為了提升交通系統(tǒng)的安全性和智能化，智能交通系統(tǒng)的概念正逐漸興起。智能交通可以利用新一代的通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理能力，提高現(xiàn)有交通系統(tǒng)的整體效率，降低能量損耗，增加運(yùn)輸?shù)陌踩捅憬莩潭取?/p>

　　近年來(lái)智能交通系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將主要集中在智能公路交通系統(tǒng)領(lǐng)域，也就是俗稱的車聯(lián)網(wǎng)其中V2X技術(shù)借助車 - 車，車與路測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，車與路人之間的無(wú)線通信，實(shí)時(shí)感知車輛周邊狀況進(jìn)行及時(shí)預(yù)警成為當(dāng)前世界各國(guó)解決道路安全問(wèn)題的一個(gè)研究熱點(diǎn)。根據(jù)美國(guó)交通部提供的數(shù)據(jù)，V2V技術(shù)可幫助預(yù)防80%各類交通事故的發(fā)生。

　　在接下來(lái)的幾篇文章里，車云菌將會(huì)為大家逐一梳理V2X技術(shù)發(fā)展過(guò)程中面臨的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)，各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈公司在推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)量產(chǎn)落地過(guò)程中付出的努力和成果以及5G通訊技術(shù)對(duì)V2X應(yīng)用產(chǎn)生的影響。今天我們主要將目光投向V2X的一些基本概念以及兩大底層通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的對(duì)比和區(qū)別。

　　V2X到底是什么?

　　按照中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)搭載V2X功能汽車的定義來(lái)看，它是搭載先進(jìn)的車載傳感器，控制器，執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與X(人，車，路，后臺(tái)等)智能信息的交換共享，具備復(fù)雜的環(huán)境感知，智能決策，協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，可實(shí)現(xiàn)安全，舒適，節(jié)能，高效行駛，并最終可替代人來(lái)操作的新一代汽車。

　　與自動(dòng)駕駛技術(shù)中常用的攝像頭或激光雷達(dá)相比，V2X擁有更廣的使用范圍，它具有突破視覺(jué)死角和跨越遮擋物的信息獲取能力，同時(shí)可以和其他車輛及設(shè)施共享實(shí)時(shí)駕駛狀態(tài)信息，還可以通過(guò)研判算法產(chǎn)生預(yù)測(cè)信息。另外，V2X是唯一不受天氣狀況影響的車用傳感技術(shù)，無(wú)論雨，霧或強(qiáng)光照射都不會(huì)影響其正常工作。

　　此外，在傳統(tǒng)智能汽車信息交換共享和環(huán)境感知的功能之外，V2X還強(qiáng)調(diào)了“智能決策”，“協(xié)同控制和執(zhí)行”功能，以強(qiáng)大的后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，決策，調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)。而且要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，車輛必須具備有感知系統(tǒng)，像人一樣能夠觀察周圍的環(huán)境，所以除了傳感器，V2X技術(shù)也屬于自動(dòng)駕駛的一個(gè)感知手段。

　　車聯(lián)網(wǎng)是對(duì)D2D(Device to Device)技術(shù)的深入研究過(guò)程。它指的是車輛之間，或者汽車與行人，騎行者以及基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信系統(tǒng)。利用裝載在車輛上的無(wú)線射頻識(shí)別RFID技術(shù)，傳感器，攝像頭獲取車輛行駛情況，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及周邊道路環(huán)境信息，同時(shí)借助GPS定位獲得車輛位置信息，并通過(guò)D2D技術(shù)將這些信息進(jìn)行端對(duì)端的傳輸，繼而實(shí)現(xiàn)在整個(gè)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信息的共享。通過(guò)對(duì)這些信息的分析處理，及時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行路況匯報(bào)與警告，有效避開(kāi)擁堵路段選擇最佳行駛線路。

