何藹

摘 要：車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)是以汽車為載體搭建多種互聯(lián)的一種模式。文章介紹該技術(shù)在中國的發(fā)展，對DSR和4G條件下的LTE-V兩種技術(shù)路線進(jìn)行了比較，通過V2X和其他技術(shù)的對比，分析該技術(shù)的特點(diǎn)。并借助技術(shù)路線圖，對5G技術(shù)發(fā)展后的V2X兩種技術(shù)路線的未來發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測。

關(guān)鍵詞：V2X;DSR;LTE-V;5G;技術(shù)路線圖

中圖分類號：TN915.03 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）03-30-05

1 V2X技術(shù)的現(xiàn)狀與分析比對

1.1 V2X技術(shù)概述

在眾多的網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)中，車聯(lián)網(wǎng)V2X是以汽車為載體搭建多種互聯(lián)的一種模式，V2X（Vehicle to Everything）是V（車）與各種X（萬物）之間智能信息的交換共享，包括V2V（Vehicle to Vehicle）、V2I（Vehicle to Infrastructure），V2P（Vehicle to Pedestrian）等。在從感知到聯(lián)通、控制、協(xié)同的全過程中，車聯(lián)網(wǎng)融合了車云網(wǎng)、車際網(wǎng)和車內(nèi)網(wǎng)等不同形式，涵蓋了對道路交通的感知，車、路、地之間的互聯(lián)互通，對交通的全時空控制，并可通過協(xié)同提升通行能力，減少堵塞與傷亡的發(fā)生。

按照中國汽車工業(yè)協(xié)會在2015年10月舉行的第十三屆中國汽車產(chǎn)業(yè)高峰論壇上給出的定義，搭載V2X功能汽車是指搭載先進(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，并最終可替代人來操作的新一代汽車。

1.2 V2X技術(shù)在中國的發(fā)展情況

2009年之前，國內(nèi)的汽車行業(yè)還沒有出現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)這個說法，只有“智能副駕”（豐田）、“車載信息服務(wù)”（安吉星）等叫法。

在美國，車聯(lián)網(wǎng)被描述成Connected Vehicles，在歐盟，車聯(lián)網(wǎng)更多被描述為 Cooperative ITS（C-ITS）合作智能交通系統(tǒng)。其他英文描述還有Internet of Vehicles（IOV），Connec -ted Car， In-car Internet和Telematics等，前三種基本上與前述的車云網(wǎng)、車際網(wǎng)、車內(nèi)網(wǎng)的概念相符，而Telematics則更多用于車輛上的通訊技術(shù)，后文也將對它單獨(dú)進(jìn)行一次比對。

2015年隨著“網(wǎng)聯(lián)汽車”的定義出現(xiàn)，智能化和網(wǎng)聯(lián)化這兩個詞越來越多地結(jié)合在了一起，V2X技術(shù)被覆蓋在智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的大框架之下。在2017年9月，中國出現(xiàn)了首個V2X應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng) 應(yīng)用層及應(yīng)用層數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)由中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟正式發(fā)布，從應(yīng)用定義、主要場景、系統(tǒng)基本原理、通信方式、基本性能要求和數(shù)據(jù)交互需求六個方面，給出了17個應(yīng)用的具體要求，包括通信頻率、類型、最大時延、通信距離以及定位精度，并支持LTE V2X、DSRC、5G三種通訊技術(shù)。

在上海汽車城的國家智能網(wǎng)聯(lián)（上海）試點(diǎn)示范區(qū)封閉測試區(qū)擁有8套V2X路測系統(tǒng)，科普體驗(yàn)區(qū)則有10套V2X路測系統(tǒng)，并在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，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)、信號燈優(yōu)先控制等二十余種V2X應(yīng)用。2017年11月，通用與上海國際汽車城和上海淞泓智能汽車有限公司一起，在位于上?？萍紕?chuàng)新港路周圍的一段公共道路上，演示了車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）通信應(yīng)用，測試車輛成功獲取了道路交叉口的紅綠燈狀態(tài)和倒計(jì)時信息。

