V2X究竟是什么？本文告訴你答案！

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。

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(chēng)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)。其中V2X技術(shù)借助車(chē)-車(chē)，車(chē)與路測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、車(chē)與路人之間的無(wú)線通信，實(shí)時(shí)感知車(chē)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(lèi)交通事故的發(fā)生。

在接下來(lái)的幾篇文章里，小編將會(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(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)搭載V2X功能汽車(chē)的定義來(lái)看，它是搭載先進(jìn)的車(chē)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(chē)與X（人、車(chē)、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(chē)。

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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)輛必須具備有感知系統(tǒng)，像人一樣能夠觀察周?chē)沫h(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。

作為物聯(lián)網(wǎng)面向應(yīng)用的一個(gè)概念延伸，V2X（Vehicle to Everything）車(chē)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(chē)輛之間，或者汽車(chē)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(chē)輛上的無(wú)線射頻識(shí)別RFID技術(shù)、傳感器、攝像頭獲取車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)聯(lián)網(wǎng)通信主要分為三大類(lèi)：V2V（Vehicle to Vehicle）、V2I（Vehicle to Infrastructure)和V2P（Vehicle to Pedestrian）。運(yùn)輸實(shí)體，如車(chē)輛、路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和行人，可以收集處理當(dāng)?shù)丨h(huán)境的信息（如從其它車(chē)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。

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(chē)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(chē)用環(huán)境無(wú)線存?。╓AVE）、專(zhuān)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(chē)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(chē)輛與車(chē)輛(V2V)、車(chē)輛與路側(cè)裝置間的RF通用射頻通訊技術(shù)，在車(chē)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。1999年，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)于1999年決定將5.9GHz(5.850～5.925GHz)頻段分配給汽車(chē)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頻寬劃分成七個(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(zhuān)用服務(wù)頻道(頻道172為車(chē)輛與車(chē)輛間公共安全專(zhuān)用服務(wù)頻道，頻道184為交叉路口公共安全專(zhuān)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)相較，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)等特性。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，駕駛者需要對(duì)周?chē)h(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(chē)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)層中的媒介存取控制層(MAC )的通訊協(xié)定，而媒介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)定則由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

這里需要指出的是，IEEE 1609.2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范WAVE/DSRC系統(tǒng)中所使用的安全訊息格式和處理程序，包括安全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。 WAVE/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。