#01 什么是 V2X？
車聯(lián)網(wǎng)（V2X，Vehicle-to-Everything）是實現(xiàn)車輛與周圍的車、人、交通基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)等全方位連接和通信的新一代信息通信技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)通信包括車與車之間（V2V，Vehicle-to-Vehicle）、車與道路設(shè)施之間（V2I，Vehicle-to-Infrastructure）、車與人之間（V2P，Vehicle-toPedestrian）、車與網(wǎng)絡(luò)之間（V2N，Vehicle-to-Network）等。其中，V2V、V2I 和 V2P 等近程數(shù)據(jù)交互具有低時延、高可靠等特殊嚴(yán)苛的通信要求。
通過 V2X 將“人、車、路、云”等交通參與要素有機地聯(lián)系在一起，一方面能夠獲取更為豐富的感知信息，提高駕駛安全、降低事故發(fā)生率，促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車與無人駕駛技術(shù)實現(xiàn)；另一方面通過構(gòu)建智慧交通系統(tǒng)，提升交通效率、改善交通管理、緩解環(huán)境污染等。
1.1、V2X 通信的類型
1. V2V (vehicle-to-vehicle)
V2V 指的是車輛之間的數(shù)據(jù)交換。這項技術(shù)讓車輛能夠分享諸如速度、位置和方向等信息，從而能夠檢測并避免可能發(fā)生的碰撞，協(xié)調(diào)行駛路線，以及保持安全距離。通過在車輛之間建立實時連接，V2V 提高了情景感知能力，并有助于預(yù)防事故、緩解交通擁堵、節(jié)省燃料。V2V 是高級駕駛輔助系統(tǒng)和自動駕駛的核心技術(shù)，它讓車輛能夠根據(jù)道路狀況做出合理的決策和反應(yīng)。
2. V2I (vehicle-to-infrastructure)
V2I 讓車輛能夠與道路上的各種設(shè)施元素互動，比如交通信號燈、路牌、以及道路內(nèi)的傳感器。這種互聯(lián)讓車輛能夠獲取重要的信息，例如交通燈狀態(tài)、速度限制、道路狀況、以及是否有障礙物或施工區(qū)。通過整合這些數(shù)據(jù)，V2I 通信技術(shù)可以協(xié)助緩解交通擁堵、優(yōu)化交通信號燈時序、提高整體交通系統(tǒng)效率。此外，V2I 通信還能為高級駕駛輔助系統(tǒng)和自動駕駛車輛提供有價值的信息輸入，有助于實現(xiàn)更安全和更高效的導(dǎo)航。
3. V2P (vehicle-to-pedestrian)
V2P 專注于車輛與行人、騎車人或其他易受傷害的道路使用者之間的互動。這項技術(shù)通常依靠行人攜帶的智能手機、可穿戴設(shè)備或其他設(shè)備來發(fā)送他們的位置和運動數(shù)據(jù)。配備了 V2P 的車輛可以利用這些信息來發(fā)現(xiàn)并避免可能發(fā)生的碰撞，保障道路使用者的安全。例如，在有行人過馬路時，具備 V2P 功能的車輛可能會收到提醒，提示駕駛員或自動駕駛系統(tǒng)及時減速或停車。
4. V2N (vehicle-to-network)
V2N 把車輛與更廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，比如移動網(wǎng)絡(luò)或 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)連接起來。這種連接讓車輛能夠獲取實時的交通信息、天氣預(yù)報、路線建議等，幫助更高效和更安全地出行。V2N 還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和在線更新，讓制造商能夠檢測車輛健康狀況，并提供軟件升級。此外，V2N 通信通過將車輛數(shù)據(jù)與公共交通系統(tǒng)和城市基礎(chǔ)設(shè)施等其他數(shù)據(jù)源進(jìn)行整合，來支持智能城市和互聯(lián)交通生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。
#02 V2X的技術(shù)路線
2.1、DSRC
在V2X發(fā)展的早期階段，IEEE提出了支持VANET技術(shù)的專用短程通信(Dedicated Short Range Communications，DSRC)標(biāo)準(zhǔn)，也被稱為IEEE 802.11p。DSRC將5.850～5.925GHz中的75MHz頻段作為智能交通系統(tǒng)中專用短程通信的無線電服務(wù)，服務(wù)目的是為了改善交通安全程度，減少擁堵等。后續(xù)，歐盟、日本、新加坡、韓國等相繼推出自己的通信標(biāo)準(zhǔn)，但是都是基于美國的DSRC標(biāo)準(zhǔn)派生而來。
DSRC技術(shù)是分散式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這意味著設(shè)備可以在沒有接入點的情況下進(jìn)行通信。它為車輛之間及車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的低延遲無線數(shù)據(jù)通信提供了支持，允許DSRC設(shè)備之間的短時間信息交換。這些設(shè)備可分為三大類，即行人攜帶的移動設(shè)備、路邊單元(Road Side Unit，RSU)和車載單元(On-Board Unit，OBU)，它們都支持美國聯(lián)邦通信委員會在 5.9 GHz 頻段中分配的75 MHz許可頻譜。
2.2、C-V2X
