V2X技术：汽车自动驾驶的感知手段

伴随着技术的飞跃式发展，大家对于未来自动驾驶的讨论也愈发热烈。除了传感器，V2X 技术也被当作自动驾驶的一个感知手段正在被开发着。近几年，V2X 技术的发展迅猛，现在已经能够在路面上看到量产的 V2X 技术了。

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什么是 V2X

V2X，顾名思义就是 vehicle-to-everything，其希望实现车辆与一切可能影响车辆的实体实现信息交互，目的是减少事故发生，减缓交通拥堵，降低环境污染以及提供其他信息服务。

V2X 主要包含 vehicle-to-vehicle (V2V)， vehicle-to-infrastructure (V2I)， vehicle-to-network (V2N)以及 vehicle-to-pedestrian (V2P)。

V2X 分类图解

V2V（Vehicle-To-Vehicle，车 - 车）可以用做车辆间信息交互和提醒，最典型的应用是用于车辆间防碰撞安全系统。

V2I（Vehicle-To-Infrastructure，车 - 基础设施），车辆可以与道路甚至其他基础设施，例如交通灯、路障等通信，获取交通灯信号时序等道路管理信息。

V2N（Vehicle-To-Network，车 - 互联网）是目前应用最广泛的车联网形式，其主要功能是使车辆通过移动网络，连接到云服务器，使用云服务器提供的导航、娱乐、防盗等应用功能。

V2P（Vehicle-To-Pedestrian，车 - 行人）则是用做给道路上行人或非机动车安全警告。

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V2X 可以用来做什么

首先我们最容易想到的就是各种防碰撞、防翻车的提醒。

追尾警告

超车碰撞警告

堵车排队警示

十字路口盲点提醒

弯道减速提醒

除了防碰撞，还可以用作车辆间的协作，使车辆在道路运行更加有序和高效。包括：巡航控制、行驶队形控制、自适应通信顺序协调和智能车队控制等等。

车间协作

还有道路上易受伤人群和特殊紧急车辆让行的警示。

路人警示

紧急车辆警示

当然还可以提升出行的效率。

泊车和充电寻找

交通灯时序和通行速度建议

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DSRC 和 C-V2X 标准

V2X 早期主要是基于 DSRC，全称是 dedicated short range communication，专用短距离通信技术。DSRC 在美国已经经过多年开发测试，后期随着蜂窝移动通信技术发展才出现了 C-V2X（Cellular V2X，即以蜂窝通信技术为基础的 V2X）技术。

V2X 产业分为 DSRC 和 C-V2X 两个标准和产业

一是 DSRC 专用短程无线通信标准，以 IEEE802.11p 为基础，V2V 为其主要的应用方式，经过十多年的发展历史，形成以 NXP/ST/ 瑞萨 / 车企等传统汽车电子产业链。

二是 C-V2X，是基于 LTE-R14 技术为基础，通过 LTE-V-D 和 LTE-V-Cell 两大技术支持包括 V2I、V2V、V2P 等各种应用，目前正处于标准制定的关键阶段，并在 2017 年 9 月制定了第一版的标准，形成以华为、高通等通信产业链企业、电信运营商和汽车企业为主的产业阵营。

中国作为全球第一大汽车市场，目前尚未推出任何的标准，但是车联网的标准制定势在必行。相比于 802.11p 的 DSRC，C-V2X 的优势比较明显：

❈ 基于蜂窝网络，与目前的 4G 和未来的 5G 网络可以复用，部署成本低。

❈ 网络覆盖广，网络运营盈利模式清晰。

❈ 3GPP 标准制定，全球通用，使用单一 LTE 芯片组，模块成本大幅降低。

❈ C-V2X 作为 5G 的重要组成部分持续演进。

从我国拥有全球最大的 LTE 网络现状和 C-V2X 演进的技术优势来看，C-V2X 应该是国内 V2X 技术标准的首选。

5G 演进路线图

那么 C-V2X，究竟什么时候能实现？它的优势是什么？又会给我们的生活带来哪些便利？想知道这些问题的答案——
重点来了，请认真看！

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十个要点全面了解 C-V2X 车联网

1.C-V2X 已为 2020 年在汽车中实现商用部署准备就绪

C-V2X 正获得生态系统的广泛支持。2017 年，3GPP 完成了 C-V2X Rel-14 规范。通过汇聚来自不同行业的不同参与方，5GAA 已协助定义并测试 C-V2X 技术协议和规范。许多汽车制造商正在全世界开展 C-V2X 的工程和外场操作测试。

