車用無線通信技術(Vehicle to Everything,V2X)是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術,其中V代表車輛,X代表任何與車交互信息的對象,當前X主要包含車(V2V)、人 (V2P)、交通路側基礎設施(V2I)和網絡 (V2N)。
在先進的車聯網V2X技術上,主要包括有DSRC與C-V2X等技術路線。DSRC相對發展較早,目前已經非常成熟,而隨著LTE、5G等蜂窩技術的應用推廣,C-V2X后來居上,被視為未來在汽車聯網領域具有廣闊的市場空間。
近日,在高通舉辦的“C-V2X技術媒體沙龍”上,高通技術標準高級總監李儼博士介紹了C-V2X在技術、應用等方面的情況。相較于DSRC等其他V2X技術,C-V2X具有低延時直接通信、支持高速場景、更具有成本效益等多項優勢,并有望在2020年在量產車輛中實現商用部署。
DSRC與C-V2X的前世今生
V2X不是一個新概念,美國在1999年率先分配了5.9GHz 頻段內的 75MHz 頻譜,引導企業和行業在這個頻段上開發車和車的直接通信技術,避免交通事故。
經過將近十年的時間,到2008年IEEE完成了相關的標準化工作,推出了802.11p標準并將其納入到IEEE家族,被稱為DSRC。
李儼指出,Wi-Fi適用于幾乎不具備移動性的環境,把這個技術應用到汽車上需要做很多優化,在某些局部場景中這些優化確實有效。但總體來講,將原本面向低移動性場景的Wi-Fi技術應用到高速移動場景,效果并不理想,所以很長一段時間DSRC的性能不是很穩定,因此一直處于測試階段。
到了2014年,美國多次組織大規模DSRC的現場測試,花了三年去驗證這個技術放到車上是否能改善交通、避免交通事故的發生。實驗的結果令人振奮,DSRC確實可以把事故、尤其是致死事故率降低到原來的1/7。但通過測試也發現了一些問題,那就是基于Wi-Fi改進的DSRC技術太陳舊,對性能造成很大的局限,比如在高速場景、高密度場景下可靠性差,時延抖動較大。
“而蜂窩技術從一開始就是針對高速移動環境設計的。沒有一個人懷疑我們可以在高鐵上可以打電話和上網。因此業界希望在蜂窩技術的基礎上去重新設計V2X,C-V2X由此應運而生。從此業界形成了兩大派系:一派支持在過去十幾年一直投入開發的DSRC;另外一個陣營是以電信行業為基礎、擁有蜂窩技術背景的公司和車企推動C-V2X的技術。”李儼說。
C-V2X被普遍看好
如上文所言,5.9GHz頻段由美國最早在1999年分配,2008年歐洲也分配了同樣的頻段,DSRC以及C-V2X也都使用這個頻段。
DSRC發展更早,1999年美國在分配5.9GHz頻段的時候就是指定給DSRC技術;最近幾年,隨著C-V2X的技術的推出和演進,不斷的測試實驗給行業帶來很多的信心,因此美國政府也在考慮把5.9GHz頻段釋放出來讓DSRC和C-V2X共用。
C-V2X基于蜂窩技術,面向高速移動場景是蜂窩與生俱來的優勢。如在德國等國家,車輛高速行駛的極限速度可以達到200-250公里/小時,在兩車雙向的時候下相對速度可以達到500公里。在相對速度達到500公里的情況下,要能夠實現可靠的通信、可靠的信息傳遞、進行可靠的預警。
相比而言,DSRC在這方面存在局限,DSRC是在Wi-Fi的基礎上改進的,移動速度一旦提高,尤其達到200公里/小時,DSRC信號的衰減就會非常快,因此它并不適用于高速場景。正因為支持高速場景,C-V2X除了實現車和車直接通信,還獲得鐵路系統的青睞。火車速度鐵路系統也希望能夠在5.9GHz這個頻段上用這個技術支持鐵路的直連應用。
測試認證的環節帶來一個最大的好處是,每一輛車從生產到上路,所有的性能和行為都是可預測的,我們知道它至少能實現什么。有了這一可預測性,車企就可以在此基礎上設計可靠的安全應用。安全應用必須是全天候可用,一個只支持30公里/小時但不支持60公里/小時的功能是不可靠的。要把C-V2X引入到ADAS以及自動駕駛,必須要保證可預期的最小性能。這一點可以通過嚴格的測試認證體系來保證,從而增強汽車行業在這個基礎上開發應用的信心。
C-V2X在整體性能上做了很多優化,最小性能保證其在高密度、快速移動的用戶使用場景下,它的通信有效距離范圍可以達到DSRC也就是802.11p的兩倍以上。
此外,李儼表示,移動通信和Wi-Fi最重要的差別就是同步,DSRC是異步的,跟Wi-Fi一樣是不需要同步的。C-V2X這個技術引進來是基于同步來做,設計的時候更多希望用GNSS全球定位系統獲得同步定位。當GNSS信號丟失的時候,比如車開到一個隧道接收不到衛星了,系統里面有一些慣性導航的設備可以保持一部分的定位精度,所以在穿梭隧道的時候,導航依舊可以工作。
