接口模型

UU接口和PC5接口相互補(bǔ)充輔助冗余。例如分別以120km/h對(duì)向行駛的兩輛汽車之間可以通過PC5高速直連，避免碰撞。汽車等紅燈時(shí)，也可以與信號(hào)燈通過PC5直接連接，提前知道該路口紅綠燈剩余秒數(shù)。而紅綠燈則可以通過Uu接口與基站通信，將數(shù)據(jù)傳回云端，云端通過分析區(qū)域內(nèi)交通數(shù)據(jù)后動(dòng)態(tài)優(yōu)化紅綠燈的切換時(shí)長(zhǎng)規(guī)則。

C-V2X架構(gòu)圖

結(jié)語(yǔ)

V2X技術(shù)是決定未來(lái)幾年自動(dòng)駕駛汽車成功的關(guān)鍵因素之一。這項(xiàng)技術(shù)正在迅速崛起，并將有可能克服ADAS系統(tǒng)（高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)）的局限性，同時(shí)確保道路安全，并通過緩解交通擁堵來(lái)減少能源/燃油消耗。

目前，國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（長(zhǎng)沙）測(cè)試區(qū)已完成如AEB、BSD、LKA、LDW、ACC等全項(xiàng)整車ADAS測(cè)試能力建設(shè)，模擬城市測(cè)試區(qū)內(nèi)裝有路測(cè)單元RSU可支持V2X測(cè)試。主要測(cè)試設(shè)備包括駕駛機(jī)器人、RT、OBU、行人拖拽系統(tǒng)、EVT、報(bào)警信號(hào)采集器、道路測(cè)試設(shè)備、高精度法規(guī)定位測(cè)試設(shè)備等，支持V2X第一階段、第二階段應(yīng)用場(chǎng)景測(cè)試、N-CAP、I-VISTA智能指數(shù)以及JB/T、GB/T等測(cè)試。