V2X車聯(lián)網(wǎng)：標(biāo)準(zhǔn)之爭，誰將勝出

未來的汽車應(yīng)該是什么樣的？有專家將其定義為車輪上的電腦（a computer on wheels），也有專家稱其為車輪上的IoT設(shè)備。

無論哪種說法，他們的目標(biāo)是一致的——未來的汽車都將是一臺能夠自動駕駛的智能移動設(shè)備，在一個完全連接和數(shù)字化的環(huán)境中運行，由電動傳動系統(tǒng)提供動力，使之完全融入我們的數(shù)字生活。在此過程中，V2V和V2I等車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)扮演了重要角色，它們不僅提高了車輛環(huán)境的確定性，還成為當(dāng)前大熱門的自主駕駛的有力推動者。

V2X的市場前景

車聯(lián)網(wǎng)（V2X，Vehicle-to-Everything）的應(yīng)用始于2006年，通用汽車的一輛凱迪拉克對這項技術(shù)做了展示。V2X是以車輛為主體，依靠通信網(wǎng)絡(luò)互連實現(xiàn)車與車（V2V）、車與人（V2P）、車與網(wǎng)（V2N）、車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）的互通互聯(lián)、信息共享，進(jìn)而達(dá)到保障交通安全、提高駕駛體驗、拓展智能服務(wù)等目標(biāo)的智慧交通解決方案。

Allied Market Research發(fā)布了一份報告，按V2V、V2I、V2P、車6與電網(wǎng)（V2G）、車與云（V2C）和車與設(shè)備（V2D）、專用短程通信（DSRC）等劃分，2019年全球汽車V2X行業(yè)收入為25.6億美元，預(yù)計到2027年將達(dá)到117.1億美元。從2020年到2027年，復(fù)合年增長率為28.4%。

V2X市場高速增長的主要決定因素來自于互聯(lián)汽車的大量采用，以及城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展。隨著5G和AI技術(shù)的發(fā)展，加上蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）技術(shù)的進(jìn)步以及半自動和自動車輛的增多，為該市場的進(jìn)一步增長提供了新的機(jī)遇。

按照細(xì)分市場劃分，V2V對2019年全球汽車V2X市場貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到40%。由于V2I是傳遞車輛移動性管理、駕駛員安全和環(huán)境條件等信息的重要保障，預(yù)計2020年到2027年期間，V2I將出現(xiàn)高速增長，最大復(fù)合年增長率為32.8%。按車型劃分，2019年乘用車占據(jù)全球汽車V2X市場約90%的份額，預(yù)計到2027年仍將保持這一優(yōu)勢地位。

V2X的發(fā)展路徑

現(xiàn)階段，國外已經(jīng)實現(xiàn)在汽車上應(yīng)用DSRC技術(shù)。由于DSRC技術(shù)存在很多局限性，將很難成為V2X技術(shù)的發(fā)展趨勢。如今，國內(nèi)外在V2X的發(fā)展上主要傾向于發(fā)展與5G技術(shù)兼容性較好的C-V2X和LTE-V2X這兩項技術(shù)。我們也看到這樣的趨勢，即全球車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線正在向C-V2X聚焦。比如2020年9月，5G汽車聯(lián)盟5GAA提出了C-V2X通信技術(shù)路線圖，同年11月美國聯(lián)邦通訊委員會將5.9GHz頻段劃撥給C-V2X使用，這些舉措標(biāo)志著C-V2X成為全球標(biāo)準(zhǔn)又向前邁進(jìn)了一大步。

車聯(lián)網(wǎng)V2X的概念自誕生以來逐步演變成兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，一個是由美國提出的基于DSRC的V2X體系，另一個是由中國主導(dǎo)的基于C-V2X的標(biāo)準(zhǔn)體系。現(xiàn)在，美國已開始轉(zhuǎn)向用C-V2X取代DSRC，C-V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正式登上國際舞臺。

DSRC與V2X的差別

DSRC（Dedicated Short Range Communications）即專用短程通信技術(shù)，是由美國提出的一種基于IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)（以WiFi為基礎(chǔ)）的通信協(xié)議。該項技術(shù)由美國交通部和密歇根大學(xué)支持，專用于V2V與V2I，可以實現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語音和數(shù)據(jù)的實時、準(zhǔn)確、可靠的雙向傳輸，經(jīng)過美國、日本和歐盟的大規(guī)模測試，驗證了其有效性。

