第一次有人把V2X讲的这么通俗易懂!
谈到车联网,可能有朋友会理解为汽车联网!
这只是宏观的一种看法,并不准确。车联网主要被用于智能交通系统领域,也被自动驾驶所青睐。
顾名思义,所谓车联网(V2X),意为vehicle to everything,即车对外界所有信息的交换。这里的X代表everything,在V2X概念中,我们将它看作四大部分,车与车通信(V2V)、车与路边基础设施通信(V2I)、车与人通信(V2P)以及车与运营商网络通讯(V2N)。
从本质来看,V2X是种无线信息交互技术,也是一个汽车通信系统(每辆车都可作为通信网络的实体)。
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如何理解V2X技术?
为了更清楚理解其定义,我们先来看几个例子:
同向行驶的两辆车,距离较近时,汽车会发出防追尾警告。特别是当车速过快时,传感器无法做到及时预警、视线范围外车辆紧急制动时有明显作用。
当车辆驶入十字路口时,发现前方路侧也有车辆接近路口,并且判断两车可能会在路口发生碰撞时,车载系统会分别向两车发送预警信息提醒驾驶者注意,从而避免双车碰撞。该功能在狭窄且有盲区的路口使用能起到相当重要的作用。
简单来说,V2X技术就是希望车辆能够与可能影响车辆的实体实现信息交互,提高安全性、减缓交通拥堵以及提供其他信息服务。
有朋友可能会问,既然已经有了自动驾驶技术,为何还要发展V2X技术?
从目前技术水平来看,单一的自动驾驶汽车并不能彻底地提升交通运行效率。自动驾驶汽车传感器套件探测距离最远也就200- 300 米,但如果在视野开阔的情况下,正常视力的人眼可以看到 500 米外的路况。
这意味着真正的高速场景下,自动驾驶汽车的感知能力是不足的。与自动驾驶技术中常用的摄像头或激光雷达相比,V2X拥有更广的使用范围,它具有突破视觉死角和跨越遮挡物的信息获取能力,同时可以和其他车辆及设施共享实时驾驶状态信息。另外,V2X是唯一不受天气状况影响的车用传感技术,无论雨、雾或强光照射都不会影响其正常工作。
此外,V2X技术还涉及了智能决策、协同控制以及执行的功能。在自动驾驶模式下,该系统通过感知,获取庞大的数据,并对实时交通信息进行分析,做出决策,如交通堵塞时,该系统可为车主规划最佳的行驶路线等。
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V2X通信技术两大阵营对比
目前,业界普遍认为,V2X通信技术拥有DSRC和C-V2X两大阵营。
DSRC(Dedicated Short Range Communications)是一种高效的无线通信技术,可提供高速数据传输、中短距离通讯服务。
1999年,美国联邦通讯委员会(FCC)决定将5.9GHz(5.850~5.925GHz)频段分配给汽车通讯使用,并鼓励快速开发、采用DSRC技术和应用,主要为了提升公共安全和改善交通堵塞状况。
在物理层和MAC等技术底层,DSRC主要使用IEEE802.11p标准,上层则采用IEEE1609系列标准。
其中,802.11p将带宽从20MHz改为10MHz,输出为27Mb/s。这种方式使得符号持续时间和保护间隔时间增加了一倍,提高了信号的稳定性,使它适用于各种天气环境下的高速车辆通信。
DSRC可以实现中短距离(数十米)内对高速移动的目标进行识别和双向通信。所以,DSRC广泛被用于出入控制、车队管理、信息服务等领域。
C-V2X是以LTE-R14技术为基础,由3GPP定义的基于蜂窝网络的V2X技术,故也称LTE-V。主要有集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)两种。集中式需要基站的支撑,定义了车与路测通信单元以及基站之间的通信模式;分布式无需基站作为支撑,定义了车与车之间的通信方式。
相比DSRC技术,C-V2X解决了离路覆盖、盈利模式、容量及安全方面的问题,它的频谱带宽分配灵活,并具有高可靠、覆盖广、支持大带宽、低时延等特点。但是,由于C-V2X技术起步较晚,所以标准、技术成熟度都还需要逐步提升与完善。
从本质来看,C-V2X包含基于LTE及未来5G的V2X系统,是DSRC技术的扩展。这项技术最大的优点是,可以直接利用蜂窝网络,以及现有的基站和频段,组网成本明显降低,适应于更复杂的安全应用场景。
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半导体厂商积极布局