　　V2X車聯(lián)網(wǎng)通信主要分為三大類：V2V(車到車)，V2I(車到基礎(chǔ)設(shè)施)和V2P(車到行人)。的信息(如從其它車輛或傳感器設(shè)備接收到的信息)，以提供更多的智能服務(wù)，如碰撞警告或自主駕駛。
[page]

　　V2X兩大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：DSRC與LTE V2X

　　V2X通信技術(shù)目前有DSRC與LTE V2X兩大路線.DSRC發(fā)展較早，目前已經(jīng)非常成熟，不過(guò)隨著LTE技術(shù)的應(yīng)用推廣，未來(lái)在汽車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也將有廣闊的市場(chǎng)空間。

　　率先出擊的DSRC

　　車用環(huán)境無(wú)線存取(WAVE)，專用短程通訊(DSRC)是IEEE 802.11p底層通信協(xié)議與IEEE 1609系列標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)成的技術(shù)，采用5.9GHz頻段，并具備低傳輸延遲特性，以提供車用環(huán)境中短距離通訊服務(wù).IEEE802.11p解決在高速移動(dòng)環(huán)境中數(shù)據(jù)的可靠低時(shí)延傳輸問(wèn)題，IEEE1609系列規(guī)范對(duì)V2X通信的系統(tǒng)架構(gòu)，資源管理，安全機(jī)制等進(jìn)行闡釋。

　　DSRC是連結(jié)車輛與車輛(V2V)，車輛與路側(cè)裝置間的RF通用射頻通訊技術(shù)，在車用環(huán)境中提供公共安全和中短距離通訊服務(wù)。各個(gè)國(guó)家分配的DSRC使用頻段各不相同0.1999年，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)于1999年年決定將5.9GHz(5.850?5.925GHz)頻段分配給汽車通訊使用。主要目標(biāo)是使公共安全應(yīng)用能夠挽救生命并改善交通流量.FCC還允許在本領(lǐng)域提供私人服務(wù)來(lái)降低部署成本，并鼓勵(lì)快速開(kāi)發(fā)和采用DSRC技術(shù)和應(yīng)用。

　　美國(guó)的DSRC頻譜和頻道

　　美國(guó)5.9GHz DSRC的頻段規(guī)劃，以10MHz頻寬為單位，將75MHz頻段劃分成七個(gè)頻道，并由低頻至高頻分別給予172,174,175,178,180,182與184頻道編號(hào)。如下圖所示，頻道178為控制頻道(CCH)，剩余的六個(gè)頻道為服務(wù)頻道(SCH)，其包含兩個(gè)公共安全專用服務(wù)頻道(頻道172為車輛與車輛間公共安全專用服務(wù)頻道，頻道184為交叉路口公共安全專用服務(wù)頻道)，兩個(gè)中距離公共安全，私用共享服務(wù)頻道(頻道174與176)，以及兩個(gè)短距離公共安全/私用共享服務(wù)頻道(頻道180與182)。

　　全球DSRC的頻譜分配情況

　　WAVE / DSRC所表示的即是IEEE 802.11p與IEEE 1609系列標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)成的DSRC技術(shù)，與其他DSRC技術(shù)相比，具有低傳輸延遲(0.0002秒)，高傳輸距離(1,000公尺)與高傳輸速度(27Mbit / s)的等特性。在車輛行駛過(guò)程中，駕駛者需要對(duì)周圍環(huán)境的變化做出快速判斷，為了提高駕駛安全性，減少交通事故的發(fā)生，車輛間的通信時(shí)延顯得尤為重要。

　　WAVE / DSRC技術(shù)底層采用IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)，上層則采用IEEE 1609系列標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)應(yīng)至開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型(OSI Reference Model)，IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)體(PHY)層與資料鏈結(jié)層中的媒體存取控制層(MAC)的通訊協(xié)議，而媒體存取控制層中的多頻道運(yùn)作(Multi-Channel Operation)至應(yīng)用層之通訊協(xié)定由IEEE 1609各個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范制定。