C-V2X即蜂窩車聯(lián)網(wǎng)，基于蜂窩通信技術(shù)發(fā)展而來，由3GPP主導(dǎo)推動，依托已經(jīng)全網(wǎng)運行的4G網(wǎng)絡(luò)（LTE）來促成V2X的實現(xiàn)。C-V2X的空中接口有兩種，一種是Uu接口，一種是PC5接口。Uu接口以蜂窩通信基站為中心，實現(xiàn)廣覆蓋的通信連接。PC5接口不通過基站，而是直接在車聯(lián)間形成數(shù)據(jù)傳輸，以滿足低時延的要求。C-V2X具有傳輸距離遠(yuǎn)、通信范圍廣、可擴(kuò)展性高、建設(shè)成本低等特點。面向5G網(wǎng)路，C-V2X將有更廣闊的發(fā)展空間。

通過一次次的技術(shù)論證，DSRC與C-V2X之間的差距非常明顯。DSRC的不足之處主要體現(xiàn)在以下幾點：

DSRC的性能不足

DSRC無法在高速環(huán)境下維持良好的通信穩(wěn)定性。通過信息檢索我們看到，在福特與大唐、高通的聯(lián)合測試中，DSRC的表現(xiàn)明顯不如C-V2X，在超過一定的通信距離后基于DSRC技術(shù)的產(chǎn)品出現(xiàn)了明顯的數(shù)據(jù)失真，而LTE-V2X能更好地勝任這項任務(wù)。

DSRC占用的頻譜較多

相較于DSRC，WiFi對于5.9GHz頻段的需求更為迫切，屆時，我們需要在WiFi與DSRC的應(yīng)用頻譜上進(jìn)行權(quán)衡，這也是美國從DSRC轉(zhuǎn)向C-V2X的主要原因之一。

DSRC的未來發(fā)展空間有限

就未來發(fā)展空間而言，DSRC較為有限，而C-V2X是一項可持續(xù)推進(jìn)的技術(shù)。根據(jù)C-V2X的發(fā)展規(guī)劃，無論是目前的LTE-V2X還是未來的NR-V2X，都是立足當(dāng)下、面向未來的出色解決方案。一方面它們滿足了車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)下的需求，未來的前景也值得期待。

C-V2X的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在大規(guī)模部署上的成本控制。盡管DSRC與C-V2X技術(shù)在成熟度及產(chǎn)業(yè)鏈的完整性方面差別不大，但在實現(xiàn)成本上卻有著云泥之別。C-V2X能借助現(xiàn)有的4G/5G通信基站，合理利用現(xiàn)有資源，有效節(jié)約了建設(shè)成本。

我們知道硬幣都有兩個面，這一點也適用于DSRC和C-V2X技術(shù)。在兼容性和互操作性方面，DSRC比C-V2X更具優(yōu)勢。C-V2X的各個版本互不兼容，Rel.14/Rel.15和Rel.16工作在不同的頻段，后續(xù)的設(shè)備必須支持多個版本以保持與先前設(shè)備的兼容性。DSRC在設(shè)計之初就保證了802.11p和802.11bd之間的互操作性，二者完全兼容。

V2X與5G和自動駕駛的關(guān)系

汽車的智能化、電動化使得V2X成為必然趨勢，而V2X又是未來汽車實現(xiàn)自動駕駛的必由之路。4G技術(shù)為V2X提供了基礎(chǔ)功能和簡單的應(yīng)用場景。5G技術(shù)的到來，則極大地增強(qiáng)了V2V、V2P、V2I的連接能力。

要想解讀V2X與5G和自動駕駛之間的關(guān)系，我們先來看一下V2X對于安全高效的自動駕駛的重要性。自動駕駛系統(tǒng)包含感知層、決策層和執(zhí)行層，由執(zhí)行層最終體現(xiàn)車輛的自動化水平。目前，輔助駕駛和自動駕駛分為L1~L5共五級，其中L1~L3為自動駕駛系統(tǒng)輔助人類駕駛，又被稱為高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）；L4屬于人類輔助自動駕駛系統(tǒng)；L5將是完全的自動駕駛， 也可以稱之為無人駕駛。

