主導汽車V2X市場的V2V的標準和應用，車聯(lián)網的標準之爭

　　互連汽車設備市場主要由用戶對車輛安全，對高級汽車的需求增加以及全球汽車電氣化的立法所推動。在過去十年中，硬件和軟件技術的進步導致能夠將汽車相互連接起來。全球互連汽車設備市場預計從2016年到2021年將以16．3％的年均復合增長率增長，到2021年將達到571．5億美元。另外也有預測稱，2020年全球車聯(lián)網市場規(guī)模將突破6140億元（RMB），中國市場規(guī)模將達到2000億元。無論從哪個角度來看互連汽車必將成為未來一個關鍵市場，其對人們的影響不亞于汽車剛誕生時所產生的影響。

　　汽車的通信對象可以有以下幾種：

　　車對車（V2V）

　　車對基礎設施（V2I）

　　車對行人（V2P）

　　其他（V2C，V2D，V2G）

　　業(yè)界把這些通信類型稱為V2X（汽車到一切之間的通信）

　　高通定義的互連汽車愿景

　　實現(xiàn)V2X通信的連接方式主要有以下兩種：

　　專用短程通信（DSRC：Dedicated Short Range Communication）

　　長距離／蜂窩網絡

　　預計在2017年至2022年期間V2V將主導汽車的V2X市場，而按照3GPP的規(guī)劃進程基于蜂窩連接預計到2019年將商用化；

　　V2V互動圖

　　V2V通信是基于移動Ad Hoc網絡的基本理論來實現(xiàn)的，移動Ad Hoc網絡的基本原理如下圖所示：

　　移動Ad Hoc網絡的基本原理

　　移動網絡是支持普及計算的最重要技術之一，是車載自組織網絡發(fā)展的基本技術。

　　通常，有兩種不同的方法可以使無線移動單元之間的相互通信：基于基礎設施的方式以及Ad hoc模式。

　　傳統(tǒng)上，無線移動網絡基于蜂窩概念，并且依賴于良好的基礎設施架構支持，其中移動設備與連接到固定網絡基礎設施的接入點（或基站）進行通信。這種無線網絡的典型例子有GSM，UMTS，WLL，WLAN等。

　　近年來，無線通信和手持設備的廣泛使用激發(fā)了對不需要預先建立的基礎設施的自組織網絡（Ad hoc）的研究。這些自組織網絡由協(xié)調傳送信息的自治節(jié)點組成。通常這些節(jié)點同時作為終端系統(tǒng)和路由器。 Ad hoc網絡可以細分為兩類：靜態(tài)和移動。在靜態(tài)自組織網絡中，一旦節(jié)點成為網絡的一部分，節(jié)點的位置就不會改變。

　　在移動自組織網絡中，系統(tǒng)可以任意移動。移動Ad Hoc網絡通常稱為MANET（Mobile Ad Hoc Network）。移動Ad Hoc網絡為稱為車輛Ad Hoc網絡的車輛之間的連接創(chuàng)造了基礎。它是MANET的一個變體，重要的差異在于移動節(jié)點是車輛。

　　車載Ad Hoc網絡，VANET

　　在這樣的環(huán)境中，由于每個移動主機的無線傳輸?shù)姆秶邢蓿粋€移動主機可能需要使用其他主機的幫助來將數(shù)據(jù)信息轉發(fā)到其目的地。

　　MANET是支持真正普適計算的通信技術的重要組成部分，因為在許多情況下，移動單元之間的信息交換不能依賴于任何固定的網絡基礎設施，而且無線連接需要快速配置。下一代移動通信將需要包括基于基礎設施的無線網絡和無基礎設施的移動Ad Hoc網絡（MANET）兩種架構。

　　V2V標準

　　車載通信網絡涉及到四種標準。 一個是IEEE 802．11標準機構目前正在制定一項新的修訂版標準，IEEE 802．11p，以滿足移動Ad Hoc網絡的特殊應用要求。該標準稱為在車輛環(huán)境中的無線接入（Wireless Access in Vehicular Environment）簡稱為WAVE。

　　1、IEEE 802．11p WAVE

　　如下圖所示IEEE 802．11p WAVE只是與V2V操作的所有協(xié)議層相關的一組標準的一部分。 IEEE 802．11p標準受到IEEE 802．11范圍的限制，而IEEE 802．11是嚴格按照MAC和PHY級別標準來分類的。

　　V2V標準和通信棧

　　所以這里的第二個標準是與V2V操作概念相關的標準即IEEE 1609標準，該標準旨在與IEEE 802．11p一起工作。

　　第三個標準由汽車工程師協(xié)會（SAE：Society of Automotive Engineers ）開發(fā)。他們的J2735標準可以放在應用層中。它定義了用于V2V和V2I安全交換的消息集，數(shù)據(jù)幀和元素。

　　第四類標準是3GPP的Rel－14中制定的基于蜂窩網絡的C－V2X標準；

　　3GPP的Rel－14中制定了基于蜂窩網絡的C－V2X標準

　　在上面的V2V標準中IEEE 802．11p WAVE標準化過程起源于美國專用短距離通信（DSRC：Dedicated Short Range Communications）包括其頻譜的分配，以及定義DSRC頻段所使用的技術。

