智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù) 課件 第四章 智能網(wǎng)聯(lián)通信技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車專用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能智網(wǎng)

聯(lián)

汽車

技

術(shù)內(nèi)容CONTENTS車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)0102030405V2X技術(shù)移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著智能化網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)發(fā)展，汽車包含越來越多的電子控制單元(ElectronicControl

Unit，ECU)，多個(gè)ECU之間相互連接并進(jìn)行信息共享與交換，共同構(gòu)成

汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，簡稱車載網(wǎng)絡(luò)。車載網(wǎng)絡(luò)通過各類數(shù)據(jù)總線連接不同的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同智能模塊或機(jī)載系統(tǒng)之間的信息交互，比如發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)、剎車、車身、懸架、信息娛樂系統(tǒng)等。目前最為常用車載網(wǎng)絡(luò)有CAN、LIN、FlexRay、MOST和車載以太網(wǎng)等。車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)011.CAN總線控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller

Area

Network，CAN）總線是一種共享式雙線串行通信總線。CAN總線主要運(yùn)用于汽車中的動力總成、底盤和車身電子設(shè)備，如

電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、自動變速器控制系統(tǒng)、安全氣囊裝置（SRS）、電控動力轉(zhuǎn)向（EPS）和自動巡航系統(tǒng)（ACC）等。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CAN總線的物理連接采用雙絞線，分別為CAN_H和CAN_L，使用差分信號進(jìn)行

數(shù)據(jù)傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻，CAN總線典型結(jié)構(gòu)如圖所示。CAN總線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)電子設(shè)備被稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，會以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)都要先對其進(jìn)行接收。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CAN總線的主要特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：多主系統(tǒng)：CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)不分主從，任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；廣播發(fā)送：CAN節(jié)點(diǎn)只需要通過對報(bào)文的標(biāo)識符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等不同數(shù)據(jù)傳送與接收方式；最高速率1Mbit/s：CAN總線國際標(biāo)準(zhǔn)包括ISO

11898和ISO

11519，ISO

11898定義了通信速率為125kbps~1Mbps的高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)，屬于閉環(huán)總線，傳輸速率可達(dá)1Mbps，總線長度≤40米；ISO

11519定義了通信速率為10～125

kbps的低速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)，屬于開環(huán)總線，傳輸速率為40kbps時(shí)，總線長度可達(dá)1000米；01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)短幀結(jié)構(gòu)：每條報(bào)文最多8字節(jié)數(shù)據(jù)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率與數(shù)據(jù)出錯率極低；數(shù)據(jù)校驗(yàn)，幀內(nèi)應(yīng)答：CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯措施。錯誤檢測與處理機(jī)制：節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯誤時(shí)會自動切斷與總線聯(lián)系，從而不影響其他節(jié)點(diǎn)操作；發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā)；優(yōu)先級與仲裁機(jī)制：采用非破壞總線仲裁技術(shù)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會主動退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；方式靈活：CAN通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.LIN總線網(wǎng)絡(luò)局域互連網(wǎng)絡(luò)（Local

Interconnect

Nework，LIN）總線是一種基于UART（Universal

Asynchronous

Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器）的串行通協(xié)議，由LIN協(xié)會制定相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。LIN總線應(yīng)用的主要目的是提供一種低成本的汽車總線，作為CAN等高速總線的輔助網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)。LIN總線適用于對總線性能要求不高的車身系統(tǒng)，如車輛空調(diào)控制、后視鏡、車門模塊、座椅控制、低成本傳感器等的連接域控制。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)LIN總線使用單信號線進(jìn)行傳輸，采用單主多從的模式架構(gòu)，由1個(gè)主節(jié)點(diǎn)與多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，所有的節(jié)點(diǎn)都包括一個(gè)從任務(wù)，主節(jié)點(diǎn)還包含一個(gè)主任務(wù)。LIN總線上的所有通訊都由主機(jī)節(jié)點(diǎn)中的主機(jī)任務(wù)發(fā)起，主機(jī)任務(wù)根據(jù)進(jìn)度表來確定當(dāng)前的通訊內(nèi)容，發(fā)送相應(yīng)的幀頭，并為報(bào)文幀分配幀通道。LIN可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)傳輸模式，且一個(gè)報(bào)文幀可以同時(shí)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收利用。LIN總線的典型電平為12V，速率最高為20kbps，由于物理層限制，一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)最多可連接16個(gè)節(jié)點(diǎn)，通常不超過12個(gè)，且主節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)LIN總線是作為CAN網(wǎng)絡(luò)的一種補(bǔ)充，具有更低的成本優(yōu)勢，其主要特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：采用單主控器，多從設(shè)備模式，無需總線仲裁機(jī)制；基于通用UART接口，能夠利用微控制器（Micro

