802.11p和LTE-V2X - 車聯(lián)網(wǎng)通信中蜂窩網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

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4.3 802.11p和LTE-V2X的比較

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802.11p具有客觀的先發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)趨于成熟。而LTE-V2X作為一種基于LTE演進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，則具備諸多后發(fā)優(yōu)勢。

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（1）技術(shù)層面

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LTE-V2X在設(shè)計(jì)過程中充分借鑒了802.11p的經(jīng)驗(yàn)和不足，在系統(tǒng)容量、覆蓋范圍等方面具有顯著的性能優(yōu)勢，LTE-V2X采用集中式控制傳輸與分布式傳輸相結(jié)合的方式，將V2N、V2I、V2V以及V2P結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體。LTE-V2X底層具備更好的鏈路預(yù)算，借助更加精細(xì)的信道設(shè)計(jì)及資源分配方案來獲得高可靠、廣覆蓋、低時(shí)延的傳輸保障。而802.11p是一個(gè)純粹的分布式系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)。二者在技術(shù)層面的具體比較如表1所示。

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（2）終端層面

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一方面，LTE-V2X的Telematics模塊和V2X通信模塊可共用同一塊芯片，有效降低芯片復(fù)雜度，從而降低芯片成本；另一方面，LTE-V2X進(jìn)一步豐富了Telematics車載信息服務(wù)，讓用戶更愿意續(xù)費(fèi)Telematics業(yè)務(wù)；同時(shí)，Telematics的滲透率也提升了V2X的滲透率。

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（3）產(chǎn)業(yè)層面

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首先，LTE-V2X借助成熟的LTE網(wǎng)絡(luò)及產(chǎn)業(yè)鏈，通過對現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)備進(jìn)行升級就可以實(shí)現(xiàn)部署，不需要再鋪設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施通信模塊，產(chǎn)業(yè)更容易快速發(fā)展起來。來自GSA的最新報(bào)告顯示［6］，截至2017年1月末，全球運(yùn)營商已經(jīng)簽署764張LTE網(wǎng)絡(luò)合同，覆蓋196個(gè)國家，其中，已經(jīng)商用部署的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到581張。LTE成熟的生態(tài)系統(tǒng)吸引電信運(yùn)營商，通信設(shè)備制造商和汽車企業(yè)基于現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)支持車聯(lián)網(wǎng)通信，從而LTE-V2X成為自然的選擇。其次，LTE-V2X是運(yùn)營商增加新連接（車、自行車、摩托、行人等）的重要卡位?；贚TE-V2X，運(yùn)營商可以自然地參與到車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中來，提供車連網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)，如具有最核心的競爭力的連接、數(shù)據(jù)、服務(wù)等業(yè)務(wù)。此外，LTE-V2X是中國主導(dǎo)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有利于國內(nèi)企業(yè)規(guī)避專利風(fēng)險(xiǎn)，有利于發(fā)揮中國影響力并擴(kuò)展到其他國家。

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綜上所述，盡管802.11p具備先發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)相對成熟，但其僅支持車車、車路之間的直接通信，從智能交通長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看，以LTE-V2X為代表的C-V2X技術(shù)實(shí)現(xiàn)了直通和蜂窩模式的融合，未來可以平滑演進(jìn)到5G，應(yīng)用前景更加光明。

作為智能駕駛的最終形式，自動駕駛汽車技術(shù)依靠通信、人工智能、視覺計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作車輛。未來車輛在進(jìn)行自動駕駛與車聯(lián)網(wǎng)通信的過程中，需要進(jìn)行海量、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互。自動駕駛汽車和車聯(lián)網(wǎng)通信的實(shí)現(xiàn)還需要網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸汽車導(dǎo)航信息、位置信息以及汽車各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)到云端或其他車輛終端，需要更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和更低的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，而這僅靠LTE-V2X和DSRC等通信技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)。

