什么是V2X？如何通過V2X技術(shù)實現(xiàn)5G智慧交通？（一）

關(guān)于V2X

V2X，即Vehicle to Everything / vehicle to X，車用無線通信技術(shù)，是意向以車輛為中心，與周邊車輛、設(shè)備、基站通信，從而獲取實時路況、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、提供車載娛樂信息等，是未來智能交通運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

具體來說，我們通常認為V2X技術(shù)包含以下幾個類別：

• 車輛與車輛V2V(Vehicle-to-Vehicle)：常見應用如防碰撞安全系統(tǒng)
• 車輛與基礎(chǔ)設(shè)施V2I(Vehicle-to-Infrastructure)：交通信號指示與時間提醒
• 車輛與行人V2P(Vehicle-to-Pedestrian)：行人單車安全距離警報
• 車輛與外部網(wǎng)絡(luò)V2N(Vehicle-to-Network)：實時地圖，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駕駛的重要力量。V2X也是實現(xiàn)自動駕駛的重要手段，能夠彌補攝像頭、雷達等車載傳感器視距不足的缺陷，并且提高車輛在交叉口、惡劣天氣環(huán)境等特殊條件下的感知能力。

發(fā)展歷程

V2X的起源其實相當早，在國外也經(jīng)歷了相當長時間的發(fā)展，在1999年美國就已經(jīng)開始了相關(guān)方面的研究，分配了5.850-5.925 GHz給智能運輸系統(tǒng)（ITS），從2004年開始，IEEE開始基于802.11系列協(xié)議開發(fā)車用無線通信系統(tǒng)并提出了DSRC（專用短程通訊，Dedicated Short Range Communications）來命名這項基于802.11的車載無線通信技術(shù)，這也就是V2X的第一個技術(shù)路線的起源。與此同時，在日本也較早展開了對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究，在1991年， 日本車輛信息與通信系統(tǒng)(VICS)中心正式成立,經(jīng)過近10年的發(fā)展，VICS被認為是世界上最成功的道路交通信息提供系統(tǒng)。

與歐美、日本等國比較，我國起步較晚，在2009年，隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，V2X也開始在國內(nèi)發(fā)展迅速，在這個過程中，我國在V2X的路徑上沒有選擇著重研究發(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，因4G-LTE技術(shù)設(shè)計之初并未充分考慮車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨著智能汽車迅速發(fā)展起來，4G-LTE技術(shù)就顯得不夠用，因此5G通信在設(shè)計之初即將智能汽車的需求考慮進去，V2X將是5G網(wǎng)絡(luò)的一部分，5G-V2X有融合LTE-V2X及DSRC的可能，為汽車提供更安全、更高效的運行能力。

在目前，智能汽車開始大規(guī)?？焖侔l(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)的部署逐漸完善，自動駕駛技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的熱點與重點，而V2X更是智能汽車和智能交通的支撐技術(shù)之一，也將會迎來更快速的發(fā)展。

使用技術(shù)

正如之前所說，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。當時，IEEE 在其 802.11 無線局域網(wǎng)（即 Wireless Local Area Networks, WLAN）標準系列下，開始制定新的車載通信標準。這一標準即是 IEEE 802.11p。在 2007 年左右，IEEE 802.11p 標準已經(jīng)趨于穩(wěn)定。而 DSRC 所采用的通信標準即是IEEE 802.11p 和 1609.x。因此現(xiàn)在，人們將DSRC和相應的下層標準統(tǒng)稱為 DSRC。例如，美國聯(lián)邦通信委員會提出的車載環(huán)境下的無線接入（WAVE）通信協(xié)議是目前最為完善的DSRC V2X通信標準之一，已經(jīng)進行了多次大規(guī)模測試及應用。

DSRC具有以下特點：

1）美國在發(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)展過程中，國際上DSRC專用短程通信技術(shù)曾出現(xiàn)3個主要的工作頻段：800-900MHz、2.4GHz和5.8GHz頻段,；目前我們國家采用的是源于ISO／TC204國際標準化組織智能運輸系統(tǒng)技術(shù)委員會(國內(nèi)編號為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)標準。

2）從覆蓋的距離來看，DSRC是一種相對來說距離較近的通信方式，一般有效通信距離不超過1km。

3）DSRC的平均時延一般小于50ms，因此在安全性相關(guān)的場景中更具有實用價值。

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迎來了第二條技術(shù)路線。基于LTE蜂窩技術(shù)的V2X被稱為C-V2X，既 Cellular V2X，由于當前的C-V2X技術(shù)是基于LTE的，因此又被稱為LTE-V2X。而3GPP的第16版本（Release 16）支持基于5G技術(shù)的V2X，因此屆時將被稱為5G-V2X或者NR-V2X。按照3GPP的時間表，Release16的制定將在2020年下半年完成。

為什么會演進出不同于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難以支持高速移動場景，移動速度一旦提高，DSRC信號就開始驟降、可靠性差、時延抖動較大，所以很長一段時間DSRC的性能不穩(wěn)定，一直處于測試階段。此外，DSRC在實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)量就相當之多，從經(jīng)濟成本還是部署難度來講都是難以實現(xiàn)的。

因此，隨著蜂窩網(wǎng)的逐步發(fā)展與LTE技術(shù)的演進，業(yè)界開始研究在蜂窩通信技術(shù)（Cellular）基礎(chǔ)上重新設(shè)計V2X的構(gòu)想，C-V2X（基于LTE技術(shù)）由此應運而生。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)運營商提供的頻段，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（遠程信息處理）應用需求。

2）分布式（LTE-V-Direct）也稱為直接通信模式

無需基站作為支撐，可以獨立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)車輛與周邊環(huán)境節(jié)點低時延、高可靠的直接通信，滿足行車安全需求?；凇叭f物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)思想也為未來平滑向5G進行演進轉(zhuǎn)換提供渠道，保證向后兼容性。

我們對通信模式進行整理與歸納，對其進行對比：

總的來說，由于C-V2X的基礎(chǔ)設(shè)施是在蜂窩技術(shù)上發(fā)展起來的，僅通過改造現(xiàn)有的基站，就可以將C-V2X基礎(chǔ)設(shè)施集成進去；終端部署方面，可以延用LTE和5G的生態(tài)系統(tǒng)，在一個通信模塊內(nèi)里面把LTE、V2X集成在一起，形成一個統(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標準，也稱作NR-V2X，因4G-LTE技術(shù)設(shè)計之初并未充分考慮車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨著智能汽車迅速發(fā)展起來，4G-LTE技術(shù)就顯得不夠用，因此5G通信在設(shè)計之初即將智能汽車的需求考慮進去，V2X將是5G網(wǎng)絡(luò)的一部分，5G-V2X有融合LTE-V2X及DSRC的可能，為汽車提供更安全、更高效的運行能力。

DSRC V2X和LTE V2X互有長短，各有千秋，這兩種通信技術(shù)各有優(yōu)點，前者是基于十幾年的研究，最終形成標準統(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、短時延以及后續(xù)更新演進具有優(yōu)勢，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)展的高級駕駛輔助（ADAS）與自動駕駛都將依托于NR-V2X的能力，隨著相關(guān)標準的逐步完善，其研發(fā)進度也正在逐步加快。