　　WAVE_DSRC系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)圖

　　這需要指出的是，WAVE / DSRC系統(tǒng)中所使用的安全訊息格式和處理程序，包括WAVE管理訊息機(jī)制與安全應(yīng)用訊息機(jī)制，同時(shí)也描述支援核心安全所需的管理功能。 / DSRC應(yīng)用中的安全問(wèn)題往往是最值得關(guān)注的，這些應(yīng)用所提供的服務(wù)都必須具有抵御竊聽(tīng)，偽造，修改與重送攻擊的能力。
[page]

　　后來(lái)者居上的LTE V2X

　　早在3G時(shí)代，國(guó)際通信業(yè)界已經(jīng)聯(lián)合整車廠開(kāi)展了基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的V2V / V2I試驗(yàn)項(xiàng)目。啟動(dòng)于2006年的CoCar項(xiàng)目，參與公司包括愛(ài)立信，沃達(dá)豐，MAN卡車，大眾等，演示了在高速行駛的車輛之間通過(guò)沃達(dá)豐的3G蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳送關(guān)鍵安全告警消息的應(yīng)用，當(dāng)時(shí)做到了端到端時(shí)延低于500毫秒。之后愛(ài)立信，沃達(dá)豐，寶馬，福特又啟動(dòng)了CoCarX基于LTE網(wǎng)絡(luò)的緊急消息應(yīng)用性能評(píng)估，端到端系統(tǒng)時(shí)延在100ms的以下。歐盟于2012年資助了LTEBE-IT項(xiàng)目，開(kāi)展LTE演進(jìn)協(xié)議在ITS中的應(yīng)用研究。

　　LTE V2X針對(duì)車輛應(yīng)用定義了兩種通信方式：集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)。集中式也稱為蜂窩式，需要基站作為控制中心，集中式定義的車輛與路側(cè)通信單元以及基站設(shè)備的通信方式;分布式也稱為直通式，無(wú)需基站作為支撐，在一些文獻(xiàn)中也表示為L(zhǎng)TE-Direct(LTE-D)及LTE D2D(Device-to-Device) ，分布式定義車輛之間的通信方式。

　　LTE V2X的兩種通信方式

　　相比DSRC技術(shù)，LTE V2X可以解決前者在離路覆蓋，盈利模式，容量及安全等各方面存在的問(wèn)題。它的部署相對(duì)容易，頻譜帶寬分配靈活，傳輸可靠，覆蓋廣而且隨著3GPP持續(xù)演進(jìn)，可支持未來(lái)ITS業(yè)務(wù)需求。然而，LTE V2X的缺點(diǎn)也同樣突出：標(biāo)準(zhǔn)尚在制定過(guò)程中，技術(shù)成熟度較低，面向車車主動(dòng)安全與智能駕駛的服務(wù)性能還需要充分的測(cè)試驗(yàn)證。

　　2014年9月，LG向3GPP提交了LTE在V2X通信應(yīng)用的規(guī)范草案。同年12月，愛(ài)立信提交了增強(qiáng)LTE D2D相近服務(wù)的規(guī)范草案。2015年2月和6月，3GPP的SA1和RAN1工作組分別設(shè)立了專題“LTE對(duì)V2X服務(wù)支持的研究”和“基于LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的V2X可行性服務(wù)研究”，標(biāo)志著LTE V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究的正式啟動(dòng)。

　　3GPP在2016年9月已經(jīng)完成了對(duì)其首個(gè)蜂窩車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，并在3GPP RAN會(huì)議上將其納入LTE版本14中。它主要聚焦于V2V(車到車通信)，是基于LTE Release 12和LTE Release 13所規(guī)范的鄰近通信技術(shù)中的D2D(終端設(shè)備間直接通信)，但是引入了一種新的D2D接口--PC5。作為3GPP V2V WI的一部分，PC5接口主要用于解決高速(最高250公里/小時(shí))及高節(jié)點(diǎn)密度(成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn))環(huán)境下的蜂窩車聯(lián)網(wǎng)通信問(wèn)題。最新消息是，3GPP關(guān)于所有LTE V2X的標(biāo)準(zhǔn)R14，其中包括應(yīng)用層，網(wǎng)絡(luò)層，接入層所有的標(biāo)準(zhǔn)體系都已經(jīng)完備，預(yù)計(jì)2019年前后啟動(dòng)商用，現(xiàn)在只等在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的落地。