有人認為,DSRC已經很成熟,而且今天就有商用系統,那是不是應該先讓DSRC先上市?C-V2X的標準2017年才確定,是不是這個技術離上市還很遙遠?事實上,第一,到今天為止,全球都沒有商用的DSRC系統,除了日本(日本是一個個例,且它的頻段也不一樣)有局部的部署,其他都沒有。雖然DSRC這個技術開發了很多年,但是并不等于成熟。反之,雖然C-V2X標準2017年6月份才全部完成,但是在過去一年產業發生了巨大變化。高通和主機廠商、部件廠商的合作伙伴在全球內做了大量的測試和驗證。預計2019年底、2020年初,會看到支持C-V2X量產車的上市。C-V2X技術發展并不慢,如果考慮汽車行業的開發周期,現在開始開發,兩到三年生產,基本上DSRC和C-V2X上市的時間從商業角度來講,基本是一致的。
C-V2X的一個很重要的優勢就是成本效益,體現在幾個方面,一是在網絡部署的方面,要讓系統穩定工作,需要有基礎設施,這個基礎設施是在蜂窩技術上發展起來的,因此它有得天的優勢。今天中國的基站數量很大,到5G的時候隨著頻率的升高,基站的數量還會增大,因此我們可以在基站上面做改造,把LTE C-V2X 基礎設施加進去。從這個角度來講它的部署成本最優,不需要單獨建站部署。
在終端這側,可以沿用LTE和5G的生態系統,甚至可以把這個芯片集成在LTE的芯片里面去,在一個通信的Tbox里面把LTE、V2X集成在一起,形成一個統一的連接性的解決方案。從這個角度來講,也是成本最優的。在5GAA的網站上發布了一篇白皮書,一個做模組的廠商做了一個詳細的分析。如果做LTE加上直接通信,LTE+DSRC和LTE+C-V2X兩種不同技術路線的比較,LTE+C-V2X從模組的角度,從整個Tbox的角度,它的成本是最優的。
另外一點,C-V2X還有一個很重要的優勢就是它有一個非常明確的技術演進的路線,它不僅僅停留在2017年發布的Rel-14版本,它還有一個明確的向前演進。3GPP在今年6月份通過新的立項,在Rel-16的范圍內,繼續研究在5G的框架下如何支持V2X演進到5G 新空口C-V2X。Rel-14 C-V2X解決的是基礎安全應用,是對ADAS的擴展,它傳輸的是位置、速度、駕駛意圖這些簡單的信息,一個包大概有300個字節,可以用于做ADAS的擴展,但是難以支持先進的自動駕駛。
C-V2X將對ADAS有效補充
C-V2X的兩種模式:一種是基于網絡輔助;一種是直接通信技術。因前者容量方面的問題,以及時延的不可預測性,往往作為補充性服務,目前車企傾向于采用基于直接通信技術的C-V2X。
最近一兩年汽車廠商很重要的賣點之一就是ADAS(高級駕駛輔助系統),汽車廠商通過激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達以及基于攝像頭的ADAS,為駕駛員提供更多的預警和提示。
這些傳感器確實可以幫助很多功能的實現,比如AEB(自動緊急制動系統)等,但都只能在視距范圍內進行感知,如果視線被遮擋,駕駛員看不到的場景和信息,傳感器同樣無法感知。所以,這些傳感器僅僅是對人的視線的增強,但是對于視線范圍之外的地方則無法有效感知。
C-V2X能夠對汽車行業中的ADAS功能進行非常有效的擴展。提供360°非視距傳感,將感知能力擴展到視距以外。這樣的話,車輛不僅能夠看到,還能夠聽到周邊是否有其他的車輛在靠近等。
這也是為什么最近很多車企,尤其是中國車企特別重視C-V2X的原因,C-V2X可以對所有這些傳感器進行補充,因為他們認識到今天的ADAS技術的局限性,希望能夠加入C-V2X,對ADAS的功能進行拓展。預計2019年底至2020年初之間,搭載C-V2X技術、具備增強的ADAS功能的車輛將上市。
高通已獲50億美元汽車領域訂單
目前,高通正與全球范圍內的領先汽車制造商和供應商合作,利用9150 C-V2X芯片組解決方案加速蜂窩車聯網(C-V2X)技術的商用進程。
高通總裁克里斯蒂安諾·阿蒙表示,阿蒙說,對整個汽車行業而言,C-V2X毫無疑問是一項能量巨大的技術,它不僅可以實現車對車,還能實現車對路側基礎設施的通信,并且關系到運營商如何形成一個廣泛的生態系統。對個人消費者而言,未來憑借智能手機就能與汽車連接,而且幫助汽車在高速公路自動駕駛,確保駕駛人員及行人安全。
高通在全球已宣布C-V2X生態圈的一些合作伙伴,并與它們在德國、法國、韓國、中國、日本和美國開展C-V2X的外場驗證。
“目前能夠確定的是,搭載C-V2X技術的汽車預計2019年投產。”阿蒙說。不過,阿蒙同時也指出,搭載C-V2X技術的汽車的普及以及推廣,還需要進一步觀察此類汽車在實際中的使用。在路上行駛的此類車輛數量多,才能產生質變效應。
如今,高通在汽車、物聯網和聯網等很多細分市場實現強勁增長。目前,高通在移動領域之外實現70%的營收增長,以汽車行業為例,已獲得總價值達50億美元的訂單。