中国企业参与 C-V2X 技术协议和规范建设。3GPP 提出的 C-V2X 技术标准在快速走向产业化，我国企业在 3GPP 中主导了部分 C-V2X 标准的制定及后续演进技术的研究。同时，我国于 2015 年启动了基于 C-V2X 技术的车联网频谱研究；2016 年工业和信息化部正式划分 5905-5925MHz 用于 C-V2X 技术试验，并通过北京 - 保定、重庆、浙江、吉林、湖北、上海、无锡等车联网示范区开展测试和实验验证，试验第一阶段于 2017 年底前完成；近日，新一代移动网络（Next Generation Mobile Networks，NGMN）联盟于发布了基于蜂窝式网络的车辆到一切通信（cellular vehicle to everything，C-V2X）白皮书，研究、评估了 V2X 技术与应用需求。

2.C-V2X 是具有卓越无线性能的现代技术

其它 V2X 技术早在十年前就已经成熟。调制和编码的改进、更好的接收器，以及由 LTE 驱动的技术整体进步，让 C-V2X 能够在更密集的环境中，相较于基于 IEEE 802.11p 的无线技术，支持更远的通信距离（约 2 倍）、更佳的非视距（NLOS）性能、增强的可靠性（更低的误包率）、更高的容量和更佳的拥塞控制。

基于 IEEE 802.11p 的无线技术被专用短程通信（DSRC）和智能交通系统 G5（ITS-G5）所使用。面向目前的关键安全用例和未来的自动驾驶，C-V2X 的增强功能可在不同场景（如各种道路 / 交通状况和车速）下带来出色的性能。

3.C-V2X 是唯一具有清晰 5G 演进路径的 V2X 技术，并后向 / 前向兼容

C-V2X Rel-14 具有向基于 5G 新空口的 C-V2X 的强劲演进势头，将通过互补性和全新功能增强 Rel-14，同时保持后向兼容性。C-V2X 演进将纳入 5G 新空口特性，为自动驾驶和先进用例（如高吞吐量传感器共享、意图共享和 3D 高清地图更新）提供高吞吐量、宽带载波支持、超低延迟和高可靠性。

从 Rel-14 到基于 5G 新空口的 C-V2X，C-V2X 技术平台比前几代技术更安全、更稳健，并且更可靠。此外，它可以提供更丰富的差异化体验。随着我们进入 5G 和自动驾驶的世界，这一切都将让汽车成为一个最主要的用例。

4.C-V2X 比其他 V2X 技术更具成本效益

2021 年，绝大多数新车都将具备嵌入式的蜂窝连接功能，在不久的未来，部分汽车制造商将会为它们几乎所有的汽车配置蜂窝调制解调器。C-V2X 可借助即将在汽车中提供的蜂窝调制解调器技术实现，让汽车制造商受益于规模经济——降低系统复杂性，并让 C-V2X 的实现极具成本效益。

基于 802.11p 的 DSRC 技术的组网需要新建大量路侧单元 roadside unit，这种类基站设备的新建成本较大，其硬件产品成本也比较高昂。

而 C-V2X 通过利用现有面向网络通信的蜂窝基础设施（V2N），C-V2X 可结合路侧单元（RSU）和蜂窝网络功能，帮助改善安全性并支持自主性（如提供局域和广域路况信息，以及实时地图更新）。RSU 和蜂窝基础设施的结合，可降低部署成本，带来重要的经济效益。蜂窝厂商在部署、管理和维护复杂通信系统方面的丰富经验不仅能节省成本，还能创造新的商业模式和服务机会。

5.C-V2X 是具有可预测性能的安全技术

3GPP 定义了严格的最低性能要求规范，以确保可预测、统一且有保证的现场体验，支持与道路安全同等重要的应用。例如，3GPP 定义了误块率（BLER）的最低要求，以在不同信道状况和高达 500 公里 / 小时的速度下确保可靠的通信。与基于 IEEE 802.11p 的技术不同，每个 C-V2X 收发器 / 芯片组供应商都必须遵循这些规范，从而在实际使用中支持可预测且一致的性能。

6.C-V2X 可在 ITS 频谱上工作，以保障安全、拯救生命

C-V2X 定义了两种互补的通信模式，共同支持一系列广泛的用例。对于主动式安全，C-V2X 直接通信利用统一的专用 ITS 频谱支持车对车（V2V）、车对行人（V2P）、车对基础设施（V2I）直接通信。

对于信息娱乐和非时延敏感信息安全用例（例如前方一公里有交通事故），C-V2X 也支持车辆在蜂窝频谱上通过移动网络（车对网络，V2N）与云端通信。在全球统一的 5.9 GHz ITS 频段中，C-V2X 能够利用低延迟直接通信技术发送安全信息（例如道路危险警告），而不受在支持车载信息和信息娱乐应用的商用蜂窝频谱频段上发送的 V2N 通信影响。

