#01 什麼是 V2X？
車聯網（V2X，Vehicle-to-Everything）是實現車輛與周圍的車、人、交通基礎(chu)設施和網絡等全方位連接和通信的新一代信息通信技術。車聯網通信包括車與車之間（V2V，Vehicle-to-Vehicle）、車與道路設施之間（V2I，Vehicle-to-Infrastructure）、車與人之間（V2P，Vehicle-toPedestrian）、車與網絡之間（V2N，Vehicle-to-Network）等。其中，V2V、V2I 和 V2P 等近(jin)程數據交互具有低時延、高可靠等特殊嚴苛的通信要求。
通過 V2X 將“人、車、路、雲”等交通參與要素有機地聯係在一起(qi)，一方麵能夠(gou)獲取更為豐富(fu)的感知信息，提高駕駛(shi)安全、降低事故發生率，促進智(zhi)能網聯汽車與無人駕駛(shi)技術實現；另(ling)一方麵通過構建智(zhi)慧(hui)交通係統(tong)，提升交通效率、改善交通管理、緩解環境汙染等。
1.1、V2X 通信的類型
1. V2V (vehicle-to-vehicle)
V2V 指的是車輛之間的數據交換。這項技術讓(rang)車輛能夠(gou)分享諸如速度、位置和方向等信息，從而能夠(gou)檢(jian)測並避(bi)免可能發生的碰(peng)撞(zhuang)，協調行駛(shi)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，並有助(zhu)於預防事故、緩解交通擁堵、節省燃料。V2V 是高級駕駛(shi)輔助(zhu)係統(tong)和自動駕駛(shi)的核心技術，它讓(rang)車輛能夠(gou)根據道路狀況做出合理的決策和反應。
2. V2I (vehicle-to-infrastructure)
V2I 讓(rang)車輛能夠(gou)與道路上的各種設施元素互動，比如交通信號燈(deng)、路牌、以及道路內的傳感器。這種互聯讓(rang)車輛能夠(gou)獲取重要的信息，例如交通燈(deng)狀態、速度限製、道路狀況、以及是否(fu)有障(zhang)礙物或施工區。通過整合這些數據，V2I 通信技術可以協助(zhu)緩解交通擁堵、優化交通信號燈(deng)時序、提高整體交通係統(tong)效率。此外，V2I 通信還能為高級駕駛(shi)輔助(zhu)係統(tong)和自動駕駛(shi)車輛提供有價值(zhi)的信息輸入，有助(zhu)於實現更安全和更高效的導航(hang)。
3. V2P (vehicle-to-pedestrian)
V2P 專注於車輛與行人、騎(qi)車人或其他(ta)易受傷害(hai)的道路使用者之間的互動。這項技術通常(chang)依靠行人攜帶的智(zhi)能手機、可穿戴設備或其他(ta)設備來發送他(ta)們的位置和運動數據。配備了 V2P 的車輛可以利用這些信息來發現並避(bi)免可能發生的碰(peng)撞(zhuang)，保障(zhang)道路使用者的安全。例如，在有行人過馬(ma)路時，具備 V2P 功能的車輛可能會收到(dao)提醒，提示(shi)駕駛(shi)員或自動駕駛(shi)係統(tong)及時減速或停車。
4. V2N (vehicle-to-network)
V2N 把車輛與更廣泛(fan)的通信網絡，比如移動網絡或 Wi-Fi 網絡連接起(qi)來。這種連接讓(rang)車輛能夠(gou)獲取實時的交通信息、天氣預報、路線建議等，幫助(zhu)更高效和更安全地出行。V2N 還可以實現遠(yuan)程診(zhen)斷(duan)和在線更新，讓(rang)製造商能夠(gou)檢(jian)測車輛健康狀況，並提供軟件升級。此外，V2N 通信通過將車輛數據與公共交通係統(tong)和城市基礎(chu)設施等其他(ta)數據源進行整合，來支持智(zhi)能城市和互聯交通生態係統(tong)的建設。
#02 V2X的技術路線
2.1、DSRC
在V2X发展的早期阶段，IEEE提出了支持VANET技术的专用短程通信(Dedicated Short Range Communications，DSRC)标准，也被称为IEEE 802.11p。DSRC将5.850～5.925GHz中的75MHz频段作为智(zhi)能交通系统(tong)中专用短程通信的无线电服务，服务目的是为了改善交通安全程度，减少拥堵等。后续，欧盟、日本、新加坡、韩国等相继推出自己的通信标准，但是都是基于美国的DSRC标准派生而来。
