V2X,即 Vehicle to Everything 的缩写。 它指的是车对外界的信息交换,换句话来说就是车联网通过整合全球定位系统(GPS)导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向,实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。
去年5月在美国,一辆正在使用Autopilot自动驾驶功能的特斯拉Model S撞上了前方的大货车,成为特斯拉首例自动驾驶状态下造成司机死亡的交通事故。事后的分析显示,特斯拉Autopilot系统中摄像头无法识别白色大货车,且毫米波雷达由于安装位置偏下而没有探测到前方车辆,是造成这起事故的一个主要的诱因。由此也引发出人们进一步的思考:如何才能给予自动驾驶最大化的安全保障?
今天,通过摄像头、雷达、LiDAR“武装”起来的汽车,确实具备了前所未来的感知能力,为汽车提供几乎是全方位的安全“监护”,但处于交通系统中的汽车不是孤立的,且车载传感器的侦测范围毕竟有限,因此自主式的“单车”智能注定会存在安全保障的“盲区”。
在上面的事故案例中,如果特斯拉能够和货车建立一种可靠的通信机制,及时互通各自的状态信息,而不是依赖于单方面的感知,就可以在碰撞前赢得宝贵的时间进行预警和处置。
试想,如果将车与车之间、车与交通设施之间,车与行人之间相互连接组网,互通交通数据,并将这些数据叠加到汽车自身传感器探测到的信息之上,这样就可以“完美”地实现自动驾驶的安全保障。而这种车与周边其他交通参与者、基础设施联网的技术就是V2X。
图1,V2X实现汽车与汽车、交通设施、行人、网络之间的连接和数据交互
作为一个汽车级的通信技术,V2X面临的技术挑战是不言而喻的。V2X设备需要在高度动态化的环境中工作,彼此之间保持相对较高的速率;需要提供极低的通信延迟(通常认为为要在50毫秒以内);还需要有能力应对交通堵塞等情况下的高负载通信。
为了实现这样的目标,人们试图架构一个特殊的通信体系去满足这一场景的需要。而在这一过程中,V2X就像其他前景广阔的新兴技术一样,也遭遇到了标准纷争的困扰。
在确定V2X的通信传输标准这件事上,业内逐渐分化出两个阵营:一个是采用IEEE 802.11p标准的专用短距离通信(DSRC)标准,一个则是基于现有蜂窝移动通信技术发展而来的C-V2X标准。
从技术架构上看,DSRC与传统的蜂窝技术相比,可以在通信设备之间建立直接的通信连接,而无需经过基站去兜个圈子,所以理论上可以实现更短延时。802.11p虽然是基于802.11a,但在标准制定中专门针对汽车无线通信做了很多优化,使得其能够满足低延时、快速连网、在各种天气条件下高速通信的需要。
不过,DSRC最大的竞争筹码还是“先发优势”。早在1999年,美国联邦通信委员会(FCC)就在5.9 GHz区域为V2X留出了75 MHz的带宽,作为IEEE 802.11p标准的工作频段,在频谱资源稀缺的通信行业,这也成为DSRC最重要的一个“资产”。
该标准在2009年获得批准后,DSRC的商业化进程一直在稳步推进,经过研发和一系列的现场试验,目前已经能够提供可商用的解决方案,比如通用的凯迪拉克CTS车型上,采用了基于恩智浦半导体IEEE 802.11p芯片组的DSRC方案,可在1000英尺的范围内每秒处理多达1000条车辆的消息,基本能够满足实际应用的需要。
美国公路交通安全管理局(NHTSA)在2016年12月发布了一项拟议规则制定通知书,要求所有新型轻型车辆要配备V2V通信,这对于基于DSRC的V2X技术,无疑是极大的市场利好。此外在欧洲和亚太地区,也都能看到DSRC的部署计划及成功的应用案例。而与DSRC同场PK的C-V2X,有预测表明其大规模的部署准备要到2023年才能完成。
图2,安装了DSRC设备的货运车队,这是V2X一个重要的应用场景
那么是否可以说在V2X标准之争中,DSRC已经胜券在握呢?如果你仔细观察过C-V2X,就不会轻易下这个结论,因为这个对手实力确实强悍。为其做背书的3GPP的背景就无需赘言了,在其制订的5G规划中,已经定义了针对极低时延、高可靠关键业务型服务的URLLC特性,主要的目标就是自动驾驶。再看看C-V2X的朋友圈——爱立信、英特尔、华为、诺基亚、高通、奥迪、宝马集团和戴姆勒公司共同发起创立了5G汽车协会(5GAA),他们都在不遗余力地推动C-V2X的商用落地,这些重量级公司可以调动的资源不容小觑。
与DSRC相比,C-V2X基于蜂窝网络,可以复用现有的4G和未来的5G网络,部署成本低;有电信运营商操盘,网络运营商业模式清晰;标准确立后,全球通用LTE芯片组,可大幅降低硬件成本。这些优势都可谓是直指对手的“软肋”。
同时,在一些重要的市场C-V2X也更受青睐。如在中国市场,由于前期在DSRC技术上没有太多积累,而本身又坐拥全球最大的4G LTE网络和成熟的产业链,加之考虑到规避专利风险等因素,因此有分析认为中国在选择V2X标准时,天平最终会向C-V2X倾斜。
图3,2017年9月中国完成了首次LTE-V2X频率验证外场测试
当然,C-V2X面临的最大的问题还是商用进程的滞后。出于全球化竞争的需要,各国和汽车厂商都已制定了自动驾驶技术发展的时间表,在这种紧迫感的驱使下,“时间”显然不是C-V2X的朋友。
在两种标准竞争的胶着状态下,自然有人会想到融合。有观点认为,在未来的V2X体系中,DSRC和C-V2X应该有各自的位置——DSRC将在安全实时性的应用中站稳脚跟,而C-V2X将会在需要大数据量吞吐的应用中发挥所长。事实上这种“异质”V2X通信架构的研究一直在继续,有意思的是,5G本身也具有这种“异质”特性,它可以通过一种伞形技术把多种不一样的通信通道链接起来。所有这些,我们都可以看做是未来的一个“伏笔”,最终会在不断逼近自动驾驶这一终极目标的过程中,呈现给世人一个“完美”的答案。
图4,DSRC和C-V2X在实际应用中各有所长,而二者融合则可以提供更“完美”的方案
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原文标题:车联网 V2X 标准之争,会不会拖了自动驾驶的后腿?
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