7.C-V2X 面向低延迟直接通信而设计，并不依赖网络协助

C-V2X 直接通信可提供扩展的通信范围和增强的可靠性，而不依赖蜂窝网络的协助或覆盖。它面向 V2V、V2I 和 V2P 支持实时安全信息交换，无需任何类型的蜂窝网络使用。

8.C-V2X 是面向高速车辆用例而设计

从其最早的实现以来，无线蜂窝技术就是为支持高速而设计的。基于十五年的车载信息标准化和部署，3GPP C-V2X R-14 针对高速车辆用例（例如增强型信号设计）进行了进一步增强，在不同道路状况下支持相对速度高达 500 公里 / 小时的车辆用例。

9. 在导航卫星系统（GNSS）不支持的情况下，C-V2X 也可稳定同步

C-V2X 具有稳健的机制以支持来自不同信源的、成本高效的同步，甚至在不具备全球导航卫星系统（GNSS）的情况下也能实现。事实上，所有 V2X 技术都依赖于 GNSS 提供位置信息，这是运行 ITS 安全应用所必须的。在保证系统可靠性方面，因为稳定的定时可避免多路径误差，获取微秒级定时比从 GNSS 获得定位信息更加重要。

此外，跟踪定时可通过单个卫星实现。许多隧道已有足够的 GNSS 覆盖来支持定位，这使得定时信息在隧道和地下停车场也能接收。在不具备 GNSS 的情况下，3GPP 已为车辆使用不同的同步源（其他汽车、eNodeB 和 RSU）定义了详细的协议。目前，数亿台正在使用中的 LTE 终端已经证明，蜂窝技术能够以成本高效的方式满足同步要求。

10.C-V2X 在设计时就注重安全性

安全通信对任何 V2X 应用而言都很重要。C-V2X 受益于包括国际标准化组织（ISO）、欧洲电信标准协会（ETSI）和电气电子工程师学会（IEEE 1609 工作组）在内的汽车标准组织定义的既有安全与传输层和应用协议。

凭借强大的 5G 演进路线，C-V2X 技术是安全意识和自主驾驶解决方案的关键。C-V2X 与其他高级驾驶辅助系统(ADAS)传感器(如摄像机，雷达和 LIDAR)相辅相成，即使在非视距(NLOS)情况下也能提供有关车辆周围环境的信息。

除了允许 360 度 NLOS 之外，C-V2X 还旨在通过使用 5.9GHz ITS 频段中的直接通信，以及与其他车辆，基础设施和行人设备和网络设备来检测和交换信息，同时能够与使用商业蜂窝频段的云服务进行通信，从而增强情境意识。与 C-V2X 演进至 5G 为自主车辆提供更多的无线通信功能，支持高级使用案例，例如使用车辆之间的高吞吐量传感器数据，实现地图共享，透视功能，以及将摄像机信息从一辆车传导另一辆车上，以及宽带精确测距，同时保持与 3GPP 14 C-V2X 的向后兼容性。5G 拥有支持千兆速度的能力，具有超可靠低延迟通信和大量节点的关键任务服务，5G 将为未来实现始终连接的无人驾驶汽车提供统一的连接平台。

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V2X 的未来

3GPP 于 2017 年宣布了第一套使用与 IEEE 802.11p 不同的无线电技术的 V2I 和 V2V 通信的 C-V2X 物理层标准。DSRC 有美国和欧盟撑腰，但是 3GPP 实力也不容小觑，华为、爱立信、英特尔、诺基亚等也在积极推动 C-V2X 芯片和设备产业化，车企也纷纷联合通信企业开展 C-V2X 技术测试。C-V2X 在产业化进程方面与 DSRC 的差距逐渐减少。

未来随着通信技术也是不断发展的，也可能会出现一种新的车载通信协议，也许技术更未来全球 V2X 市场可能会出现 DSRC 或 C-V2X 技术一家独大的情况，也可能同时存在 DSRC 和 C-V2X。如果是一家独大的情况，多数人可能更倾向于认为 C-V2X 会独领风骚，从技术持续迭代性、可靠性和信号传输迟滞性等来说有较大优势。

当然如果同时存在的话，可能在某一国家或地区会以其中一项技术为主导，具体以哪一种为主导与当时政府、通信供应商、汽车厂商等都有很大的关系，就像目前各国发展不同的 3G 技术一样（CDMA/WCDMA/TD-SCDMA）。