C-V2X,车联网发展历程及未来格局展望

随着5G的发展,汽车与其他汽车、交通基础设施、行人和数据中心的联系越来越紧密。但是,什么样的标准将支持V2X通信呢?

V2X,意为“vehicle to everything”,是汽车通信系统的总称,来自传感器和其他来源的信息通过高带宽、低延迟、高可靠性的链接传播,为全自动驾驶铺平了道路。

V2X组件,包括车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)、车对行人(V2P)和车对网(V2N)通信。在这个复杂多样的生态系统中,汽车将通过蜂窝网络与其他汽车、交通信号灯或停车位等基础设施、携带智能手机的行人以及数据中心进行通信。与任何新技术领域一样,V2X也存在竞争标准。

C-V2X,车联网发展历程及未来格局展望


IEEE 802.11

最初的V2X标准是基于Wi-Fi分支IEEE 802.11p (IEEE WAVE的一部分,或车辆环境无线接入计划),运行在5.9GHz频段。IEEE 802.11p于2012年定案,是美国专用短程通信(DSRC)和欧洲合作智能运输系统(C-ITS)倡议的ITS-G5的基础。

802.11p的功能特点包括短程(1km以下)、低延迟(~2ms)和高可靠性,它可以在车辆高速行驶的条件下工作,并提供不受极端天气条件(如雨、雾、雪等)影响的性能。从本质上讲,802.11p扩展了车辆“看到”周围环境的能力,即使是在恶劣的天气。

IEEE 802.11p不依赖于蜂窝网络覆盖,解决方案:车载单元(OBUs)和路边单元(RSUs),现在可以从硅供应商获得,包括NXP、Marvell、Renesas Electronics和Redpine Signals。

C-V2X

IEEE 802.11p的一个很有前途的替代方案是C-V2X,即蜂窝V2X,其主要支持者是5G汽车协会和芯片制造商高通。C-V2X的一个关键优势是它有两种操作模式,这两种模式之间涵盖了大多数可能性。

第一种模式是低延迟的C-V2X直接通信,通过5.9GHz频段上的PC5接口,用于主动通信,如即时道路危险警告和其他短程V2V、V2I和V2P情况。这种模式与现有的IEEE 802.11p技术非常一致,该技术也使用5.9GHz频段。

第二种模式是通过波段蜂窝网络上的Uu接口进行通信,可以处理V2N,如有关道路危险或交通条件等可延迟的消息。因为它不使用蜂窝网络连接,IEEE 802.11p只能通过与路边基站建立临时连接来匹配这种模式。

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与IEEE 802.11p相比,C-V2X在V2X市场上的部署落后了几年。虽然V2X标准的争论还在继续,但是一些地区正在进行测试甚至投入生产。下面是对2019年即将结束的情况的总结。

欧洲

欧洲应该采用以802.11p为基础的IT-G5还是基于蜂窝的C-V2X技术,存在很多争论。即使在2019年3月,欧盟委员会提出立法(授权法案C-ITS)支持IT-G5,争论仍在继续。

美国

到目前为止,美国已被证明是基于802.11p的DSRC(专用短程通信)的沃土,丰田和通用汽车是其主要支持者。丰田宣布计划从2021年开始在美国销售的汽车上部署DSRC,目标是到本世纪中期在大部分车型上采用DSRC。然而,由于价格高昂等因素,一年后,该公司暂停实施这一计划。

我国

我国是C-V2X的主要支持者,基于LTE的解决方案被纳入了政府目前为C-V2X分配的5.9GHz频段的智能交通系统(ITS)和频谱计划中。2018年1月,国家发展和改革委员会基于智能车辆创新和发展战略制定了以下路线图:

①到2020年,该战略预计50%的新车将是智能车辆,LTE-V2X在大城市和高速公路上的覆盖比例将达到90%,北斗高精度定位服务将实现全面覆盖。

②到2025年,主要销售的新车将是智能车辆,“人-车-路-云”模式将实现高度协作,新一代车辆无线通信网络(5G-V2X)将能够满足智能车辆发展的需要。

③到2030年,基于我国标准的智能汽车将在全球享有良好的声誉,使我国成为智能汽车的领头羊。

在上海有一个国家智能汽车试验区,并且正在运行一个全市LTE-V2X的试点项目。在领先的汽车制造商中,福特已经宣布计划在2021年(以及2022年在美国开始)在中国部署C-V2X技术。福特中国(Ford China)总裁兼首席执行官陈安宁(Anning Chen)表示:“随着中国5G的快速发展,以及我们自己在C-V2X上的快速发展,我们正在以中国的速度为我们的汽车配备C-V2X技术。”

V2X:2020及以后展望

V2X标准的争论正在全球范围内展开,显然距离解决方案还有很长的路要走,从长远来看,我国已将自己的方向牢牢地固定在C-V2X的发展道路上。

全球统一的5.9GHz频段仍然是V2X通信技术的首选频谱,但日本除外,日本国家监管机构为基于V2V和V2I的安全通信分配了一个频率范围为755.5-764.5MHz的单一9MHz信道。

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