基于蜂窩網(wǎng)（Cellular）的車載通信技術(shù)（C-V2X）是3GPP（Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴項目組織）的通信技術(shù)，目前包括LTE-V2X及技術(shù)演進(jìn)后的5G V2X。
3GPP 的 C-V2X 標(biāo)準(zhǔn)化工作主要分為 3 個階段：
- 第 1 階段是基于長期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）技術(shù)滿足 LTE-V2X 的基本業(yè)務(wù)需求，對應(yīng) LTE Rel-14 版本；
- 第 2 階段是基于 LTE 技術(shù)滿足部分 5G+V2X 增強業(yè)務(wù)需求（LTE-eV2X），對應(yīng) LTE Rel-15 版本；
- 第 3 階段是基于 5G 新空口（5G+NR）技術(shù)實現(xiàn)全部或大部分 5G V2X 增強業(yè)務(wù)需求，對應(yīng) 5G+NR Rel-16 和 Rel-17 版本。
基于蜂窩的車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)主要由終端、接入層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層組成。首先，終端包括車輛用戶、蜂窩用戶及路邊單元等。其次，位于接入層的基站是所有終端設(shè)備的控制節(jié)點，能夠?qū)τ脩舻那袚Q、資源分配、資源調(diào)度、功率控制等資源管理方面進(jìn)行控制。最后，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將接收到的信息發(fā)送給應(yīng)用層。應(yīng)用層對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求為終端提供包括出行安全保障、娛樂媒體在內(nèi)的一系列服務(wù)。
隨著高性能的LTE全面商用，相較于DSRC，LTE-V的最大好處在于能夠重復(fù)使用現(xiàn)有的蜂窩基礎(chǔ)建設(shè)和頻譜資源，LTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)存在，電信運營商不需要布建專用的路側(cè)設(shè)備以及提供專用頻譜，同時其設(shè)備可以和手機使用同一類型的單一LTE晶片組，能為車廠大大降低整合成本。LTE可以更好地支持長距離信息傳遞、高速移動節(jié)點、稀疏交通場景以及復(fù)雜的傳輸環(huán)境。此外，不同于802.11p自組織組網(wǎng)方式，LTE采用中心組網(wǎng)或者中心輔助下的組網(wǎng)方式，通過基站的參與更加有利于保證V2X的通信質(zhì)量，解決802.11p可靠性低的問題。
#03 V2X政策法規(guī)
目前，美國汽車工程師協(xié)會（Society of Automotive Engineers，SAE）正在全力推進(jìn) C-V2X 技術(shù)委員會工作，相關(guān)示范應(yīng)用活動規(guī)模展開。歐盟委員會通過建立合作智能交通系統(tǒng)平臺（C-ITS，Cooperative-Intelligent Transport Systems platform）推進(jìn)歐盟國家的車聯(lián)網(wǎng)部署，促進(jìn)整個歐盟范圍內(nèi)的投資和監(jiān)管框架的融合。為協(xié)調(diào)部署和測試活動，歐盟國家和道路運營管理機構(gòu)建立 C-Roads 平臺（C-Road platform），共同制定和分享技術(shù)規(guī)范，并進(jìn)行跨站點的互操作測試驗證。歐盟車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全有關(guān)法規(guī)也計劃在 2022 年開始實施。亞洲范圍，日本政府重視自動駕駛汽車和車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，于 2021年 3 月 15 日公布了名為《面向?qū)崿F(xiàn)和普及自動駕駛的措施報告與方案》，目標(biāo)是 2025 年在 40 個地點實現(xiàn)多種區(qū)域、多樣化車輛的無人自動駕駛服務(wù)（L4 級）。韓國制定長期車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（Long-termICV development plan up to 2040），其目標(biāo)是在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)智能道路交通系統(tǒng)，通過連接車、路和人，實現(xiàn)高度自動化和交通資源利用最大化。新加坡制定 2022“新城”計劃（2022 new city plan），規(guī)劃 2022 年在全國范圍進(jìn)行自動駕駛的部署。
在C-V2X融合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面，在國家制造強國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專委會指導(dǎo)下，工信部、公安部、交通運輸部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合組織制定并發(fā)布《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》（以下簡稱“建設(shè)指南”）及各分冊，促進(jìn)C-V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在汽車、交通、公安等跨行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。
