作为下一代承载网络入口功能的载体,汽车正在发生越来越大的变化,正如3G时代智能机对功能机的颠覆,当前的汽车行业,也处在一个重新定义产品形态的关键时期。在这一阶段起到重塑催化剂作用的,是实现汽车网联的车用无线通信技术。
网联汽车无线通信技术,承载了汽车与一切外部单元的通信功能,统称V2X(vehicle to everything)。V2X 是未来智能交通运输系统的关键技术,它可以通过通讯获得实时信息,提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、提供车载娱乐信息等。基于V2X 技术不仅可以大幅提升交通安全、降低交通事故率,而且可以为自动驾驶、智能交通和车联网创新提供低成本、易实施的技术路线和基础平台。

未来的汽车将优先考虑通信能力,其传统关键性能指标将退居其次
V2X通信技术目前有DSRC与LTE-V两大路线。DSRC具备先发优势,尤其是得到了欧美政府和多个整车厂商的标准推动,目前暂居优势地位。LTE-V技术由高通/华为等移动通信行业厂商发起,并理所当然的得到了3GPP各成员单位的支持。LTE-V基于现有全球移动通信的蜂窝架构,通信距离距离相对DSRC更远,未来5G针对车联网领域的安全性/实时性等要求进一步适配,在汽车联网领域也将有广阔的市场空间。
DSRC
专用短程通讯(DSRC)技术基于WIFI的802.11协议簇,采用5.9GHz频段,并具备低传输延迟特性,以提供车用环境中短距离通讯服务。IEEE802.11p解决在高速移动环境中数据的可靠低时延传输问题、IEEE1609系列规范对V2X通信的系统架构、资源管理、安全机制等进行阐释。DSRC是连结车辆与车辆(V2V)、车辆与路侧装置间的RF通用射频通讯技术,在车用环境中提供公共安全和中短距离通讯服务。

全球DSRC的频谱分配情况
LTE-V
LTE-V针对车辆应用定义了两种通信方式:集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)。集中式也称为蜂窝式,需要基站作为控制中心;分布式也称为直通式,无需基站作为支撑。

LTE-V车联网解决方案
相比DSRC技术,LTE-V可以解决前者在离路覆盖、盈利模式、容量及安全等各方面存在的问题。它的部署相对容易,频谱带宽分配灵活,传输可靠,覆盖广而且随着3GPP持续演进至5G,可支持未来ITS业务需求。然而,LTE-V的缺点也同样突出:标准尚在制定过程中,技术成熟度较低,面向车车主动安全与智能驾驶的服务性能还需要充分的测试验证。
根据中国汽车工程学会,车用通信系统通常可以分为系统应用、应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层,该V2X标准已经制定出了17个应用的具体要求,包括通信频率、类型、最大时延、通信距离以及定位精度,详见下图。

《合作式智能交通系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准》定义的17项应用
从表中可以看出,目前的一期应用主要是提供预警功能,相当于是将此前ADAS的预警范围利用V2X的方式进行了扩大。因为目前国内在通信技术上未有规定,国际标准中也针对不同通信技术各有要求,因而标准支持LTE V2X、DSRC、5G三种通讯技术,针对高时延低频率类应用,还额外支持4G通信。
目前上海汽车城已按照该标准对国家智能网联(上海)试点示范区封闭测试区和科普体验区的V2X系统进行了软件升级。除上海汽车城之外,工信部又先后推动在杭州、北京、重庆成立“智能汽车与智慧交通产业创新示范区”,基于LTE-V/5G的通信环境建设,支撑开展智能驾驶、智慧交通相关示范应用。目前国内通信设备厂商已有基于LTE-V架构的原型样机,可进行车路协同实景演示。
DSRC与LTE-V对比
DSRC相比LET-V已经有成熟的标准和良好的网络稳定性,但LTE-V作为后起之秀,正有逐步取代并超越DSRC的趋势。在可用性方面,DSRC具有不依赖网络基础设施(比如安全性管理和互联网接入等功能)和自组网的良好特性,所以基于DSRC标准的V2X网络稳定性强,不会由于传输瓶颈和单点故障的原因导致整个系统无法工作。
另一方面由于DSRC使用的是不经过协调的信道接入策略,这种策略无法满足未来V2X对确定性时延的需求,同时DSRC的可靠性和容量,较LTE V2X也要差一些。 未来随着无人驾驶和互联网汽车的出现,汽车与互联网相连,将成为一种常态。由于LTE-V是基于运营商网络建设的,所以LTE-V后续的发展潜力很大。
综合考虑技术因素和商业推动因素,DSRC和LTE-V在未来相当长的时间内可能处于共存状态,而从全球市场上看,不同区域将会偏重于不同技术。
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