V2X技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展分析

1、V2X技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展分析隨著城市道路等基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善以及人民對(duì)出行需求的提高，汽車已經(jīng)進(jìn) 入了千家萬(wàn)戶。蓬勃發(fā)展的交通行業(yè)，勢(shì)必帶來(lái)諸如堵車、交通事故等等問(wèn)題。 車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)可以減輕城市交通的壓力，對(duì)V2X技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展進(jìn)行分析， 以期更好的推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是撰寫本文的主要目的。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的保有量持續(xù)增加，堵車和交通事故均成為社會(huì)性問(wèn) 題。為了解決這些問(wèn)題，國(guó)家一直在積極發(fā)展交通基礎(chǔ)建設(shè)，完善安全駕駛規(guī)章 制度，但是收效甚微。車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，可以有效緩解由于車輛增長(zhǎng)帶來(lái)的各種問(wèn) 題，通過(guò)提升城市交通的智能化水平，為人們的出行提供了便利，使得出行更安 全，更方便。車聯(lián)網(wǎng)是由車輛位置、

2、速度和路線等信息構(gòu)成的交互網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了車車、車 人、車與傳感設(shè)備之間的通信。V2X技術(shù)是實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。1、V2X概要V2X就是使車輛和周圍環(huán)境中一切可能與其發(fā)生關(guān)聯(lián)的事物進(jìn)行通信的技 術(shù)，包括與周圍車輛通信的V2V技術(shù)，與信號(hào)燈等交通設(shè)施通信的V2I技術(shù)， 還有可以與行人的智能手機(jī)間通信的V2P技術(shù)等。與自動(dòng)駕駛技術(shù)中常用的攝 像頭或激光雷達(dá)相比，V2X擁有更廣的使用范圍，它具有突破視覺(jué)死角和跨越 遮擋物的信息獲取能力，同時(shí)可以和其他車輛及設(shè)施共享實(shí)時(shí)駕駛狀態(tài)信息，還 可以通過(guò)研判算法產(chǎn)生預(yù)測(cè)信息。另外，V2X是唯一不受天氣狀況影響的車用 傳感技術(shù)，無(wú)論雨、霧或強(qiáng)光照射都不會(huì)影響其正常

3、工作。2、主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)目前實(shí)現(xiàn)V2X的兩大主流技術(shù)陣營(yíng)分別為由美國(guó)主導(dǎo)DSRC（IEEE 802.11p） 標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)企業(yè)（大唐電信、華為等）推動(dòng)的LTE-V。2.1 專用短程通信技術(shù)（Dedicated short range communications，DSRC）。它 是一種高效的無(wú)線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)下的移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別和 雙向通信，實(shí)時(shí)傳輸圖像、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息，將車輛和道路有機(jī)連接。（1）組成:DSRC 由物理層標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11p 又稱為 WAVE（ Wireless Access in Vehicular Environment）及網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)IE

4、EE 1609所構(gòu)成，包含車載裝置（On Board Unit，OBU）與路側(cè)裝置（Road Site Unit，RSU）兩項(xiàng)重要組件，透過(guò)OBU 與RSU提供車間與車路間信息的雙向傳輸，RSU再透過(guò)光纖或行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將交通 信息傳送至后端平臺(tái)。由于車間與車路通訊應(yīng)用情境復(fù)雜，汽車數(shù)量多寡、距離 與道路氣候等都會(huì)影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通訊，通訊速度與質(zhì)量將對(duì)用路人安全造成極 大影響，因此車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用相關(guān)通訊網(wǎng)絡(luò)通常被要求須要具備高移動(dòng)性與低延 遲率，IEEE將安全應(yīng)用通訊延遲容許范圍定在50ms內(nèi)，最多不超過(guò)100ms，允 許接收訊息后有足夠反應(yīng)時(shí)間。DSRC關(guān)鍵指檬：支持車速200km/h，反應(yīng)時(shí)間1

5、00ms，數(shù)據(jù)傳輸速 率平均12Mbps (最大27Mbps)，傳輸范圍1km。根據(jù)美國(guó)交通運(yùn)輸部的報(bào)告， 違反交通信號(hào)燈指示的時(shí)延要求是小于100ms；車輛防碰撞指示的時(shí)延要求是小 于 20ms。標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程：DSRC發(fā)展較成熟，美國(guó)、歐洲等國(guó)家已提出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 格，在布建上DSRC由于需要安裝新的路側(cè)設(shè)備，將增加導(dǎo)入成本與時(shí)間。DSRC優(yōu)缺點(diǎn)：DSRC擁有比較完善的加密通信機(jī)制、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V、 具備統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品之間的兼容性強(qiáng)、技術(shù)支持豐富等優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)， 它也存在明顯不足：距離覆蓋短。如果汽車通過(guò)DSRC網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)，就 會(huì)受到DSRC沿路邊覆蓋范圍的約束，這種約束最明顯的表現(xiàn)在

