漫谈 | 一文了解智能网联汽车无线通信系统

1、智能网联汽车无线通信系统的概述

无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。

智能网联汽车是一种利用无线通讯技术来实现车辆之间、车辆与基础设施之间以及车辆与云端之间的数据交换和协同操作的先进汽车。

智能网联汽车无线通信系统主要包括LTE-V通信（LTE-Vehicle-to-Everything）、DSRC通信（Dedicated Short-Range Communication）、蓝牙通信及移动通信等。

无线通信技术简介

无线通信系统一般由发射设备、传输介质和接收设备组成；发射设备和接收设备需要安装天线，完成电磁波的发射与接收。

无线通信系统（图片来源《智能网联汽车概论》）

无线通信的分类形式有很多，可以按照传输信号形式、无线终端状态、电磁波波长、传输方式和通信距离等进行分类。以下是按照无线通信的技术特点进行的分类：

无信通信分类

2、无线通信技术特点

智能网联汽车V2X通信

V2X通信代表车辆与车辆通信（V2V）、车辆与基础设施通信（V2I)、车辆与行人通信（V2P)、车辆与应用平台或云端通信（V2N）。其作用是以车辆为中心，与周边车辆、设备、基站通信，从而获取实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高驾驶的安全性、减少拥堵、提供娱乐信息等

智能网联汽车V2X通信（图片来源网络）

智能网联汽车ADAS对V2X通信系统有一定的要求，主要分为低延时、高频率和高延时、低频率两类。

ADAS的V2X通信要求表（图片来源《智能网联汽车概论》）

2、DSRC（专用短程通信技术）

DSRC（Dedicated Short-Range Communication）专用短程通信技术是一种高效的短程无线通信技术，可以实现在特定小区域内对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，例如车辆与车(V2V)、车辆与基础设施（V2I)双向通信，实时传输图像、语音和数据信息，将车辆与道路实现有机结合。DSRC作为一种无线通信方式，具有传输速度快（1Mbps)、受干扰程度小（专用通信频段5.8GHz)、安全性好（伪随机加密算法）等特点，被广泛的应用在电子收费、提供交通道路信息、车辆监管及防盗、公共交通管理等。

DSRC通信技术应用场景（图片来源网络）

DRSC通信系统包含物理层、媒体控制层（MAC)、网络层和应用层。车载单元的媒体访问控制层和物理层负责处理车辆与车辆之间，车辆与路侧基础设施之间的专用短程通信连接的建立、维护和信息传输；应用层和网络层负责把各种服务和应用信息传递到路侧基础设施和车载单元上。

DRSC通信系统

3、LTE-V通信（LTE-Vehicle-to-Everything）

LTE-V是一种基于LTE（Long-Term Evolution）网络的通信技术，按照全球统一规定的体系架构机器通信协议和数据交互标准专门用于车辆与一切（Everything）之间的通信。它包括车辆对车辆（V2V）、车辆对基础设施（V2I）、车辆对行人（V2P）等通信模式，旨在构建数据共享交互桥梁，实现智能化的动态信息服务、车辆安全行驶、交通管控，支持智能交通系统和自动驾驶。LTE-V的发展将助力智能汽车感知能力的延伸，加速智能化驾驶发展。

LTE-V通信技术的应用（图片来源网络）

LTE-V通信由用户端、路侧单元（RSU）和基站三个部分组成。LTE-V通信技术针对车辆应用专门定义了两种通信方式，蜂窝链路式（LTE-V-V-Cell)和短程直通链路式（LTE-V-Direct)，其中蜂窝链路式通过Uu接口承载传统的车联网车载信息技术业务；短程直通链路式通过PC5接口实现V2V、V2I直接通信，确保汽车安全行驶。

LTE-V通信系统架构（图片来源《智能网联汽车概论》）

4、DSRC与LTE-V通信的比较

V2X技术包括LTE-V和DSRC两种，其中LTE-V是基于LTE的智能网联汽车协议，由3GPP主导制定规范，主要参与厂商包括华为、大唐等；DSRC是一种专门用于V2V和V2I之间的通信标准，主要由美国和日本主导。

DSRC与LTE-V技术的比较（图片来源《智能网联汽车概论》）

5、蓝牙通信

蓝牙通信是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能在手机、电脑、智能汽车等众多设备之间进行信息的交互，给驾驶员提供便利的同时，也可以降低交通安全隐患。

蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、医学和科学）频段，采用时分双工共传输方案实现全双工传输。

蓝牙通信的应用场景（图片来源《智能网联汽车概论》）

蓝牙通信在汽车上的应用主要有车载蓝牙电话、车载蓝牙音响、车载蓝牙导航、蓝牙后视镜、汽车虚拟钥匙等

蓝牙通信技术在汽车上的应用（图片来源网络)

6、移动通信

移动通信的双方至少有一方在运动中实现通信的方式，包括固定台与移动台之间、移动台于与移动台之间、移动台与用户之间的通信。

5G是4G网络的延伸，是对现有无线接入（包括3G网络、4G网络和WI-FI）的技术推进和升级，以及一些新增的补充性无线接入技术集成后解决方案的总称，具有高速率、低时延、广连接的三大特点，是万物互联的重要基础设施。

5G网络将融合现有或未来的无线接入和传输技术和功能网络，包括传统蜂窝网络、大规模多天线网络、认知无线网络、无线局域网、无线传感器网络、小型基站、可见光通信和设备直连通信，以提供超高速率和超低时延服务。

5G网络组成

由于5G通信技术的特性，5G技术也被广泛地应用在智能网联汽车上。例如在自动驾驶方面，5G网络可以实现车辆与云端实施的数据交互，从而提高汽车驾驶的安全性。其次5G网络的低延迟和高可靠性也使得车辆可以更准确的感知周围的环境，并做出智能化的决策。此外，5G网络还可以实现车载娱乐2、信息娱乐和智能交通系统等。

5G网络通信技术在汽车上的应用（图片来源网络）

三、智能网联汽车无线通信技术未来的发展趋势

2022年11月，华为验证了THz和E-band传输关键技术，让6G极致通信从理论走向现实，这无疑成为智能网联汽车未来通信发展的重要方向。2022年6月在成都华为6G外场完成了6G E-band V2X外场测试，实现了上行2.2Gbp、下行360Mbps的微秒级时延稳定传输，充分验证了E-band赋能云基自动驾驶等高吞吐、高可靠、低延时场景的可行性，为6G无人驾驶、智能驾驶、多车协同提供了无限可能。

智能网联汽车发展趋势（图片来源网络）

总而言之，智能网联汽车无线通信系统是一种先进的技术体系，利用5G、LTE-V、DSRC等通信技术，实现车辆间、车辆与基础设施、车辆与云端的高速数据传输和实时信息共享，以支持自动驾驶、交通安全、交通管理和车辆互联等关键应用，提高交通效率、减少事故风险，构建更智能、更安全的交通生态系统。