　　1999年，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）將5．9GHz的75MHz的專用短距離通信（DSRC）頻譜分配給車對車和基礎設施到車輛的通信。主要目標是使公共安全應用能夠挽救生命并改善交通流量。FCC還允許在本領域提供私人服務來降低部署成本，并鼓勵快速開發(fā)和采用DSRC技術和應用。

　　如圖下圖所示，DSRC 頻譜被構造成七個10MHz寬的信道。信道178是控制信道（CCH），僅限于安全通信。頻譜帶兩端的兩個信道保留用于特殊用途。其余的是可用于安全和非安全使用的服務信道（SCH）。

　　美國的DSRC頻譜和頻道

　　全球DSRC的頻譜分配情況

　　在美國，標準化DSRC無線電技術的最初努力一個美國測試和材料協(xié)會（ASTM：American Society for Testing and Materials）的工作組中進行。在2004年，由于DSRC無線電技術遷移到IEEE 802．11標準組中，因為兩者的工作高度類似。 IEEE 802．11 DSRC被稱為IEEE 802．11p WAVE。 IEEE 802．11p不是獨立的標準。它旨在修改整個IEEE 802．11標準。

　　將DSRC無線電技術標準移動到IEEE 802．11領域的一個特殊含義是，現(xiàn)在WAVE完全旨在作為適用于世界其他地區(qū)以及美國的國際標準。IEEE 802．11p標準旨在：

　　描述滿足WAVE要求的站點在快速變化的環(huán)境中運行所需的功能和服務，以交換消息。

　　定義由IEEE 802．11 MAC控制的WAVE信令技術和接口功能。

　　2、IEEE 1609

　　IEEE 1609系列標準定義了以下部分：

　　架構，

　　溝通模式，

　　管理架構，

　　安全機制和

　　在車輛環(huán)境中高速（＜27 Mb ／ s），短距離（＜1000m）和低延遲無線通信的物理訪問。

　　這些標準定義的主要架構組件是車載單元（OBU：On Board Unit），路側單元（RSU：Road Side Unit）和WAVE接口。

　　3、SAE J2735

　　與車輛通信相關的第三個重要標準是由汽車工程師協(xié)會（www．sae．org）維護的J2735專用短距離通信（DSRC）消息集詞典（ Message Set Dictionary）。 該SAE標準規(guī)定了專門用于使用（DSRC ／ WAVE）通信系統(tǒng)的應用程序使用的消息集，其數(shù)據(jù)幀和數(shù)據(jù)元素。 因此這個標準的范圍集中在DSRC的消息集和數(shù)據(jù)幀上。 這個標準還規(guī)定了確定的消息結構，并從根據(jù)DSRC標準執(zhí)行消息的應用程序開發(fā)人員的角度提供了足夠的背景信息，以便正確解釋消息定義。

　　第四個標準即3GPP的基于蜂窩的C－V2X 標準以后在專門介紹；

　　V2V的應用

　　V2V通信的應用場景

　　V2V通信有大量的應用場景，主要涉及提高駕駛安全性或者交通效率，并向司機提供信息或娛樂。

　　V2V應用實例

　　1、交通安全性

　　安全用例是當車輛進入適用于用例的場景時存在安全問題的情況。 以下安全應用與V2V通信有關：

　　進入交叉路口或離開高速公路的警告

　　危險位置警告：發(fā)現(xiàn)障礙物，報告事故

　　突然停止警告：向前碰撞警告，碰撞前感測或警告

　　變道警告／保持警告／協(xié)助

　　特權救護車，消防車和警車

　　等等；

　　危險位置警告

　　特權消防車

　　2、交通效率

　　交通效率應用場景是為了通過向運輸網絡的所有者或網絡上的司機提供信息來提高運輸網絡的效率。

　　加強路線指導和導航

　　智能交叉口：自適應交通燈，自動交通路口控制，綠燈最優(yōu)速度信息

　　智能交叉口

　　3、信息娛樂和支付

　　電子支付應用可以方便支付，避免收費造成的擁塞，同時使定價更易于管理和靈活。

　　互聯(lián)網服務

　　POI通知

　　收費

　　停車付款

　　4、其他應用

　　V2V通信系統(tǒng)可以支持當前可用的駕駛員輔助系統(tǒng)。 在廣播車輛參數(shù)的幫助下，可以改善自適應巡航控制和停車導航功能。

　　基于V2V的合作自適應巡航控制測試車。 （資料來源：豐田）

　　采用特殊的低成本路邊機組（RSU），可以支持路標識別功能，提高可靠性。 在特殊情況下，它可以提供橋梁或隧道高度或門寬度的安全功能。

　　另一個重要的使用領域可能是警務和執(zhí)法。 警方可以采用多種方式使用V2V通訊，如：

　　監(jiān)視（例如發(fā)現(xiàn)被盜車輛）

　　速度測量

　　等等

　　總之V2V應用前景巨大，目前的正在進行白熱化的標準之爭！