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相對于目前的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，5G系統(tǒng)的關(guān)鍵能力指標(biāo)都有極大提升。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延可達(dá)毫秒級，滿足車聯(lián)網(wǎng)的嚴(yán)苛要求，保證車輛在高速行駛中的安全；5G峰值速率可達(dá)以10~20Gbit/s，連接數(shù)密度可達(dá)100萬個(gè)/km2，可滿足未來車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的車輛與人、交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信需求。

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目前，5G V2X正處于業(yè)務(wù)場景和需求確定階段。3GPP的需求組（SA1）已經(jīng)基本完成5G V2X的業(yè)務(wù)場景及需求的討論，并在技術(shù)報(bào)告TR 22.886中將25個(gè)5G V2X業(yè)務(wù)場景分成了4組（見圖3），具體包括：

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●車輛編隊(duì)（Vehicles Platoonning）：車輛編隊(duì)使車輛動態(tài)形成編隊(duì)一起行駛。編隊(duì)中的所有車輛從編隊(duì)頭車獲取信息來管理這個(gè)編隊(duì)，這些管理信息使車輛能夠以比正常行駛更接近（編隊(duì)車輛之間間隔僅2~5m）更協(xié)調(diào)的方式同向行駛。

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●擴(kuò)展傳感器（Extended Sensors）：擴(kuò)展傳感器使車輛之間、車和路邊單元之間、車和行人之間以及車和V2X服務(wù)器之間可以交互本地傳感器信息和實(shí)時(shí)視頻圖像信息等，車輛可以獲得額外的環(huán)境感知能力，更全面地了解周邊環(huán)境。

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●先進(jìn)駕駛（Advanced Driving）：先進(jìn)駕駛用于支持半自動或全自動駕駛。每個(gè)車輛把通過自身傳感器獲得的感知數(shù)據(jù)以及自身的駕駛意圖分享給周圍車輛，從而支持多個(gè)車輛之間同步和協(xié)調(diào)他們的行駛軌跡。

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●遠(yuǎn)程駕駛（Remote Driving）：遠(yuǎn)程駕駛使遠(yuǎn)程司機(jī)或車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器遙控車輛的行駛，適用于乘客不能自己駕車或遠(yuǎn)程車輛處于危險(xiǎn)環(huán)境中等特殊場景。高可靠性和低延遲通信是遠(yuǎn)程駕駛的主要要求。

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3GPP需求組從無線通信角度為5G V2X業(yè)務(wù)場景定義了相應(yīng)的需求，具體如表2所示。

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如何在高密度車輛場景下滿足5G V2X通信的低時(shí)延、高可靠性、高傳輸速率、高容量等需求，是5G車聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)，也是5G車聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)研究工作。3GPP RAN在2017年3月的第75次全會確定，將從2017年第三季度開始研究5G V2X的可用頻譜、信道模型以及評估假設(shè)并有望于2018年啟動基于5G新空口的V2X通信技術(shù)的研究，預(yù)計(jì)在2020年左右完成標(biāo)準(zhǔn)工作。

盡管車聯(lián)網(wǎng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)基本完成，但由于涉及領(lǐng)域多、影響面大，無論是北美、歐盟以及日本這些發(fā)達(dá)國家還是我國，車聯(lián)網(wǎng)尚處于測試推廣階段，還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商用。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，無論是從道路交通安全、道路擁堵、尾氣排放等角度，還是從消費(fèi)者的需求角度，車聯(lián)網(wǎng)通信實(shí)際商用需盡早提上日程。

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整體而言，目前在中國，基于蜂窩網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信在政府的大力支持下發(fā)展態(tài)勢很好，LTE-V2X技術(shù)有望于2018—2019年在中國率先實(shí)現(xiàn)商用部署。未來，LTE-V2X技術(shù)將逐漸升級到5G V2X技術(shù)并長期保持后向兼容，為實(shí)現(xiàn)中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車2025目標(biāo)提供有力支撐。

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