Controller

Unit，MCU）的硬件條件，成本極低；傳輸速率最高達(dá)20Kbit/s；傳輸具有確定性，傳播時(shí)間可以提前計(jì)算。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)FlexRay是一種數(shù)據(jù)速率高達(dá)10Mbps的共享串行總線，F(xiàn)lexRay總線標(biāo)準(zhǔn)由FlexRay聯(lián)盟開發(fā)制定的，并于2013年形成國際標(biāo)準(zhǔn)ISO

17458。FlexRay基于事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)機(jī)制，具有高效的網(wǎng)絡(luò)利用率和系統(tǒng)靈活性特點(diǎn)，能夠滿足智能汽車的高吞吐量、確定性、容錯性和靈活性的網(wǎng)絡(luò)需求，可以有效支持未來智能汽車多重安全和線控（X-by-Wire）等功能要求。FlexRay具有比CAN更高的帶寬優(yōu)勢和同步性等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)則是成本較高，而且需要共享使用媒體。FlexRay主要用于汽車高性能動力總成和安全系統(tǒng)，如線控驅(qū)動、主動懸架和自適應(yīng)巡航控制等。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)FlexRay總線系統(tǒng)可以線性總線、星形總線以及混合總線等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式安裝在車內(nèi)。FlexRay總線采用雙通道設(shè)計(jì)，每個(gè)通道帶寬10Mbps，可采用單通道或雙通道進(jìn)行通信。FlexRay總線數(shù)據(jù)收發(fā)采取時(shí)間觸發(fā)和事件觸發(fā)兩種機(jī)制。利用時(shí)間觸發(fā)通信時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能預(yù)知彼此將要進(jìn)行通信的時(shí)間。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Flexray總線是繼CAN和LIN之后的新一代汽車控制總線技術(shù)，具有高速率、高可靠等優(yōu)點(diǎn)，但成本也比較高。其主要特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：高傳輸速率：Flex

Ray采用雙通道，可通過一個(gè)或兩個(gè)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mbps，雙通道最高可達(dá)20Mbps；同步時(shí)基：FlexRay使用基于同步時(shí)基的訪問方法。該時(shí)基通過協(xié)議自動建立和同步，并提供給應(yīng)用。時(shí)基的精確度介于0.5μs和10μs之間（通常為1~2μs）。確定性：FlexRay總線采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠預(yù)知消息發(fā)送以及接收的時(shí)間。高容錯:FlexRay總線使用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(Cyclicredundancycheek)方法檢驗(yàn)通信中的差錯和雙通道通信冗余，具有較強(qiáng)的容錯能力。靈活性：FlexRay支持線性總線、星型總線和混合總線等多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可根據(jù)具體應(yīng)用支持消息長度配置，支持基于TDMA/FTDMA進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)消息傳輸。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.MOST總線網(wǎng)絡(luò)媒體定向系統(tǒng)傳輸（Media

Oriented

Systems

Transport，MOST）總線是針對車內(nèi)多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)總線技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議由德國MOST合作組（MOST

Cooperation）于2001年制定。MOST總線使用光纖傳輸，具有抗干擾性強(qiáng)、帶寬高、信號衰減少等特點(diǎn)，傳輸速率可達(dá)150MBit/s，可同時(shí)傳輸音像流數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)等。MOST總線主要用于高端汽車中的信息娛樂系統(tǒng)和媒體信息系統(tǒng)等。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)MOST總線主要采用光脈沖傳輸數(shù)據(jù)，采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)允許最