在準(zhǔn)確的車輛信息感知上，只有V2X才能提供精準(zhǔn)的速度、航向、制動踏板狀態(tài)等。在障礙物的感知上，V2X通信能向車輛發(fā)出無法直接看到的物體（非視線范圍內(nèi)）的警報，以便于機(jī)器、人、車及時做出更好的決策，這是駕駛安全的重要環(huán)節(jié)。

此外，因V2X包含有高度可靠的多種傳感器，在任何天氣或照明條件下，V2X都能保證車輛的安全行駛。

自動駕駛是車輛作為運載工具智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展的核心應(yīng)用，也是V2X和智慧交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心應(yīng)用服務(wù)。單車智能駕駛主要依靠車輛自身的視覺、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器進(jìn)行環(huán)境感知、計算決策和控制執(zhí)行。網(wǎng)聯(lián)自動駕駛則是通過車聯(lián)網(wǎng)將“人-車-路-云”以及各種交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，大幅提升車輛在環(huán)境感知、計算決策和控制執(zhí)行等方面的能力。

現(xiàn)在，自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為5G的重要應(yīng)用。一是5G網(wǎng)絡(luò)擁有最高達(dá)10GB/S的傳輸速率，可為車輛提供毫秒級的超低時延，為自動駕駛的實現(xiàn)奠定了堅實的通信基礎(chǔ)。二是5G為邊緣計算提供了強(qiáng)力支撐。由于自動駕駛中的很多決策具有極高的實時性要求，為此，V2X系統(tǒng)必須更多地依靠邊緣計算來為車輛提供服務(wù)，只有這樣，才能為車輛提供可靠的海量數(shù)據(jù)實時處理。目前，5G R16標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，此舉必將加速V2X產(chǎn)業(yè)的快速落地。

V2X發(fā)展現(xiàn)狀

在V2X全面鋪開以及從LTE-V2X向5G-V2X轉(zhuǎn)變過程中，從運營、芯片模組、終端設(shè)備到管理平臺、安全認(rèn)證、交通信息化項目的實施，整個產(chǎn)業(yè)鏈正在步入爆發(fā)式增長環(huán)節(jié)。在運營服務(wù)上，中國三大電信運營商均已開展C-V2X業(yè)務(wù)驗證示范項目，百度、阿里、騰訊、小米、華為等互聯(lián)網(wǎng)及通信企業(yè)也開始進(jìn)軍車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，這些都是C-V2X應(yīng)用落地的好消息。

汽車電子市場蘊(yùn)含巨大的商機(jī)，也是商家必爭之地，V2X對產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率正逐年升高。根據(jù)Polaris market research發(fā)布的一項最新研究，到2026年，全球汽車V2X市場預(yù)計將達(dá)到332.46億美元左右。在V2X行業(yè)，全球前十大半導(dǎo)體廠商都是在業(yè)界威名赫赫的企業(yè)，比如Infineon Technologies（英飛凌）、NXP Semiconductors（恩智浦）、RF360、Bosch（博世）、STMicroelectronics（意法半導(dǎo)體）、Altran、Autotalks、Continental（大陸）、HARMAN等。

NXP公司提出，V2X技術(shù)支持汽車與周圍環(huán)境通信，使駕駛更安全、更高效，它能使無形變有形，因而可警告駕駛員道路上的危險，從而減少交通傷害和死亡。除了提高安全性，V2X還有助于優(yōu)化交通流量，減少交通擁堵，減少交通對環(huán)境的影響。

作為很早就進(jìn)入V2X行業(yè)的半導(dǎo)體企業(yè)，NXP擁有完整的V2V和V2I通信解決方案，實現(xiàn)了主動安全系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)（ITS）的管理。其產(chǎn)品組合非常豐富，主要包括SAF5400單芯片DSRC調(diào)制解調(diào)器、SAF5100 V2X SDR基帶處理器、TEF5100 V2X射頻收發(fā)器、SXF1800安全元件，以及i.MX應(yīng)用處理器等。2017年，NXP發(fā)布了基于單芯片的可擴(kuò)展安全V2X平臺——RoadLINK，這是當(dāng)時一款經(jīng)過批量生產(chǎn)驗證的5.9GHz V2X系統(tǒng)解決方案。