DSRC技術是分散式網絡技術，這意(yi)味著設備可以在沒有接入點的情況下進行通信。它為車輛之間及車輛與基礎(chu)設施之間的低延遲(chi)無線數據通信提供了支持，允許DSRC設備之間的短時間信息交換。這些設備可分為三大類，即行人攜帶的移動設備、路邊單元(Road Side Unit，RSU)和車載單元(On-Board Unit，OBU)，它們都支持美國聯邦通信委(wei)員會在 5.9 GHz 頻段中分配的75 MHz許可頻譜。
2.2、C-V2X
基於蜂窩網（Cellular）的車載通信技術（C-V2X）是3GPP（Third Generation Partnership Project，第三代合作夥伴項目組織）的通信技術，目前包括LTE-V2X及技術演(yan)進後的5G V2X。
3GPP 的 C-V2X 標準化工作主要分為 3 個階段：
- 第 1 階段是基於長期演(yan)進（Long Term Evolution，LTE）技術滿足 LTE-V2X 的基本業務需求，對應 LTE Rel-14 版本；
- 第 2 階段是基於 LTE 技術滿足部分 5G+V2X 增強業務需求（LTE-eV2X），對應 LTE Rel-15 版本；
- 第 3 階段是基於 5G 新空口（5G+NR）技術實現全部或大部分 5G V2X 增強業務需求，對應 5G+NR Rel-16 和 Rel-17 版本。
基於蜂窩的車聯網架構主要由終端、接入層、網絡層及應用層組成。首先，終端包括車輛用戶(hu)、蜂窩用戶(hu)及路邊單元等。其次，位於接入層的基站是所有終端設備的控(kong)製節點，能夠(gou)對用戶(hu)的切換、資源分配、資源調度、功率控(kong)製等資源管理方麵進行控(kong)製。最後，網絡層負責將接收到(dao)的信息發送給應用層。應用層對數據進行處理後，根據不同的業務需求為終端提供包括出行安全保障(zhang)、娛樂(le)媒(mei)體在內的一係列服務。
随着高性能的LTE全面商用，相较于DSRC，LTE-V的最大好处在于能够(gou)重复使用现有的蜂窝基础(chu)建设和频谱资源，LTE网络基础(chu)建设已经(jing)存(cun)在，电信运营商不需要布建专用的路侧(ce)设备以及提供专用频谱，同时其设备可以和手机使用同一类型的单一LTE晶片组，能为车厂大大降低整合成本。LTE可以更好地支持长距离信息传递、高速移动节点、稀疏交通场景以及复杂的传输环境。此外，不同于802.11p自组织组网方式，LTE采用中心组网或者中心辅助(zhu)下的组网方式，通过基站的参与更加有利于保证V2X的通信质量，解决802.11p可靠性低的问(wen)题。
#03 V2X政策法規
目前，美國汽車工程師協會（Society of Automotive Engineers，SAE）正在全力推進 C-V2X 技術委(wei)員會工作，相關示(shi)範應用活動規模展開。歐盟委(wei)員會通過建立合作智(zhi)能交通係統(tong)平台（C-ITS，Cooperative-Intelligent Transport Systems platform）推進歐盟國家的車聯網部署，促進整個歐盟範圍內的投資和監管框架的融(rong)合。為協調部署和測試活動，歐盟國家和道路運營管理機構建立 C-Roads 平台（C-Road platform），共同製定和分享技術規範，並進行跨(kua)站點的互操作測試驗證。歐盟車聯網網絡安全有關法規也計劃在 2022 年開始實施。亞洲範圍，日本政府重視自動駕駛(shi)汽車和車聯網的發展，於 2021年 3 月 15 日公布了名(ming)為《麵向實現和普及自動駕駛(shi)的措(cuo)施報告(gao)與方案》，目標是 2025 年在 40 個地點實現多種區域(yu)、多樣(yang)化車輛的無人自動駕駛(shi)服務（L4 級）。韓國製定長期車聯網發展規劃（Long-termICV development plan up to 2040），其目標是在全國範圍內實現智(zhi)能道路交通係統(tong)，通過連接車、路和人，實現高度自動化和交通資源利用最大化。新加坡製定 2022“新城”計劃（2022 new city plan），規劃 2022 年在全國範圍進行自動駕駛(shi)的部署。
在C-V2X融(rong)合應用標準方麵，在國家製造強國建設領(ling)導小組車聯網產業發展專委(wei)會指導下，工信部、公安部、交通運輸部、國家標準化管理委(wei)員會聯合組織製定並發布《國家車聯網產業標準體係建設指南》（以下簡稱“建設指南”）及各分冊，促進C-V2X技術標準在汽車、交通、公安等跨(kua)行業領(ling)域(yu)的應用推廣。