#04 V2X商業(yè)化應(yīng)用
產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方面，由歐美主流車企、全球主流電信運營商及通信芯片廠商發(fā)起的 5G 汽車聯(lián)盟（5GAA），近些年一直致力于推動 CV2X 技術(shù)在全球的產(chǎn)業(yè)化落地（現(xiàn)階段是 LTE-V2X）。該聯(lián)盟成員覆蓋全球主要車企、電信運營商、芯片供應(yīng)商、汽車電子企業(yè)、電信設(shè)備商及信息服務(wù)企業(yè)等，我國主要的通信設(shè)備制造商及電信運營商也是其成員，目前成員已達(dá)一百三十余家。
目前，我國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程逐步加快，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)已經(jīng)圍繞 LTE-V2X 形成包括通信芯片、通信模組、終端設(shè)備、測試與認(rèn)證、CA（Certificate Authority，認(rèn)證中心）安全、應(yīng)用與平臺、整車制造、高精度定位及地圖服務(wù)等為主導(dǎo)的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
V2X Server部署在云端，具備設(shè)備管理、設(shè)備標(biāo)定、算法管理、拓?fù)涔芾?、地圖管理、事件管理、數(shù)據(jù)管理等功能，并結(jié)合高精地圖服務(wù)、智慧交通系統(tǒng)等，實現(xiàn)全時空交通運營與管理。V2X-Edge部署在邊緣計算節(jié)點，與V2X Server配套使用，結(jié)合攝像頭、雷達(dá)的能力，完成道路事件的感知和分析。
#05 V2X技術(shù)的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
5.1、優(yōu)勢
C-V2X通過將人、車、路、網(wǎng)、云等交通參與要素有機結(jié)合，一方面為行人和騎車人等低能見度道路使用者和周圍環(huán)境提供更多通信機會；另一方面支撐車輛獲得比單車感知更多的信息，促進(jìn)車路協(xié)同應(yīng)用的大規(guī)模落地。同時，單車智能往往對傳感器要求很高，實現(xiàn)自動駕駛成本高，而C-V2X可提供輔助手段，如RSU等設(shè)備可有效傳遞遠(yuǎn)距離消息，降低傳感器成本。其它優(yōu)勢包括：
- 提高道路安全性：V2X 通信能夠通過提供其他車輛、行人和路況的實時信息，幫助預(yù)防事故。這讓駕駛員能夠做出更合理的決策，也讓高級駕駛輔助系統(tǒng)的性能更加出色。
- 提升交通效率：V2X 通過與交通設(shè)施和其他車輛交換信息，可以優(yōu)化交通流量、緩解擁堵、提升交通效率。這可以帶來更短的出行時間，更低的燃油消耗，以及更少的排放。
- 增強情景感知能力：V2X 技術(shù)可以為駕駛員提供更強的情景感知能力，提醒他們注意可能看不見的危險，如盲區(qū)內(nèi)的車輛，低能見度情況下的行人，或即將發(fā)生的交通堵塞。
- 支持自動駕駛車輛：V2X 通信是自動駕駛技術(shù)的重要組成部分，讓無人駕駛汽車能夠在復(fù)雜的交通環(huán)境中安全地行駛，并與其他道路使用者安全地互動。
- 促進(jìn)智慧城市建設(shè)：V2X 通過把車輛與城市設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)連接起來，可以在建設(shè)智慧城市中發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)對交通、公共運輸和城市規(guī)劃的更好管理。
5.2、挑戰(zhàn)
- 標(biāo)準(zhǔn)化：V2X 面臨的一個主要挑戰(zhàn)是沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議和頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前還在爭論應(yīng)該采用哪種技術(shù)（比如 DSRC、C-V2X）來實現(xiàn) V2X ，而形成共識是實現(xiàn)廣泛應(yīng)用和互操作性的關(guān)鍵。
- 安全和隱私：保證 V2X 通信的安全和隱私非常重要，因為黑客有可能利用漏洞來制造事故或竊取敏感數(shù)據(jù)。必須采用強大的加密和認(rèn)證機制來防止 V2X 系統(tǒng)遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊。
- 基礎(chǔ)設(shè)施投資：要大范圍推廣 V2X 技術(shù)，需要在基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行大規(guī)模投資，例如升級交通信號燈、部署路邊單元、整合傳感器系統(tǒng)。這可能成為采用該技術(shù)的障礙，尤其是對于財政狀況緊張的市政和交通部門而言。
- 法規(guī)和法律問題：隨著 V2X 技術(shù)越來越普及，它帶來了各種法規(guī)和法律問題，比如發(fā)生事故時的責(zé)任歸屬，數(shù)據(jù)所有權(quán)，以及對保險的影響。政策制定者需要解決這些問題，以確保順利過渡到由 V2X 支持的交通系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)自汽車電子與軟件