SAF5400

SAF5400單芯片DSRC調(diào)制解調(diào)器是該方案的核心，它將先進(jìn)的收發(fā)器技術(shù)與完整基帶、MAC層和固件集成到一個單芯片中，具有獨特的可擴(kuò)展架構(gòu)，可與NXP i.MX產(chǎn)品系列組合，支持在從“低端”O(jiān)BU擴(kuò)展到“高端”O(jiān)BU的過程中，在系統(tǒng)平臺中使用相同的V2X硬件芯片。

SAF5100

SAF5100是一款軟件定義的無線處理器，這種基帶處理器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），用于與外部收發(fā)器對接。TEF5100收發(fā)器架構(gòu)基于發(fā)射器和接收器的直接轉(zhuǎn)換，因而無需昂貴的外部濾波器。

SXF1800

SXF1800是一種安全元件IC，此前已應(yīng)用于電子護(hù)照、銀行卡、智能手機(jī)，如今又應(yīng)用到汽車中，為V2X應(yīng)用提供抗篡改加密功能。

據(jù)NXP介紹，相關(guān)V2X試驗也已取得滿意的結(jié)果。其中帶有NXP芯片組的商用DSRC OBU已在新加坡林竹港路進(jìn)行了2公里L(fēng)OS（Line of Sight）測試，其設(shè)置盡可能接近5GAA1，與2019年3月5GAA發(fā)布的C-V2X可比試驗結(jié)果對比，顯著優(yōu)于5GAA公布的C-V2X結(jié)果。

博世公司表示，V2X有助于車輛和周圍物體之間以及車輛和交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)交換。這將開啟一系列創(chuàng)新服務(wù)，使駕駛更安全，同時有助于提高效率，意味著V2X將成為未來ADAS和自動駕駛的關(guān)鍵元素。作為一家Tier-1供應(yīng)商，在技術(shù)上博世公司是中立的。因此，無論是DSRC還是C-V2X，公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品提供給OEM。

早在2017年9月，高通就發(fā)布了基于3GPP R14規(guī)范、面向PC5直接通信的C-V2X商用解決方案——Qualcomm 9150 C-V2X芯片組，2018年下半年該芯片組商用出樣。該芯片支持C-V2X直接通信、GNSS，支持無SIM卡運行，工作于ITS 5.9GHz頻段。2018年8月，高通和大唐電信攜手完成了多芯片組廠商支持的C-V2X互操作性測試，芯片組于2019年支持商業(yè)部署。

結(jié)語

目前，部分跨國車企已經(jīng)對應(yīng)用V2X技術(shù)的車型實現(xiàn)量產(chǎn)。在這些車企中，通用和豐田主要是應(yīng)用V2X技術(shù)中的DRSC技術(shù)路線。

美國的V2X技術(shù)在政策推動、標(biāo)準(zhǔn)制定和頻譜確定的背景下，先后在美國的26個州開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車試點示范工作，覆蓋率達(dá)五成以上，并在2014年和2015年分別建造了知名的GoMentum Station和Mcity智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場。中國的V2X技術(shù)較國外起步晚，暫時還未能實現(xiàn)量產(chǎn)。

在5G V2X方面，廣汽集團(tuán)正在進(jìn)行基于5G的自動駕駛系統(tǒng)及遠(yuǎn)程自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)。目前，中國已經(jīng)建立了10個國家級智能網(wǎng)聯(lián)（車聯(lián)網(wǎng)）測試示范區(qū)，超過30個城市級及企業(yè)級測試示范點，另有10多條智慧高速公路，用于開展智能網(wǎng)聯(lián)試點工作。

V2X技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)就位，相關(guān)解決方案業(yè)已成型，各大主要供應(yīng)商和OEM也做好了部署的準(zhǔn)備?，F(xiàn)在，V2X技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)還是在監(jiān)管環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施方面。最終，無論最終DSRC或C-V2X哪一項技術(shù)勝出，業(yè)界都已經(jīng)做好了兩手準(zhǔn)備。

審核編輯：郭婷