#04 V2X商業化應用
产业化推进方面，由欧美主流车企、全球(qiu)主流电信运营商及通信芯片厂商发起(qi)的 5G 汽车联盟（5GAA），近(jin)些年一直致力于推动 CV2X 技术在全球(qiu)的产业化落(luo)地（现阶段是 LTE-V2X）。该联盟成员覆盖全球(qiu)主要车企、电信运营商、芯片供应商、汽车电子企业、电信设备商及信息服务企业等，我国主要的通信设备制造商及电信运营商也是其成员，目前成员已达一百(bai)三十余家。
目前，我国车联网产业化进程逐步加快，产业链上下游企业已经(jing)围绕 LTE-V2X 形成包括通信芯片、通信模组、终端设备、测试与认证、CA（Certificate Authority，认证中心）安全、应用与平台、整车制造、高精度定位及地图服务等为主导的完(wan)整产业生态。
V2X Server部署在雲端，具備設備管理、設備標定、算法管理、拓撲管理、地圖管理、事件管理、數據管理等功能，並結合高精地圖服務、智(zhi)慧(hui)交通係統(tong)等，實現全時空交通運營與管理。V2X-Edge部署在邊緣計算節點，與V2X Server配套使用，結合攝像頭、雷達的能力，完(wan)成道路事件的感知和分析(xi)。
#05 V2X技術的優勢與挑戰
5.1、優勢
C-V2X通過將人、車、路、網、雲等交通參與要素有機結合，一方麵為行人和騎(qi)車人等低能見度道路使用者和周圍環境提供更多通信機會；另(ling)一方麵支撐(cheng)車輛獲得(de)比單車感知更多的信息，促進車路協同應用的大規模落(luo)地。同時，單車智(zhi)能往往對傳感器要求很高，實現自動駕駛(shi)成本高，而C-V2X可提供輔助(zhu)手段，如RSU等設備可有效傳遞遠(yuan)距離消息，降低傳感器成本。其它優勢包括：
- 提高道路安全性：V2X 通信能夠(gou)通過提供其他(ta)車輛、行人和路況的實時信息，幫助(zhu)預防事故。這讓(rang)駕駛(shi)員能夠(gou)做出更合理的決策，也讓(rang)高級駕駛(shi)輔助(zhu)係統(tong)的性能更加出色(se)。
- 提升交通效率：V2X 通過與交通設施和其他(ta)車輛交換信息，可以優化交通流量、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(you)消耗(hao)，以及更少的排放。
- 增強情景感知能力：V2X 技術可以為駕駛(shi)員提供更強的情景感知能力，提醒他(ta)們注意(yi)可能看(kan)不見的危險，如盲區內的車輛，低能見度情況下的行人，或即將發生的交通堵塞。
- 支持自動駕駛(shi)車輛：V2X 通信是自動駕駛(shi)技術的重要組成部分，讓(rang)無人駕駛(shi)汽車能夠(gou)在複雜的交通環境中安全地行駛(shi)，並與其他(ta)道路使用者安全地互動。
- 促進智(zhi)慧(hui)城市建設：V2X 通過把車輛與城市設施和網絡連接起(qi)來，可以在建設智(zhi)慧(hui)城市中發揮(hui)重要作用，實現對交通、公共運輸和城市規劃的更好管理。
5.2、挑戰
- 標準化：V2X 麵臨(lin)的一個主要挑戰是沒有統(tong)一的通信協議和頻率標準。目前還在爭(zheng)論應該采用哪種技術（比如 DSRC、C-V2X）來實現 V2X ，而形成共識(shi)是實現廣泛(fan)應用和互操作性的關鍵(jian)。
- 安全和隱私：保證 V2X 通信的安全和隱私非常(chang)重要，因為黑客有可能利用漏(lou)洞來製造事故或竊取敏感數據。必須采用強大的加密和認證機製來防止(zhi) V2X 係統(tong)遭受網絡攻(gong)擊。
- 基礎(chu)設施投資：要大範圍推廣 V2X 技術，需要在基礎(chu)設施方麵進行大規模投資，例如升級交通信號燈(deng)、部署路邊單元、整合傳感器係統(tong)。這可能成為采用該技術的障(zhang)礙，尤其是對於財政狀況緊張的市政和交通部門而言(yan)。
- 法規和法律問(wen)題：隨著 V2X 技術越(yue)來越(yue)普及，它帶來了各種法規和法律問(wen)題，比如發生事故時的責任歸(gui)屬(shu)，數據所有權，以及對保險的影響。政策製定者需要解決這些問(wen)題，以確保順(shun)利過渡到(dao)由 V2X 支持的交通係統(tong)。
轉自汽車電子與軟件