多達(dá)64個(gè)的裝置（節(jié)點(diǎn)）。連接在環(huán)形總線內(nèi)只能朝著一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，并且只有中央網(wǎng)關(guān)模塊才能實(shí)現(xiàn)MOST總線和其他總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。MOST總線采用數(shù)據(jù)信道（DataChannel）與控制信道（ControlChannel）的設(shè)計(jì)定義，由控制信道設(shè)定如何使用與收發(fā)數(shù)據(jù)信道。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)MOST的優(yōu)勢是帶寬相對較高，能夠滿足汽車多媒體應(yīng)用需求。缺點(diǎn)則是擴(kuò)展性差且技術(shù)開發(fā)周期長，專利技術(shù)成本昂貴。MOST的主要特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：傳輸速率高：保證低成本的條件下，達(dá)到24.8Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度；節(jié)點(diǎn)數(shù)：最多可以連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)；支持多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸；支持即插即用方式，在網(wǎng)絡(luò)上可隨時(shí)添加和去除設(shè)備；采用光纖網(wǎng)絡(luò)，不受電磁輻射干擾。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5.車載以太網(wǎng)車載以太網(wǎng)是一種用以太網(wǎng)連接車內(nèi)電子單元的新型局域網(wǎng)技術(shù)。車載以太網(wǎng)使用單對非屏蔽雙絞線，通信速率100~1000Mbps，最大距離25米，相比傳統(tǒng)CAN、LIN以及FlexRay等車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有大帶寬、低時(shí)延等優(yōu)勢。車載以太網(wǎng)能夠滿足智能汽車算力和數(shù)據(jù)傳輸對高可靠性、低電磁輻射、低功耗、帶寬分配、低延遲以及同步實(shí)時(shí)性等方面的要求。當(dāng)前車載以太網(wǎng)主要用于車內(nèi)ECU的診斷更新、信息娛樂系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)等。隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，車載以太網(wǎng)將逐步深入并有望成為整車通訊網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)車載以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要包括網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)、域控制器、連接器、雙絞線纜等，各個(gè)域控制器均通過車載以太網(wǎng)總線連接網(wǎng)關(guān)的交換機(jī)，車載以太網(wǎng)交換機(jī)用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)域控制器之間的信息交互，網(wǎng)關(guān)將通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換后的執(zhí)行請求通過交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給域控制器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)域控制器之間信號的高效交互，車載以太網(wǎng)繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的靈活性及可擴(kuò)展性，支持環(huán)形、星型、樹形或是總線型等多種拓?fù)湫螒B(tài)。車載以太網(wǎng)協(xié)議棧包括多個(gè)不同層次的協(xié)議，可分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。01車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)車載以太網(wǎng)使用單對非屏蔽雙絞線以及更小型緊湊的連接器，預(yù)計(jì)可以減少整車70-80%的連接器成本和30%的布線重量，更適合車載應(yīng)用需求。車載以太網(wǎng)的主要特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）高帶寬：傳統(tǒng)CAN通信速率是1Mbps，F(xiàn)lexray可以到達(dá)10Mbps，而車載以太網(wǎng)可達(dá)100-1000Mbps，不僅具備適應(yīng)ADAS、影音娛樂、汽車網(wǎng)聯(lián)化等需要，而且具備向更高性能演進(jìn)的潛力；通信協(xié)議成熟豐富：基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)分層模型，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)使用廣泛且成熟，車載應(yīng)用只需針對不同層次的協(xié)議作少量適配即可應(yīng)用；組網(wǎng)靈活：支持環(huán)形、星型、樹形或是總線型等多種拓?fù)湫螒B(tài)，可延展性強(qiáng)；02V2X技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)（VehicletoEverything，V2X）是實(shí)現(xiàn)車輛與周圍的車、人、交通基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)等全方位連接和通信的新一代車用無線通信技術(shù)。根據(jù)通信對象不同，V2X通信可劃分為車與車通信（Vehicle-to-Vehicle，V2V）、車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施通信（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）、車與人通信（Vehicle-to-Pedestrian，V2P車與網(wǎng)絡(luò)通信（Vehicle-to-Network，V2N）等，V2X具有低時(shí)延、高帶寬、高可靠

等優(yōu)點(diǎn)。02V2X技術(shù)V2V應(yīng)用指鄰近的車載UE（User

Equipment）間交互V2V應(yīng)用信息，基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的廣播或單播方式，采用UE間直通模式，不需要借助網(wǎng)絡(luò)設(shè)施（如基站等）即可實(shí)現(xiàn)UE間信息交互；V2I應(yīng)用指車載UE與路側(cè)單元RSU或本地應(yīng)用服務(wù)器采用直通模式進(jìn)行通信。例如路側(cè)感知設(shè)施（如攝像機(jī)、雷達(dá)、信號燈等）可以獲取道路交通狀態(tài)并通過RSU廣播給車輛UE；V2P應(yīng)用指車載UE和人持UE間交互V2P應(yīng)用消息。信息交互可采用UE間直通模式，或者經(jīng)由基礎(chǔ)設(shè)施（如路側(cè)單元RSU、應(yīng)用服務(wù)器）在UE間交互信息；V2N應(yīng)用指UE與應(yīng)用服務(wù)器通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。02V2X技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)V2X（Vehicle-to-Everything）全球存在兩大標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線，專用短程通信技術(shù)（Dedicated