除上海汽車城之外，工信部又先后推動在杭州、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)，支撐開展智能駕駛、智慧交通相關(guān)示范應(yīng)用。目前國內(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。

2019年1月重慶第一輛5G無人駕駛巴士已經(jīng)進(jìn)行了公司內(nèi)部的試運(yùn)行。這款無人駕駛巴士是重慶移動聯(lián)合華為公司、東南大學(xué)先進(jìn)車輛與新能源汽車實(shí)驗(yàn)室、法國Easy Mile進(jìn)行的聯(lián)合研發(fā)測試。

1.3 V2X技術(shù)發(fā)展路線

V2X技術(shù)發(fā)展主要有兩條路線：DSRC（專用短程通信技術(shù)）與LTE-V（融合4G LTE網(wǎng)絡(luò)的車輛通信解決方案）。

下表展示了對這兩種技術(shù)路線進(jìn)行初步比較的結(jié)果：

簡單來說，DSRG依賴路邊的WiFi發(fā)射器，而LTE-V則類似于基站發(fā)射4G信號，比WiFi更穩(wěn)定，車與車之間的溝通更順暢。在發(fā)展歷程中，DSRC路線發(fā)展較早，LTE-V后來居上，但兩種技術(shù)路線各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前通信業(yè)的說法認(rèn)為LTE-V是基于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的，所以LTE V2X后續(xù)的發(fā)展?jié)摿Ω?。總的來說，目前LTE-V還沒有達(dá)到顛覆性新技術(shù)的情況，不過隨著汽車與互聯(lián)網(wǎng)融合的常態(tài)化，隨著5G技術(shù)的發(fā)展，有可能會在兩條技術(shù)路線間引發(fā)量與質(zhì)的變化。

1.4 V2X技術(shù)與其他技術(shù)的比較

1.4.1 傳統(tǒng)的智能汽車與搭載V2X功能的汽車的比較

表3對此進(jìn)行了一個比較，可以初步看出V2X應(yīng)用范圍更廣，功能更為全面。

1.4.2 傳統(tǒng)的Telematics汽車信息服務(wù)與V2X的比較

Telematics由Telecommunication（通信）與Informatics（信息科學(xué)）組成。指利用無線通信和GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為車主提供所需信息的服務(wù)，主要包含位置、交通、娛樂、互聯(lián)網(wǎng)、車輛診斷、安防等服務(wù)。

從比對中可以看出傳統(tǒng)的Telematics主要是提供無線通訊功能，提供遠(yuǎn)程診斷，娛樂服務(wù);而V2X更重于智能交通系統(tǒng)，并大大提高安全性。

1.4.3 常規(guī)的自動駕駛技術(shù)中攝像頭或激光雷達(dá)等自主式感知手段與V2X技術(shù)比較

激光雷達(dá)是一類使用激光進(jìn)行探測和測距的設(shè)備，通常以10Hz左右的速度對周圍環(huán)境進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，其掃描一次的結(jié)果為密集的點(diǎn)構(gòu)成的三維圖，每個點(diǎn)具備（x，y，z）信息，即點(diǎn)云圖（Point Cloud Graph），從而建立起周圍環(huán)境的實(shí)時三維地圖。

激光雷達(dá)因其可靠性是目前駕駛系統(tǒng)中最重要的傳感器，然而它存在點(diǎn)云過于稀疏，甚至丟失部分點(diǎn)的問題;也難以辨別不規(guī)則的物體表面;且在大雨天無法使用。

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

從比較可以看出在自動駕駛中傳統(tǒng)的攝像頭或激光雷達(dá)模式在應(yīng)用場景下存在不少限制，而V2X技術(shù)可以完全規(guī)避這些限制，信息豐富、準(zhǔn)確，對中遠(yuǎn)端及盲區(qū)環(huán)境感知能力突出，做到防患于未然，而基于自主感知技術(shù)的安全輔助系統(tǒng)，則可以作為對較近端安全威脅的補(bǔ)充，兩者相結(jié)合，可以確保所有的安全。

不過目前V2X技術(shù)存在的一個缺點(diǎn)是它的信息交互是一個離散的過程，數(shù)據(jù)具有非實(shí)時性和間斷性。這個問題有望在過渡到5G時代得以解決。

