V2X的标准之争 - 谈车联网之前，先聊聊V2X技术

V2X的标准之争

目前主要有专用短程通信技术标准（DSRC）与研制中的基于 4.5G/5G 的 LTE-V 技术标准在性能上符合需求，V2X的主流通信标准之争将在这两者之间展开。当前智能交通系统 ITS 正处在第三阶段，5G 标准在 LTE-V 的基础上，为满足未来自动驾驶的需求，性能指标会更进一步提升。

DSRC技术概要

DSRC由物理层标准IEEE 802.11p又称为WAVE（Wireless Access in Vehicular Environment）及网络层标准IEEE 1609所构成，在此基础之上，美国汽车工程师协会（Society of Automotive Engineers，SAE）规范V2V与V2I信息的内容与结构，欧洲相关标准由ETSI CT-ITS所规范。IEEE802.11p由IEEE 802.11标准扩充，专门应用于车用环境的无线通信技术，支持915MHz与5.9 GHz。

802.11p物理层架构与802.11a大致相同，采用正交多频分工（Orthogonal Frequency-division Multiplexing，OFDM）调变技术，且52个子载波可支持正交振幅调变（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）、相位移键调变（Phase-shift keying，PSK）等调变技术，同时搭配向前错误校正技术（Forward Error Correction，FEC），减少信息重新传输所发生的延迟情况，能够因应在高速移动下信息传递的实时性。

802.11p在915MHz频段中，支持传输距离小于300公尺，传输速率低于0.5 Mbit/s，使用5.9GHz频段通讯时，传输距离最远可达1，000公尺，以频道带宽10 MHz为单位，传输速率最高为27 Mbit/s，允许在车速260km/h下进行车与车之间以及车与道路设备之间的信息传输。

DSRC系统包含车载装置（On Board Unit，OBU）与路侧装置（Road Site Unit，RSU）两项重要组件，透过OBU与RSU提供车间与车路间信息的双向传输，RSU再透过光纤或行动网络将交通信息传送至后端平台（图1）。由于车间与车路通讯应用情境复杂，汽车数量多寡、距离与道路气候等都会影响无线网络的通讯，通讯速度与质量将对用路人安全造成极大影响，因此车联网安全应用相关通讯网络通常被要求须要具备高移动性与低延迟率，IEEE将安全应用通讯延迟容许范围定在50ms内，最多不超过100ms，允许接收讯息后有足够反应时间。

图1　DSRC技术包含车载单元与路侧单元，可以支持车与车之间和车与路侧设备的双向数据传输。

LTV-V技术概要

车间与车路间的通讯技术除DSRC外，华为、高通（Qualcomm）等网通厂商积极推动以LTE网络为基础的LTE V2X技术，3GPP自2015年底将LTE-V技术纳入Release 14标准制定，目前于SA WG1内进行相关服务之研究及讨论。

德国电信亦宣布将与华为、丰田（Toyota）及奥迪（Audi）汽车合作，在因哥尔斯塔特高速公路的测试场域上进行LTE-V技术实证。德国电信将在LTE基地台上设置华为供应的LTE-V硬件，Toyota及Audi车载LTE-V装置同样由华为提供。中国政府也看好LTE应用于车联网环境中，由中国信息通信研究院主导成立LTE-V核心工作组，在中国通讯标准化协会与3GPP架构下推动LTE-V的标准化与商业化发展。

在3GPP架构下，与V2X相关技术标准包含多媒体广播群播（Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS）与LTE Direct通讯。利用MBMS技术可同时对大量装置广播如公共警示等紧急讯息，LTE Direct通讯部分，3GPP于2011年展开相关研究，并正式将其纳入Release 12的标准制定，LTE Direct可自动搜寻邻近上千台装置，能够让处于LTE讯号覆盖范围内外之车辆、路侧装置等在不透过基地台情形下相互沟通（图2）。

图2　LTE-V可以再细分为LTE-V Cell（集中式）与LTE-V-Direct（分布式）两种不同通讯模式。前者需由基地台提供服务，后者则类似DSRC，可实现直接联机。

3GPP于TS 22.185文件中描述LTE-V应用情境与传输要求，LTE-V应用情境包含LTE网络范围内及范围外的V2V、车对基础建设/网络（V2I/N）及车对行人（V2P）等。传输部分须达到支持最大相对速度280km/h、绝对速度160km/h的高速移动，以及V2V环境下延迟速度低于100ms等要求。

LTE-V的实际运作可分为LTE覆盖范围外的V2X通讯，单一营运商透过基地台管理的V2X通讯以及多营运商透过基地台管理的V2X通讯等。3GPP认为，在多营运商提供V2X服务的情境下，讯息传递有三种情形需被考虑：

第一，特定区域内仅有一家营运商有基地台，该营运商与其他营运商分享基地台提供包含V2X等多种服务；

第二，特定区域内仅有一家营运商拥有V2X频段，该营运商分享基地台给其他营运商限定提供V2X服务；

第三，特定区域内有2家营运商都拥有基地台，V2X服务器分配V2X讯息给2家营运商的网络。终端应能够接收不同营运商之V2X讯息，避免漏接重要信息。

DSRC、LTE标准对比

在标准进程与导入方面，DSRC发展较成熟，美国、欧洲等国家已提出相关标准规格，LTE-V目前已在3GPP进入标准制定流程，但至少需到2017年Release 14中才会完成，在布建上DSRC由于需要安装新的路侧设备，将增加导入成本与时间，LTE-V则能够整合既有的基地台装置，不需要大量布建新基础建设，可缩短导入时间，两者之间互有优势。

DSRC关键指标：支持车速 200km/h，反应时间 100ms，数据传输速率平均 12Mbps（最大27Mbps），传输范围 1km。根据美国交通运输部的报告，违反交通信号灯指示的时延要求是小于100ms；车辆防碰撞指示的时延要求是小于20ms。

LTE-V-Cell 关键指标：传输带宽最高可扩展至100MHz，峰值速率上行500Mbps，下行1Gbps，时延用户面时延≤10ms，控制面时延≤50ms，支持车速 500km/h，覆盖范围与 LTE 范围类似。LTE-V-Direct 目前还没有详细的技术指标，据悉 LTE-D 具备能寻找 500 公尺内数以千计装臵以及服务的能力，因此能让两个以上最接近的 LTE-D 装臵在网内通讯。

表：LTE-V 与 DSRC 优劣势对比

总结

车间与车路间通讯技术可协助提升车辆安全，也是未来自动驾驶车辆的关键技术之一，DSRC与LTE-V都利用车载装置间以及车辆与路侧装置间进行信息交换，达到实时信息传递，提供驾驶者判断或车辆自动控制，两者在技术上都必须达到一定传输要求来实现车辆安全应用。

目前 DSRC 产业链更为成熟，但 LTE-V/5G 可能后来居上，总体来看政府政策影响极大。智能驾驶和智能交通融合将催生 V2X 的巨大市场，正如 NB-IOT 在物联网低频低速率数据场景下的应用，我们中长期看好 LTE-V/5G 在车联网 V2X 领域的发展潜力。

如果想了解车联网市场规模以及V2X技术的发展现状，请点击《车联网的市场规模及V2X技术发展现状》