Short

Range

Communications，DSRC）和基于蜂窩技術(shù)的車聯(lián)

網(wǎng)通信）（Cellular-Vehicle-to-Everything，C-V2X。V2X技術(shù)021.DSRC技術(shù)DSRC是美國主導(dǎo)的V2X通信技術(shù)，由IEEE

（

Institute

of

Electrical

andElectronics

Engineers，電氣和電子工程師協(xié)會）在WiFi技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)制定的IEEE802.11p技術(shù)，具有傳輸速率高、延遲短等特點(diǎn)，支持車輛在5.9GHz專用頻段進(jìn)行V2V、V2I的直連通信。02V2X技術(shù)DSRC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由車載單元(On

Board

Unit，OBU)、路側(cè)單元(Road-Side

Unit，RSU)和專用通信鏈路三部分組成。OBU是安裝在車輛上的嵌入式車載通信單元，它通過專用的通信鏈路依照通信協(xié)議的規(guī)定與RSU進(jìn)行信息交互。RSU是安裝在指定地點(diǎn)(如車道旁邊、車道上方等)固定的通信設(shè)備，與不同OBU進(jìn)行實(shí)時(shí)高效的通信，并通過有線光纖的方式接入移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，與云端智能交通(ITS)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。專用通信鏈路是OBU和RSU保持信息交互的通道，它由兩部分組成：下行鏈路和上行鏈路。RSU到OBU的通信應(yīng)用為下行鏈路，主要實(shí)現(xiàn)RSU向OBU寫入信息的功能。上行鏈路是從OBU到RSU的通信，主要實(shí)現(xiàn)

RSU讀取OBU的信息，完成車輛狀態(tài)的自主識別功能。V2X技術(shù)022.C-V2X技術(shù)C-V2X是我國主推的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是基于第三代合作伙伴計(jì)劃（3rd

Generation

Partnership

Project，3GPP）全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)，包含基于LTE移動通信技術(shù)演進(jìn)形成的LTE-V2X和基于5G

NR平滑演進(jìn)形成的5G

NR-

V2X，可實(shí)現(xiàn)長距離和更大范圍的通信，在技術(shù)先進(jìn)性、性能及后續(xù)演進(jìn)等方面，相對DSRC具有優(yōu)勢。02V2X技術(shù)C-V2X提供兩種互補(bǔ)的通信模式，一種是直通模式，終端間通過直通鏈路（PC5接口）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方仍能正常工作，并且直連通信時(shí)延低，適用于對時(shí)延敏感的安全性相關(guān)應(yīng)用場景?？蓪?shí)現(xiàn)V2V、V2I、V2P等直通通信，支持蜂窩覆蓋內(nèi)和蜂窩覆蓋外兩種場景；另一種是蜂窩模式，沿用傳統(tǒng)蜂窩通信模式，使用終端和基站之間的Uu接口實(shí)現(xiàn)V2N通信，并可實(shí)現(xiàn)基于基站的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)V2V、V2I、V2P通信，基于Uu的V2X的通信距離更長，要求車載終端必須在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)。02V2X技術(shù)LTE-V2X（Long

Term

Evolution-Vehicle-to-Everything）是指基于LTE移動通信技術(shù)演進(jìn)形成的V2X車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)，LTE-V2X由3GPP

Rel-14和Rel-15技術(shù)規(guī)范定義。其中，Rel-14在蜂窩通信中引入了支持V2X短距離直通通信的PC5接口，支持面向基本道路安全業(yè)務(wù)的通信需求，主要實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能。國內(nèi)在中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）的組織下制定形成了完善的LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)體系，包括接入層、網(wǎng)絡(luò)層、消息層、應(yīng)用層及安全等全系列標(biāo)準(zhǔn)，并由中國信通院牽頭組織“三跨”“四跨”“新四跨”等互聯(lián)互通及大規(guī)模測試活動進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證。當(dāng)前我國已具備LTE-V2X商用條件。02V2X技術(shù)NR-V2X是LTE-V2X的演進(jìn)技術(shù)，目前尚在研制之中。3GPP于2019年3月完成了

