V2X：一種車(chē)與周邊其他交通參與者、基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)

V2X，即 Vehicle to Everything 的縮寫(xiě)。 它指的是車(chē)對(duì)外界的信息交換，換句話來(lái)說(shuō)就是車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)整合全球定位系統(tǒng)（GPS）導(dǎo)航技術(shù)、車(chē)對(duì)車(chē)交流技術(shù)、無(wú)線通信及遠(yuǎn)程感應(yīng)技術(shù)奠定了新的汽車(chē)技術(shù)發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)駕駛和自動(dòng)駕駛的兼容。

去年5月在美國(guó)，一輛正在使用Autopilot自動(dòng)駕駛功能的特斯拉Model S撞上了前方的大貨車(chē)，成為特斯拉首例自動(dòng)駕駛狀態(tài)下造成司機(jī)死亡的交通事故。事后的分析顯示，特斯拉Autopilot系統(tǒng)中攝像頭無(wú)法識(shí)別白色大貨車(chē)，且毫米波雷達(dá)由于安裝位置偏下而沒(méi)有探測(cè)到前方車(chē)輛，是造成這起事故的一個(gè)主要的誘因。由此也引發(fā)出人們進(jìn)一步的思考：如何才能給予自動(dòng)駕駛最大化的安全保障？

今天，通過(guò)攝像頭、雷達(dá)、LiDAR“武裝”起來(lái)的汽車(chē)，確實(shí)具備了前所未來(lái)的感知能力，為汽車(chē)提供幾乎是全方位的安全“監(jiān)護(hù)”，但處于交通系統(tǒng)中的汽車(chē)不是孤立的，且車(chē)載傳感器的偵測(cè)范圍畢竟有限，因此自主式的“單車(chē)”智能注定會(huì)存在安全保障的“盲區(qū)”。

在上面的事故案例中，如果特斯拉能夠和貨車(chē)建立一種可靠的通信機(jī)制，及時(shí)互通各自的狀態(tài)信息，而不是依賴于單方面的感知，就可以在碰撞前贏得寶貴的時(shí)間進(jìn)行預(yù)警和處置。

試想，如果將車(chē)與車(chē)之間、車(chē)與交通設(shè)施之間，車(chē)與行人之間相互連接組網(wǎng)，互通交通數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)疊加到汽車(chē)自身傳感器探測(cè)到的信息之上，這樣就可以“完美”地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的安全保障。而這種車(chē)與周邊其他交通參與者、基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)就是V2X。

圖1，V2X實(shí)現(xiàn)汽車(chē)與汽車(chē)、交通設(shè)施、行人、網(wǎng)絡(luò)之間的連接和數(shù)據(jù)交互

作為一個(gè)汽車(chē)級(jí)的通信技術(shù)，V2X面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是不言而喻的。V2X設(shè)備需要在高度動(dòng)態(tài)化的環(huán)境中工作，彼此之間保持相對(duì)較高的速率；需要提供極低的通信延遲（通常認(rèn)為為要在50毫秒以內(nèi)）；還需要有能力應(yīng)對(duì)交通堵塞等情況下的高負(fù)載通信。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，人們?cè)噲D架構(gòu)一個(gè)特殊的通信體系去滿足這一場(chǎng)景的需要。而在這一過(guò)程中，V2X就像其他前景廣闊的新興技術(shù)一樣，也遭遇到了標(biāo)準(zhǔn)紛爭(zhēng)的困擾。

在確定V2X的通信傳輸標(biāo)準(zhǔn)這件事上，業(yè)內(nèi)逐漸分化出兩個(gè)陣營(yíng)：一個(gè)是采用IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)用短距離通信（DSRC）標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)則是基于現(xiàn)有蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展而來(lái)的C-V2X標(biāo)準(zhǔn)。

從技術(shù)架構(gòu)上看，DSRC與傳統(tǒng)的蜂窩技術(shù)相比，可以在通信設(shè)備之間建立直接的通信連接，而無(wú)需經(jīng)過(guò)基站去兜個(gè)圈子，所以理論上可以實(shí)現(xiàn)更短延時(shí)。802.11p雖然是基于802.11a，但在標(biāo)準(zhǔn)制定中專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)無(wú)線通信做了很多優(yōu)化，使得其能夠滿足低延時(shí)、快速連網(wǎng)、在各種天氣條件下高速通信的需要。

不過(guò)，DSRC最大的競(jìng)爭(zhēng)籌碼還是“先發(fā)優(yōu)勢(shì)”。早在1999年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)就在5.9 GHz區(qū)域?yàn)閂2X留出了75 MHz的帶寬，作為IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段，在頻譜資源稀缺的通信行業(yè)，這也成為DSRC最重要的一個(gè)“資產(chǎn)”。