2 V2X技術(shù)的未來與可能的突破

2.1 V2X與5G的發(fā)展

2.1.1 國內(nèi)V2X技術(shù)發(fā)展歷史回顧

下圖是根據(jù)行業(yè)分析報告，梳理出的一張國內(nèi)V2X技術(shù)的時間與事件簡單示意圖：

2.1.2 5G技術(shù)的全球推進(jìn)計(jì)劃

中國：工信部從2015年9月之2018年10月主導(dǎo)5G技術(shù)試驗(yàn)，包含關(guān)鍵技術(shù)認(rèn)證、技術(shù)方案認(rèn)證和系統(tǒng)驗(yàn)證三個方面。中國移動計(jì)劃在2019年預(yù)商用，而政府正在積極推進(jìn)5G于2020年展開商用。

日本：2014年9月建立5GMF，致力于在政府、研究機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)三者之間推進(jìn)5G系統(tǒng)合作?，F(xiàn)計(jì)劃在2020年東京奧運(yùn)會之前實(shí)現(xiàn)5G商用。

歐洲：通過設(shè)立H2020計(jì)劃，組建5GPPP聯(lián)盟，主導(dǎo)5G標(biāo)準(zhǔn)節(jié)奏。在無線移動通訊方面，歐洲積累了豐厚的技術(shù)能力與經(jīng)驗(yàn)。

美國：AT&T在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量5G測試工作。同時，在其技術(shù)論壇包括了思科、愛立信、因特爾、LG、三星、諾基亞和高通的Verizon一直引領(lǐng)著美國的5G研究，有望成為首個推出5G服務(wù)的美國運(yùn)營商。Verizon宣布已完成5G規(guī)范制定。

2.2 V2X技術(shù)的突破可能

2.2.1 5G技術(shù)的影響

5G并非一次顛覆性創(chuàng)新，它本身是對2G到3G到4G的傳統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)。然而，一旦它和V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來，所產(chǎn)生的影響，可能會帶來一次巨大的變革。

5G采用非正交多址介入技術(shù)，干擾低、高速運(yùn)動下傳輸效率高、且能被多用戶共享。同時它采用高頻段運(yùn)輸，可用頻譜豐富，可實(shí)現(xiàn)極高速短距離通信是它超快的傳輸速度，延遲幾乎可以忽略，以低成本高效率地實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)信息交互，并基于大數(shù)據(jù)量實(shí)時傳輸能力，可能實(shí)現(xiàn)近零成本的更高效率，從而改變整個V2X技術(shù)的格局。

上表簡單小結(jié)了5G通訊技術(shù)的幾個優(yōu)點(diǎn)及其可能帶來的技術(shù)影響，5G高速率、低時延、海量連接的特點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)中很可能開啟新一輪的革命。在其架構(gòu)體系中涉及到的終端覆蓋手機(jī)、汽車、家電、穿戴設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、公共設(shè)備等，能夠滿足包括VR/AR，車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧城市等應(yīng)用場景的高要求。如果與汽車相結(jié)合，很可能帶來V2X技術(shù)的巨大突破。

2.2.2 V2X技術(shù)與5G的結(jié)合方向

從V2X現(xiàn)有的兩大技術(shù)路線來看，可以平滑過渡到5G技術(shù)的LTE-V路線和由汽車廠商主推的DSRC（專用短程通信技術(shù)）相比，前者在5G時代的受益很可能更大。

和過去不同，平滑過渡到5G之后的LTE-V技術(shù)路線將很可能成為V2X技術(shù)的主流發(fā)展方向。從目前看來，在快速發(fā)展的智能交通和5G的雙重背景下，對這兩條技術(shù)路線的未來發(fā)展做了如下的預(yù)測：

DSRC技術(shù)路線發(fā)展在前，LTE-V路線后來居上，發(fā)生變化的時間點(diǎn)將是5G標(biāo)準(zhǔn)落地的時間。

在LTE-V技術(shù)過渡到5G時代后，將可以消除現(xiàn)有V2X技術(shù)中信息交互離散，數(shù)據(jù)非實(shí)時性和間斷性的缺點(diǎn)。不過，V2X通信安全隱私問題仍將是一個需要面對的信息安全隱患。