早期,车联网技术主要被用于车载功放、安全防盗以及信息娱乐上。随着自动驾驶概念的兴起,V2X技术得到了广泛的关注与应用,如瑞莎电子、意法半导体、恩智浦、博通等半导体厂商均看好这个市场,并推出了相应的解决方案。
数据来源:东北证券
在2018年拉斯维加斯消费电子展期间,意法半导体联合全球最大的V2X芯片组厂商Autotalks展示了V2V及V2I应用场景,并推出了全球首款第二代DSRC V2X 解决方案。这款方案集合了意法半导体的先进Telemaco3车载信息服务平台和Autotalks的最先进、安全V2X通信解决方案---CRATON2芯片组。
2018年8月,高通子公司与大唐电信集团成功实现首个由多芯片组厂商支持的3GPP Release 14 C-V2X直接通信(PC5)Mode 4(也被称之为LTE-V2X)互操作性测试。
据市场研究机构IHS报告显示,2017年,全球车间通讯系统产品销售量达至70万套左右,2020年数量将成长至560万套,到2025年更预估突破5500万套,这些车间通讯系统产品的主要市场。
恩智浦全球汽车产品市场高级副总裁费尔曼表示:“V2X技术是基于 IEEE802.11p标准开发的,使得汽车间能相互通信,同时汽车也能与周围的智能交通基础设施进行通信。V2X技术平台能真正“看到”每个角落,从而在肉眼察觉之前发现交通阻塞或交通风险。因此,驾驶者即使在被卡车挡住视线或靠近角落时也能接收到汽车发出的预警信息,其他应用还包括针对紧急救援车辆和交通堵塞或交通信号灯发出警示,以便驾驶者调整速度和优化驾驶操作。”
此外,博通也开始关注车用市场,覆盖以太网、 Wi-Fi、低功耗蓝牙等不同技术产品。
博通宽带和无线连接部门无线连接业务大中华区副总裁兼总经理周晏逸表示:“博通5G、WiFi与蓝牙Smart组合芯片,可提供V2X之间的创新通信应用。”
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落地难点分析
以目前全球趋势来看,日本、美国及欧洲等地区已经有量产的V2X技术推出。当然,这些地区也只是针对汽车的特性适当植入了V2X的部分元素,如凯迪拉克的CTS搭载了通用的V2V技术。V2I技术量产应用的例子也有,如奥迪A4和Q7均通过此项技术实现了车辆与交通灯之间的通讯。
从这些例子中可以看出,V2X的技术还不成熟,不能实现汽车与外界所有信息的交换。此外V2X不能完全落地还与以下因素有关:
第一,作用能力有限。警示作用明显,但很少涉及到自动控制车辆,这与自动驾驶的理念不符。
第二,网络的传输速度太慢,尤其在某些信号不好的地方,影响会很大。
第三,数据融合技术不完善,自动驾驶汽车各传感器获取的数据会有类似部分,这些数据的如果存在差异,应该以谁为主都还没有很好的解决,更遑论V2X获取的数据与其他传感器之间的数据融合了。
第四,定位精度高低的选择也是一个问题,目前很多V2X定位方式主要采用GPS来实现,如果采用高精度的定位那么成本就会非常高,这对整车厂来说是一个难以承受的价格,除非高精度的定位产品得到大规模降价。
此外,如整车电子电气架构选择、天线布置(5G、DSRC、LTE-V的天线非常多)等也是亟待解决的问题。
5G是继3G、4G通信技术后的又一大革命性突破。它完全可以满足自动驾驶低时延、高可靠性的要求,这是目前DSRC和基于4G 的LTE-V所无法比拟的。车辆与外界环境的数据传输以及信息交互问题一旦解决,自动驾驶也将迎来转折期,这也是为何宝马、福特、通用等整车厂商预测2020-2025年间自动驾驶技术将逐步落地的原因之一。
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总结
随着5G时代的即将到来,C-V2X也将被赋予厚望。它带来的低延迟、高可靠性和大带宽的优势,将有望取代DSRC技术,出现一家独大的现象。
这种时候,C-V2X带给自动驾驶的价值,将是成倍递增的,它将配合自动驾驶汽车的传感器,发挥更好的感知、分析以及决策作用。而且,C-V2X所带来的高安全性、可靠性正是自动驾驶所看重的指标。
抛开通讯标准、政策等因素,V2X过于依赖基础设施,如道路基础设施等,所以这项技术需要政府、科研机构、企业等各方的共同推进。而对于半导体厂商来说,在V2X商业布局加快的背景下,积极联合车企以及供应商进行硬件设备、基础设施部署,才能够保证V2X技术的商业化价值快速体现。
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