Rel-16

NR-V2X的研究課題，于2020年6月完成了Rel-16

NR-V2X標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目。后續(xù)仍將在Rel-17研究弱勢交通參與者的應(yīng)用場景，研究直通鏈路中終端節(jié)電機(jī)制、節(jié)省功耗的資源選擇機(jī)制，并開展終端之間資源協(xié)調(diào)機(jī)制的研究以提高直通鏈路的可靠性和降低傳輸?shù)臅r(shí)延。不同于LTE-V2X僅支持廣播模式，基于NR的V2X通信可支持廣播、組播和單播三種傳輸模式。廣播是V2X中最基本的通信模式。組播通信用于支持特定群組內(nèi)的信息交互，協(xié)助完成群組內(nèi)終端的協(xié)商與決策等。V2X單播通信則基于新定義的PC5-RRC信令實(shí)現(xiàn)終端到終端的可靠通信。NR

V2X還在

PSCCH/PSSCH/PSBCH信道外，引入PSFCH以承載業(yè)務(wù)信道PSSCH的HARQ反饋信息，實(shí)現(xiàn)更高的可靠性。02V2X技術(shù)自20世紀(jì)80年代以來，移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)遵循10年1代的規(guī)律從1G到5G持續(xù)演化，隨著市場和業(yè)務(wù)需求逐漸升級。1G：第一代移動通訊技術(shù)，模擬通信系統(tǒng)時(shí)代2G：第二段移動通信技術(shù)時(shí)代，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的開始3G：第三代移動通信技術(shù)，高速IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代4G：第四代移動通信技術(shù)，全I(xiàn)P數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代5G：第五代移動通信技術(shù)，萬物互聯(lián)的時(shí)代03V2X技術(shù)第五代移動通信技術(shù)是4G、3G移動通信技術(shù)的拓展和延伸，是當(dāng)前最新一代的蜂窩移動通信技術(shù)。2020年7月，3GPP制定的5G標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)由國際電信聯(lián)盟（ITU）認(rèn)定成為5G唯一標(biāo)準(zhǔn)，終結(jié)了以往1G到4G多標(biāo)準(zhǔn)時(shí)代，歷經(jīng)R15、R16版本凍結(jié)正在向R17版本演進(jìn)。03V2X技術(shù)5G具有數(shù)據(jù)速率高、延遲較低、節(jié)約能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接等特點(diǎn)。不同于1G到4G以服務(wù)于人類為主體，5G時(shí)代通信服務(wù)主體將發(fā)生根本性的變革，服務(wù)主體將從連接人到連接物，從服務(wù)人到服務(wù)物轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)未來20%左右的5G設(shè)施是用于人和人之間的通信，80%用于人與物、物與物的通信。ITU為5G定義了三大核心場景，如圖所示。即增強(qiáng)移動寬帶場景（enhancedmobilebroadband，eMBB）、海量機(jī)器類通信場景（massivemachine-typecommunication，mMTC）和超可靠低時(shí)通信延場景（ultra-reliable

and

low

latency

communication，uRLLC）。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。隨著物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，萬物互聯(lián)已成目前科技發(fā)展的大趨勢。傳統(tǒng)

的蜂窩通信技術(shù)主要是基于人與人之間的通信，其高功耗高速率高成本的特點(diǎn)使其

在人與物，物與物之間的通信變得力不從心。故無線通訊技術(shù)繼4G之后，單純的速率提升，已經(jīng)不再能夠滿足日益增加的用戶需求，于是走上了兩條截然不同的道路：一條是繼續(xù)提升通信速率的5G技術(shù)；另一條則是降低通信速率，同時(shí)降低功耗、增大覆蓋范圍、增加接入節(jié)點(diǎn)數(shù)的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN，Low-Power

