V2X车联万物：自动驾驶功能的最佳拍档

什么是V2X技术？

V2X即Vehicle-to-Everything，是智能汽车和智能交通的支撑技术之一，V2X包含车辆与车辆V2V(Vehicle-to-Vehicle)、车辆与基础设施V2I（Vehicle-to-Infrastructure）、车辆与行人V2P(Vehicle-to-Pedestrian)、车辆与外部网络V2N（Vehicle-to-Network）等各种应用通信应用场景。简单来说，就是赋予车辆通信能力，通过多种通信形式将车辆连接到任何可以与车辆交互的对象，包括其他车辆、行人、路边基础设施和网络。

如图一所示，V2X主要包括V2N、V2V、V2P、V2I四个方面。V2V使得车辆之间能够无线交换有关其速度、位置和行驶方向的数据，其目标是通过预测潜在的碰撞来缓解道路拥堵，减少交通事故。V2V还可用于提醒周围车辆紧急制动、危险交通状况和天气状况等。目前基于V2V通信车辆能实现FCW（Forward Collision Warning）前方碰撞预警、ALC（Auto Lane Change）变道辅助、左转辅助、ACC（Adaptive Cruise Control）协同式自适应巡航控制等，基于V2I通信可以实现速度建议、交通优先权、路况预警、闯红灯预警、当前天气影响预警、停车位和充电桩寻位等应用；基于V2P通信，能实现弱势道路使用者的预警和防护，基于V2N通信可实现实时交通路线规划、地图更新等服务。

图一，V2X示例

图源：（ADI）

V2X中的两种无线接入技术

目前，有两种无线技术通过相互补充用以满足V2X服务的关键需求。这两种技术分别是C-V2X和DSRC/ITS-G5，它们在许可和非许可两个不同频段上运行。

#01

DSRC/ITS-G5

DSRC是由IEEE制定并且有主要车辆制造商支持的标准，它的标准化流程可以追溯至2004年，IEEE在802.11无线局域网（WLAN）标准系列下制定了新的车载通信标准，即IEEE 802.11p，直至2007年左右，IEEE 802.11p标准才趋于稳定。接下来，IEEE又着手制定了1609.x系列标准，用作V2X的安全性框架。与此同时，美国汽车工程师协会（SAE）从汽车工业的需求出发，开始制定关于V2V应用的标准，并将其称为DSRC，采用的通信标准即是IEEE 802.11p和1609.x。区别于其他常见的WiFi、蓝牙等通信协议，位于5.9GHz频带的一段75MHz带宽被划为DSRC的专属频谱。

#02

C-V2X

C-V2X（蜂窝V2X）是基于3GPP全球统一标准的通信技术，基于4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含LTE-V2X和5G-V2X。

在过去几年中，DSRC是唯一可用的V2X技术。经过长时间的多次大规模现场测试，基于DSRC的V2X于2015年在日本投入生产，并于2017年在美国选定车型投入生产。2019年，大众发布了基于DSRC的高尔夫8，也是该公司市场上第一款使用V2X的汽车。在美国，数以千计的RSU装备了DSRC V2X。在此过程中，中国则力推C-V2X的部署。目前，有关DSRC和C-V2X这两项技术的发展以及应用场景的讨论仍在继续。

在V2X的部署上，欧洲走在了行业的前列。基于Wi-Fi的DSRC技术，继大众高尔夫8推出之后，大众汽车ID.electric系列也配备了基于DSRC的V2X技术，这是V2X在全球量产汽车中的极大规模实施。在基础设施建设方面，奥地利高速公路运营商ASFINAG已开始在全国范围内的高速公路上安装DSRC V2X技术。

V2X的关键通信技术

与其他通信问题一样，V2X面临着通信距离、时延、容量、可靠性等众多问题。要同时解决所有这些问题，难度很大，但是可以基于V2X的典型应用场景分类做出合理的取舍。C-V2X基于这个思路也细分为两种通信接口方案：

#01

UU接口

用于终端和基站之间的通信接口，使用LTE将信息从V2X服务器广播到车辆和其他地方进行网络通信（V2N）。车辆可以通过单播向服务器发送消息。其特点：

（1）长距离和更大范围的广域网络可靠通信

（2）充分利用现有的LTE网络

（3）更能容忍延迟的用例，如V2N态势感知

Uu通信接口模型

#02

PC5接口

用于终端和终端之间的通信接口，可以在车辆之间进行直接通信（V2V），也可以用于车辆和附近的路端终端设备之间直接通信（V2I）。在LTE直接设备对设备（D2D）设计的基础上，加强了对高速度/高多普勒、高密度、时间同步和低延迟的设计。其特点：

（1）近端直接通信（100多米）

（2）在蜂窝网络覆盖范围内和覆盖范围外均可运行

（3）对延迟敏感的用例，如V2V安全

PC5通信接口模型

UU接口和PC5接口相互补充辅助冗余。例如分别以120km/h对向行驶的两辆汽车之间可以通过PC5高速直连，避免碰撞。汽车等红灯时，也可以与信号灯通过PC5直接连接，提前知道该路口红绿灯剩余秒数。而红绿灯则可以通过Uu接口与基站通信，将数据传回云端，云端通过分析区域内交通数据后动态优化红绿灯的切换时长规则。

C-V2X架构图

结语

V2X技术是决定未来几年自动驾驶汽车成功的关键因素之一。这项技术正在迅速崛起，并将有可能克服ADAS系统（高级驾驶员辅助系统）的局限性，同时确保道路安全，并通过缓解交通拥堵来减少能源/燃油消耗。

目前，国家智能网联汽车（长沙）测试区已完成如AEB、BSD、LKA、LDW、ACC等全项整车ADAS测试能力建设，模拟城市测试区内装有路测单元RSU可支持V2X测试。主要测试设备包括驾驶机器人、RT、OBU、行人拖拽系统、EVT、报警信号采集器、道路测试设备、高精度法规定位测试设备等，支持V2X第一阶段、第二阶段应用场景测试、N-CAP、I-VISTA智能指数以及JB/T、GB/T等测试。