該標(biāo)準(zhǔn)在2009年獲得批準(zhǔn)后，DSRC的商業(yè)化進(jìn)程一直在穩(wěn)步推進(jìn)，經(jīng)過(guò)研發(fā)和一系列的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目前已經(jīng)能夠提供可商用的解決方案，比如通用的凱迪拉克CTS車(chē)型上，采用了基于恩智浦半導(dǎo)體IEEE 802.11p芯片組的DSRC方案，可在1000英尺的范圍內(nèi)每秒處理多達(dá)1000條車(chē)輛的消息，基本能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

美國(guó)公路交通安全管理局（NHTSA）在2016年12月發(fā)布了一項(xiàng)擬議規(guī)則制定通知書(shū)，要求所有新型輕型車(chē)輛要配備V2V通信，這對(duì)于基于DSRC的V2X技術(shù)，無(wú)疑是極大的市場(chǎng)利好。此外在歐洲和亞太地區(qū)，也都能看到DSRC的部署計(jì)劃及成功的應(yīng)用案例。而與DSRC同場(chǎng)PK的C-V2X，有預(yù)測(cè)表明其大規(guī)模的部署準(zhǔn)備要到2023年才能完成。

圖2，安裝了DSRC設(shè)備的貨運(yùn)車(chē)隊(duì)，這是V2X一個(gè)重要的應(yīng)用場(chǎng)景

那么是否可以說(shuō)在V2X標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)中，DSRC已經(jīng)勝券在握呢？如果你仔細(xì)觀察過(guò)C-V2X，就不會(huì)輕易下這個(gè)結(jié)論，因?yàn)檫@個(gè)對(duì)手實(shí)力確實(shí)強(qiáng)悍。為其做背書(shū)的3GPP的背景就無(wú)需贅言了，在其制訂的5G規(guī)劃中，已經(jīng)定義了針對(duì)極低時(shí)延、高可靠關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)的URLLC特性，主要的目標(biāo)就是自動(dòng)駕駛。再看看C-V2X的朋友圈——愛(ài)立信、英特爾、華為、諾基亞、高通、奧迪、寶馬集團(tuán)和戴姆勒公司共同發(fā)起創(chuàng)立了5G汽車(chē)協(xié)會(huì)（5GAA），他們都在不遺余力地推動(dòng)C-V2X的商用落地，這些重量級(jí)公司可以調(diào)動(dòng)的資源不容小覷。

與DSRC相比，C-V2X基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可以復(fù)用現(xiàn)有的4G和未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)，部署成本低；有電信運(yùn)營(yíng)商操盤(pán)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式清晰；標(biāo)準(zhǔn)確立后，全球通用LTE芯片組，可大幅降低硬件成本。這些優(yōu)勢(shì)都可謂是直指對(duì)手的“軟肋”。

同時(shí)，在一些重要的市場(chǎng)C-V2X也更受青睞。如在中國(guó)市場(chǎng)，由于前期在DSRC技術(shù)上沒(méi)有太多積累，而本身又坐擁全球最大的4G LTE網(wǎng)絡(luò)和成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，加之考慮到規(guī)避專(zhuān)利風(fēng)險(xiǎn)等因素，因此有分析認(rèn)為中國(guó)在選擇V2X標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，天平最終會(huì)向C-V2X傾斜。

圖3，2017年9月中國(guó)完成了首次LTE-V2X頻率驗(yàn)證外場(chǎng)測(cè)試

當(dāng)然，C-V2X面臨的最大的問(wèn)題還是商用進(jìn)程的滯后。出于全球化競(jìng)爭(zhēng)的需要，各國(guó)和汽車(chē)廠商都已制定了自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展的時(shí)間表，在這種緊迫感的驅(qū)使下，“時(shí)間”顯然不是C-V2X的朋友。

在兩種標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)的膠著狀態(tài)下，自然有人會(huì)想到融合。有觀點(diǎn)認(rèn)為，在未來(lái)的V2X體系中，DSRC和C-V2X應(yīng)該有各自的位置——DSRC將在安全實(shí)時(shí)性的應(yīng)用中站穩(wěn)腳跟，而C-V2X將會(huì)在需要大數(shù)據(jù)量吞吐的應(yīng)用中發(fā)揮所長(zhǎng)。事實(shí)上這種“異質(zhì)”V2X通信架構(gòu)的研究一直在繼續(xù)，有意思的是，5G本身也具有這種“異質(zhì)”特性，它可以通過(guò)一種傘形技術(shù)把多種不一樣的通信通道鏈接起來(lái)。所有這些，我們都可以看做是未來(lái)的一個(gè)“伏筆”，最終會(huì)在不斷逼近自動(dòng)駕駛這一終極目標(biāo)的過(guò)程中，呈現(xiàn)給世人一個(gè)“完美”的答案。

圖4，DSRC和C-V2X在實(shí)際應(yīng)用中各有所長(zhǎng)，而二者融合則可以提供更“完美”的方案