　　國(guó)內(nèi)主導(dǎo)LTE V2X發(fā)展的是高通與華為，但大唐電信早在2012 - 2013年期間就提出了LTE-V解決方案的概念并在積極扮演著推手的作用。華為，樂(lè)金電子(LGE)與中國(guó)本地電信設(shè)備制造商CATT并共同主導(dǎo)了3GPP研究，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)已經(jīng)在中國(guó)針對(duì)LTE V2X推出了工作項(xiàng)目。

　　2016年11月，工信部無(wú)線電管理委員會(huì)批復(fù)5905-5925 MHz總共20MHz用于LTE-V直連技術(shù)的試驗(yàn)驗(yàn)證。批復(fù)明確指出，這20MHz頻譜作為試驗(yàn)頻譜僅用于LTE V2X直連技術(shù)的試驗(yàn)驗(yàn)證，其中包括功能性測(cè)試和不同無(wú)線電應(yīng)用間兼容性試驗(yàn)研究。在第二階段實(shí)驗(yàn)中，工信部先后明確了3.5G，4.9G頻段中的各200M頻率，屬于5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)。這個(gè)頻譜有可能在2018年中確定下來(lái)，這對(duì)整個(gè)LTE V2X的產(chǎn)業(yè)化是重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

　　2017年9月中旬，中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟正式發(fā)布“合作式智能交通系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)屬于中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)針對(duì)V2X應(yīng)用層的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，為國(guó)內(nèi)各車企及后裝V2X產(chǎn)品提供了一個(gè)獨(dú)立于底層通信技術(shù)的，面向V2X應(yīng)用的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)及接口，以便在統(tǒng)一的規(guī)范下進(jìn)行V2X應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，測(cè)試，對(duì)V2X大規(guī)模路試和產(chǎn)業(yè)化具有良好的推動(dòng)效應(yīng)。

　　根據(jù)中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)，車用通信系統(tǒng)通?？梢苑譃橄到y(tǒng)應(yīng)用，應(yīng)用層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，該V2X標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注應(yīng)用層及應(yīng)用層與上下相鄰兩層的數(shù)據(jù)交互接口。該標(biāo)準(zhǔn)從應(yīng)用定義，主要場(chǎng)景，系統(tǒng)基本原理，通信方式，基本性能要求和數(shù)據(jù)交互需求六個(gè)方面，已經(jīng)制定出了17個(gè)應(yīng)用的具體要求，包括通信頻率，類型，最大時(shí)延，通信距離以及定位精度，詳見(jiàn)下表。

　　“合作式智能交通系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)”定義的17項(xiàng)應(yīng)用

　　從表中可以看出，目前的一期應(yīng)用主要是提供預(yù)警功能，相當(dāng)于是將此前ADAS的預(yù)警范圍利用V2X的方式進(jìn)行了擴(kuò)大。因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)在通信技術(shù)上未有規(guī)定，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中也針對(duì)不同通信技術(shù)各有要求，因而標(biāo)準(zhǔn)支持LTE V2X，DSRC，5G三種通訊技術(shù)，針對(duì)高時(shí)延低頻類應(yīng)用，還額外支持4G通信。