Wide-Area

Network）技術(shù)。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)1.短距離無線通信技術(shù)一般地，短距離無線通信的主要特點(diǎn)是通信距離短，覆蓋范圍一般在幾十米或上百米之內(nèi)，發(fā)射器的發(fā)射功率較低，一般小于100Mw,短距離無線通信技術(shù)的范圍很廣。低成本、低功耗和對等通信時(shí)短距離無線通信技術(shù)的三個(gè)主要特征和優(yōu)勢。短距離通信常用到的通信技術(shù)有藍(lán)牙（Bluetooth）、WiFi、UWB、RFID、NFC和ZigBee等。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)最早始于1994年，由電信巨頭愛立信公司研發(fā)。1998年5月，愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)、東芝(Toshiba)、國際商用機(jī)器公司(IBM)和英特爾(Intel)5家公司聯(lián)合提出藍(lán)牙通信新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種大容量、近距離無線數(shù)字通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps（128K/s），最大傳輸距離為10米，通過增加發(fā)射功率傳輸距離可達(dá)到100米。物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)04WiFi技術(shù)WiFi（WirelessFidelity）也叫無線保真，俗稱無線寬帶網(wǎng)，以更快、更大容量的通信而聞名，是一種允許電子設(shè)備連接到無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)。WiFi的工作原理與傳統(tǒng)的晶體管收音機(jī)類似，WiFi網(wǎng)絡(luò)使用無線電波在空中傳輸信息，無線電波是一種電磁輻射，其在電磁波譜中的波長比紅外光長。WiFi無線電波通常具有2.4GHz或5.8GHz的頻率。這兩個(gè)WiFi頻帶之后被細(xì)分為多個(gè)信道，而每個(gè)信道可能同時(shí)會被很多不同的網(wǎng)絡(luò)所共享。當(dāng)通過WiFi網(wǎng)絡(luò)下載文件時(shí)，一個(gè)被稱為無線路由器的設(shè)備首先通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接從互聯(lián)網(wǎng)接收數(shù)據(jù)，然后將其轉(zhuǎn)換成無線電波。接下來，無線路由器會向周圍區(qū)域發(fā)射無線電波，并由已發(fā)起下載請求的無線設(shè)備捕獲它們并對其進(jìn)行解碼。物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)04UWB技術(shù)UWB（Ultra

Wideband）超寬帶，它并不是什么新概念，而是一種上個(gè)世紀(jì)60年代便興起的脈沖無線通信技術(shù)，起初主要被用于軍事用途，直到2002年才開始商用。它通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實(shí)現(xiàn)無線傳輸，由于脈沖時(shí)間寬度極短，因此其所占的頻譜范圍很大，F(xiàn)CC（Federal

CommunicationsCommission，美國聯(lián)邦通信委員會）為UWB分配了3.1GHz~10.6GHz共7.5GHz頻帶，還對其輻射功率做出了比FCCPart15.209更為嚴(yán)格的限制，將其限定-41.3dBm頻帶內(nèi)。而我們知道，一般的通信體制都是利用一個(gè)高頻載波來調(diào)制一個(gè)窄帶信號，通信信號的實(shí)際占用帶寬并不高。UWB由于其占用的帶寬很寬，而被稱為超帶寬。具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)RFID技術(shù)RFID（RadioFrequencyIdentification）無線射頻識別即射頻識別技術(shù)，是自動識別技術(shù)的一種，通過無線電信號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID的工作原理相對比較簡單，一套RFID系統(tǒng)由閱讀器（Reader)、電子標(biāo)簽即所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部分組成。閱讀器發(fā)射無線電波能量，用以驅(qū)動電子標(biāo)簽中的電路將數(shù)據(jù)送出，之后閱讀器再依序接收解讀數(shù)據(jù)，發(fā)送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。RFID依據(jù)其電子標(biāo)簽的供電方式可分為三類，無源RFID、有源RFID以及半有源RFID。物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)04NFC技術(shù)NFC（NearFieldCommunication）近場通信，是由RFID及互連互通技術(shù)整合演變而來的。通過在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)通信的功能，利用移動終端實(shí)現(xiàn)移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、防偽等應(yīng)用。與RFID相比，二者的不同之處有：1）工作模式不同。NFC是將點(diǎn)對點(diǎn)通信功能、讀寫器功能和非接觸卡功能集成進(jìn)一顆芯片，而RFID則有閱讀器和標(biāo)簽兩部分組成。NFC技術(shù)既可以讀取也可以寫入，而RFID只能實(shí)現(xiàn)信息的讀取以及判定；