總的來看，5G網(wǎng)絡(luò)將對車聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展起到巨大的推動作用，甚至有可能帶來影響到V2X技術(shù)最終路線的顛覆。

2.2.3 在5G時代展望無人駕駛

無人駕駛L5所需要的URLLC（超高可靠低時延）及mMTC（海量機(jī)器類終端通信）都是5G標(biāo)準(zhǔn)最后落地之后的標(biāo)準(zhǔn)，5G的短延遲特性使云端的遠(yuǎn)程操控變得可行，只有在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，才能實(shí)現(xiàn)高精地圖（包括實(shí)施更新、云端交互、超高速帶寬的數(shù)據(jù)更新，ms級的通訊延時）這一無人駕駛的核心技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的無人駕駛。

從整個物聯(lián)網(wǎng)的角度來看，V2X技術(shù)是其中的一個具體應(yīng)用方向;從智能交通系統(tǒng)的角度來看，V2X技術(shù)是智能交通系統(tǒng)中重要的一環(huán)。

這個網(wǎng)聯(lián)車的交互模式的示意圖顯示了V2X技術(shù)在汽車和智能網(wǎng)聯(lián)交通環(huán)境之間的橋梁作用，以汽車為載體搭建智能交通系統(tǒng)的互聯(lián)。

通過車與路人、車與車、車與路測基礎(chǔ)設(shè)施等之間的無線通信，實(shí)時感知車輛周邊狀況進(jìn)行及時預(yù)警，從而有效提升道路安全問題的解決能力和交通系統(tǒng)的整體效率。在萬物互聯(lián)的新時代里，汽車可能是聯(lián)系萬物的結(jié)合點(diǎn)。未來車輛在進(jìn)行車聯(lián)網(wǎng)通信的過程中，需要進(jìn)行海量、實(shí)時的數(shù)據(jù)交互，包括網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳輸汽車導(dǎo)航信息、位置信息以及汽車各個傳感器的數(shù)據(jù)，到云端或其他車輛終端，這一切都將在5G標(biāo)準(zhǔn)落地之后成型。

參考文獻(xiàn)

[1] 王建偉，熊軍，汪洋等.證券研究報告/行業(yè)深度報告V2X技術(shù)走向成熟，規(guī)模商用時代到來.東北證券股份有限公司，2016年7月24日.

[2] 周到.5G：距離無人駕駛與車聯(lián)網(wǎng)還有多遠(yuǎn)？http：//www.cnauto -news.com/qchl/clw/201609/t20160912_492280.htm 中國汽車報網(wǎng)，2016年09月12日.

[3] BEN.一篇文章讀懂V2X系列：標(biāo)準(zhǔn)篇，車云網(wǎng) 2017年11月20日.

[4] 王易之.屬于中國V2X的“語言和文字”——標(biāo)準(zhǔn)T/CSAE 53-2017解讀（T/CSAE 53-2017）???? 《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng) 應(yīng)用層及應(yīng)用層數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)》解讀.中國汽車工程學(xué)會，2018年4月25日.

[5] 5G對無人駕駛的影響.汽車學(xué)堂，清研車聯(lián)微信公眾號，2019年1月23日.

[6] 無人駕駛環(huán)境感知基本框架.汽車學(xué)堂，清研車聯(lián)微信公眾號，2019年1月14日.

[7] 2018年車路協(xié)同與V2X產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（公開部分） .水清木華??? 研究中心 http：//www.pday.com.cn/ Uploads/Report Attach/ 20181 -113044351.

[8] 萬愛蘭，韓牟，馬世典，王運(yùn)文，華蕾，馮曉林.一種車內(nèi)網(wǎng)中安全、高效的身份認(rèn)證協(xié)議，http：//www.doc88.com/p-2186355319121.html.

[9] 鄭閔鋼，朱型檑.證券研究報告/行業(yè)研究王之盛宴5G全景研究—通信行業(yè)之5G深度報告之一.東興證券，2017年8月1日.