　　目前上海汽車城已按照該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)(上海)試點(diǎn)示范區(qū)封閉測(cè)試區(qū)和科普體驗(yàn)區(qū)的V2X系統(tǒng)進(jìn)行了軟件升級(jí)?，F(xiàn)已在覆蓋封閉測(cè)試區(qū)的8套V2X路測(cè)系統(tǒng)，覆蓋科普體驗(yàn)區(qū)的10套V2X路測(cè)系統(tǒng)以及10輛實(shí)驗(yàn)車上部署了支持該標(biāo)準(zhǔn)的V2X應(yīng)用軟件，傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容包括BSM，MAP，SPAT，RSI和RSM五類消息，實(shí)現(xiàn)了前向碰撞預(yù)警，交叉路口碰撞預(yù)警，緊急剎車預(yù)警，異常車輛提醒，限速預(yù)警，弱勢(shì)交通參與者碰撞預(yù)警，車內(nèi)標(biāo)牌，綠波車速引導(dǎo)，信號(hào)燈優(yōu)先控制等二十余類V2X應(yīng)用。
[page]

　　而11月6日，在位于上海科技創(chuàng)新港路周圍的一段公共道路上，通用聯(lián)合上海國(guó)際汽車城和上海淞泓智能汽車有限公司演示了車輛與基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)通信應(yīng)用，來(lái)自通用汽車的測(cè)試車輛成功獲取了道路交叉口的紅綠燈狀態(tài)和倒計(jì)時(shí)信息。

　　除上海汽車城之外，工信部又先后推動(dòng)在杭州，北京，重慶成立“智能汽車與智慧交通產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范區(qū)”，基于LTE-V / 5G的通信環(huán)境建設(shè)，支撐開(kāi)展智能駕駛，智慧交通相關(guān)示范應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)通信設(shè)備廠商已有基于LTE-V架構(gòu)的原型樣機(jī)，可進(jìn)行車路協(xié)同實(shí)景演示。

　　LTE-V標(biāo)準(zhǔn)制定路線圖

　　DSRC與LTE V2X對(duì)比

　　DSRC相比V2X已經(jīng)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)和良好的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，但LTE V2X作為后起之秀，正有逐步取代并超越DSRC的趨勢(shì)。在可用性方面，DSRC具有不依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(比如安全性管理和互聯(lián)網(wǎng)接入等功能)和自組網(wǎng)的良好特性，所以基于DSRC標(biāo)準(zhǔn)的V2X網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性強(qiáng)，不會(huì)由于傳輸瓶頸和單點(diǎn)故障的原因?qū)е抡麄€(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作。

　　而在不包含ProSe功能的LTE版本中，LTE V2X需要依賴基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，在R12以后的版本中，由于LTE加入了ProSe功能后，LTE V2X功能支持在線和離線兩種模式，互聯(lián)網(wǎng)連接不在是必備選項(xiàng)了。另一方面由于DSRC使用的是不經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)的信道接入策略，這種策略無(wú)法滿足未來(lái)V2X對(duì)確定性時(shí)延的需求，同時(shí)DSRC的可靠性和容量，較LTE V2X也要差一些。未來(lái)隨著無(wú)人駕駛和互聯(lián)網(wǎng)汽車的出現(xiàn)，汽車與互聯(lián)網(wǎng)相連，將成為一種常態(tài)。由于LTE-V是基于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的，所以LTE V2X后續(xù)的發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

　　車云小結(jié)

　　例如DSRC，4G-LTE，LTE-V2X和5G，為“合作式智能交通系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)”的出臺(tái)，使得V2X的應(yīng)用程序可以在不同的通信技術(shù)條件下運(yùn)行V2X產(chǎn)業(yè)化落地提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是V2X技術(shù)要發(fā)揮作用，除了選擇什么樣的標(biāo)準(zhǔn)之外，還涉及到政府的推動(dòng)作用，個(gè)人認(rèn)為如果不強(qiáng)制要求安裝的話，可能實(shí)際效果并不會(huì)很好，這樣一來(lái)，附加成本的攀升也會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的排斥。因此政府在V2X頻譜，蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署等方面的規(guī)劃對(duì)于整個(gè)V2X產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品和服務(wù)開(kāi)發(fā)有著十分重要的影響。