2）傳輸距離不同。NFC傳輸距離比RFID小的多，NFC的傳輸距離只有10厘米，RFID的傳輸距離可以達(dá)到幾米、甚至幾十米。NFC是一種近距離的私密通信方式，相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低、安全性高等特點(diǎn)；3）應(yīng)用領(lǐng)域不同。NFC更多的應(yīng)用于消費(fèi)類電子設(shè)領(lǐng)域，在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用；RFID則更擅長于長距離識別，更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)ZigBee技術(shù)ZigBee，也稱紫蜂，名稱取自蜜蜂（Bee），蜜蜂是通過“Z”字形的舞蹈（Zig）來與同伴傳遞花粉所在的方位信息，通過這種方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。ZigBee的發(fā)明者形象地利用蜜蜂的這種行為描述這種無線信息傳輸技術(shù)。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，其特點(diǎn)是低復(fù)雜度、自組織、速率低、時(shí)延短、容量高、安全穩(wěn)定等?？晒ぷ髟?.4GHz(全球流行)、

868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國流行)3個(gè)頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi)，但可以繼續(xù)增加。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景中，有60%的場景為窄帶業(yè)務(wù)，對速率、時(shí)延的要求并不高，但是需要盡可能的降低功耗，壓縮成本。基于此，一種新型的無線通信技術(shù)LPWA（Low

power

wide

area，低功耗廣域技術(shù)）應(yīng)運(yùn)而生。LPWA一種使用較低功耗實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線信號傳輸?shù)募夹g(shù)。相較于我們熟悉的低功耗藍(lán)牙（BLE）、Zigbee和Wifi等技術(shù)，LPWA的傳輸距離更遠(yuǎn)，一般在公里級。和傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2G、3G）相比，LPWA的功耗更低，電池供電的設(shè)備使用壽命可達(dá)數(shù)年?；谶@兩個(gè)顯著特點(diǎn)，LPWA可以真正賦能物物互聯(lián)，助力和引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)革命。目前，在LPWAN技術(shù)中，最常見的為NB-IoT和LoRa。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)NB-IoT技術(shù)NB-IoT（Narrow

Band

Internet

of

Things）窄帶物聯(lián)網(wǎng)，是一種構(gòu)建蜂窩技術(shù)的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，支持待機(jī)時(shí)間長、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新型技術(shù)。低功耗。聚焦小數(shù)據(jù)量、低速率的應(yīng)用，設(shè)備功耗可以做到很小，設(shè)備續(xù)航時(shí)間可以從過去的幾個(gè)月大幅提升到幾年，部分終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年；廣覆蓋。提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力；強(qiáng)連接。在同一基站的情況下，可以提供現(xiàn)有無線技術(shù)50到100倍的接入數(shù)，一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬個(gè)連接；低成本?？梢栽诂F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，可以很快組網(wǎng)，很快擴(kuò)展，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過5美元。物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)04eMTC技術(shù)eMTC（LTE

enhanced

MTO），是基于LTE演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。較NB-IoT而言，eMTC具有以下五個(gè)優(yōu)勢：速率高。NB-IoT為了保證低功耗，所以速率很慢。但是eMTC不一樣，它支持上下行最大1Mbps的峰值速率；移動性。NB-IoT的移動性差，只支持重選，不支持切換。多用于不怎么需要動的領(lǐng)域，例如水

表電表及路燈井蓋。但eMTC不同，它支持連接態(tài)的移動性，物聯(lián)網(wǎng)用戶可以無縫切換，保障用戶體驗(yàn)；可定位?；赥DD的eMTC，利用基站側(cè)的PRS測量，在無需新增GPS芯片的情況下就可以進(jìn)行位置定位，適用于物流追蹤，貨物跟蹤等場景；支持語音。eMTC支持語音，而且支持VoLTE（Voice

over

LTE，在LTE網(wǎng)絡(luò)上傳送聲音，可實(shí)現(xiàn)語音和視頻通話），可被廣泛應(yīng)用到緊急呼救相關(guān)的物聯(lián)設(shè)備中；支持LTE網(wǎng)絡(luò)復(fù)用。eMTC可以基于現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)直接升級部署，能和現(xiàn)有的LTE基站共用站址和天饋系統(tǒng)，降低成本。04物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)LoRa技術(shù)LoRa（Long

Range

Radio）遠(yuǎn)距離無線電,是一種線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，最早由法國幾位年輕人創(chuàng)立的公司Cycleo推出。LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端（內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、服務(wù)器和云四部分組成，應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。LoRa技術(shù)的一些基本特性如下：傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)