6、高速公路上。 即使擴(kuò)展了覆蓋范圍，由于互聯(lián)網(wǎng)有掉線等問(wèn)題，因此不能保證車輛能時(shí)刻接入 互聯(lián)網(wǎng)。接入技術(shù)不夠完善。在車輛密度集中地區(qū)，車輛之間的信道接入競(jìng)爭(zhēng) 會(huì)變得異常激烈，使用基于 CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision detection)的接入技術(shù)，會(huì)導(dǎo)致高速數(shù)據(jù)傳輸碰撞、信道接入延遲。難以實(shí)現(xiàn) 大規(guī)模商用。路邊設(shè)施投入過(guò)大、商業(yè)盈利模式不清晰，無(wú)法滿足車輛離路后獲 取服務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景，這些缺點(diǎn)都局限了 DSRC的商用性。到目前為止，DSRC技 術(shù)比較成熟的兩個(gè)應(yīng)用是AVI和ETC。2.2 LTE-V2X技術(shù)：隨著LTE (

7、Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))通信技術(shù) 的普及，尤其是LTE-D2D通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，使得基于LTE技術(shù)實(shí)現(xiàn)車-車、車 -路、車-人之間直接通信成為可能，從而滿足車-車、車-路、車-人之間低時(shí)延、 高可靠性的通信需求。2015年2月，3GPP SA1正式啟動(dòng)了 LTE-V2X業(yè)務(wù)需 求研究項(xiàng)目，拉開了 LTE-V2X 技術(shù)在 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計(jì)劃)各小組的標(biāo)準(zhǔn)化序幕。組成：LTE-V2X的主要組成=無(wú)線通信網(wǎng)+路邊單元+車載單元。由于 LTE技術(shù)針對(duì)蜂窩設(shè)計(jì)，其核心是移動(dòng)終端同基站之間進(jìn)行

8、無(wú)線連接完成語(yǔ)音、 數(shù)據(jù)等通信，其基站覆蓋范圍大，移動(dòng)終端相對(duì)比較固定，與此相反的是，車輛 處于快速移動(dòng)中，而且組網(wǎng)自由。因此，要想實(shí)現(xiàn)LTE-V2V技術(shù)，必須對(duì)LTE 技術(shù)進(jìn)行修改，滿足車輛通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。關(guān)鍵指標(biāo)：傳輸帶寬最高可擴(kuò)展至100MHz，峰值速率上行500Mbps， 下行1Gbps，時(shí)延用戶面時(shí)延10ms，控制面時(shí)延50ms，支持車速500km/h， 覆蓋范圍與LTE范圍類似。標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程：LTE-V目前已在3GPP進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)制定流程，但至少需到2017 年Release 14中才會(huì)完成，LTE-V則能夠整合既有的基地臺(tái)裝置，不需要大量布 建新基礎(chǔ)建設(shè)，可縮短導(dǎo)入時(shí)間，兩者之間互有優(yōu)勢(shì)

9、。（4）優(yōu)缺點(diǎn)：基于LTE的V2X技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：基于現(xiàn)有的蜂窩 網(wǎng)，建設(shè)簡(jiǎn)單；覆蓋范圍廣，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接；傳輸更可靠，半靜態(tài)調(diào)度使得資 源分配更合理;GPP持續(xù)演進(jìn)，可支持未來(lái)ITS業(yè)務(wù)需求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式靈活， 盈利模式多樣化。當(dāng)然，它的缺點(diǎn)也是不可忽視的。譬如：技術(shù)更復(fù)雜，市場(chǎng)規(guī) 模比Wi-Fi?。粯?biāo)準(zhǔn)尚在制定過(guò)程中，技術(shù)成熟度較低，面向車-車主動(dòng)安全與 智能駕駛的服務(wù)性能還需要充分的測(cè)試驗(yàn)證。3、發(fā)展趨勢(shì)V2X包含汽車對(duì)汽車（V2V）、汽車對(duì)路側(cè)設(shè)備（V2R）、汽車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施 （V2I）、汽車對(duì)行人（V2P）、汽車對(duì)機(jī)車（V2M）及汽車對(duì)公交車（V2T）等 六大類。目前以V2V的發(fā)展最為成熟。不同于其他傳感器的復(fù)雜安裝方式，V2X設(shè)備可以通過(guò)后裝方式輕易的安 裝在現(xiàn)有車輛上，如同安裝GPS導(dǎo)航儀那樣簡(jiǎn)單。與歐美、日本等國(guó)家相比， 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)發(fā)