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未來(lái)的汽車應(yīng)該是什么樣的？有專家將其定義為車輪上的電腦（a computer on wheels），也有專家稱其為車輪上的IoT設(shè)備。 無(wú)論哪種說(shuō)法，他們的目標(biāo)是一致的——未來(lái)的汽車都將是一臺(tái)能夠自動(dòng)駕駛的智能移動(dòng)設(shè)備，在一個(gè)完全連接和數(shù)字化的環(huán)境中運(yùn)行，由電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，使之完全融入我們的數(shù)字生活。在此過(guò)程中，V2V和V2I等車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)扮演了重要角色，它們不僅提高了車輛環(huán)境的確定性，還成為當(dāng)前大熱門的自主駕駛的有力推動(dòng)者。 V2X的市場(chǎng)前景 車聯(lián)網(wǎng)（V2X，Vehicle-to-Everything）的應(yīng)用始于2006年，通用汽車的一輛凱迪拉克對(duì)這項(xiàng)技術(shù)做了展示。V2X是以車輛為主體，依靠通信網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)車與車（V2V）、車與人（V2P）、車與網(wǎng)（V2N）、車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）的互通互聯(lián)、信息共享，進(jìn)而達(dá)到保障交通安全、提高駕駛體驗(yàn)、拓展智能服務(wù)等目標(biāo)的智慧交通解決方案。 Allied Market Research發(fā)布了一份報(bào)告，按V2V、V2I、V2P、車6與電網(wǎng)（V2G）、車與云（V2C）和車與設(shè)備（V2D）、專用短程通信（DSRC）等劃分，2019年全球汽車V2X行業(yè)收入為25.6億美元，預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到117.1億美元。從2020年到2027年，復(fù)合年增長(zhǎng)率為28.4%。 V2X市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的主要決定因素來(lái)自于互聯(lián)汽車的大量采用，以及城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展。隨著5G和AI技術(shù)的發(fā)展，加上蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）技術(shù)的進(jìn)步以及半自動(dòng)和自動(dòng)車輛的增多，為該市場(chǎng)的進(jìn)一步增長(zhǎng)提供了新的機(jī)遇。 按照細(xì)分市場(chǎng)劃分，V2V對(duì)2019年全球汽車V2X市場(chǎng)貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到40%。由于V2I是傳遞車輛移動(dòng)性管理、駕駛員安全和環(huán)境條件等信息的重要保障，預(yù)計(jì)2020年到2027年期間，V2I將出現(xiàn)高速增長(zhǎng)，最大復(fù)合年增長(zhǎng)率為32.8%。按車型劃分，2019年乘用車占據(jù)全球汽車V2X市場(chǎng)約90%的份額，預(yù)計(jì)到2027年仍將保持這一優(yōu)勢(shì)地位。 V2X的發(fā)展路徑 現(xiàn)階段，國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在汽車上應(yīng)用DSRC技術(shù)。由于DSRC技術(shù)存在很多局限性，將很難成為V2X技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。如今，國(guó)內(nèi)外在V2X的發(fā)展上主要傾向于發(fā)展與5G技術(shù)兼容性較好的C-V2X和LTE-V2X這兩項(xiàng)技術(shù)。我們也看到這樣的趨勢(shì)，即全球車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線正在向C-V2X聚焦。比如2020年9月，5G汽車聯(lián)盟5GAA提出了C-V2X通信技術(shù)路線圖，同年11月美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)將5.9GHz頻段劃撥給C-V2X使用，這些舉措標(biāo)志著C-V2X成為全球標(biāo)準(zhǔn)又向前邁進(jìn)了一大步。 
圖1：5G與C-V2X通信技術(shù)路線圖（圖源：5GAA） 車聯(lián)網(wǎng)V2X的概念自誕生以來(lái)逐步演變成兩大標(biāo)準(zhǔn)體系，一個(gè)是由美國(guó)提出的基于DSRC的V2X體系，另一個(gè)是由中國(guó)主導(dǎo)的基于C-V2X的標(biāo)準(zhǔn)體系。現(xiàn)在，美國(guó)已開(kāi)始轉(zhuǎn)向用C-V2X取代DSRC，C-V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正式登上國(guó)際舞臺(tái)。 DSRC與V2X的差別 DSRC（Dedicated Short Range Communications）即專用短程通信技術(shù)，是由美國(guó)提出的一種基于IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)（以WiFi為基礎(chǔ)）的通信協(xié)議。該項(xiàng)技術(shù)由美國(guó)交通部和密歇根大學(xué)支持，專用于V2V與V2I，可以實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的雙向傳輸，經(jīng)過(guò)美國(guó)、日本和歐盟的大規(guī)模測(cè)試，驗(yàn)證了其有效性。
圖2：DSRC發(fā)展歷程（圖源：NXP） C-V2X即蜂窩車聯(lián)網(wǎng)，基于蜂窩通信技術(shù)發(fā)展而來(lái)，由3GPP主導(dǎo)推動(dòng)，依托已經(jīng)全網(wǎng)運(yùn)行的4G網(wǎng)絡(luò)（LTE）來(lái)促成V2X的實(shí)現(xiàn)。C-V2X的空中接口有兩種，一種是Uu接口，一種是PC5接口。Uu接口以蜂窩通信基站為中心，實(shí)現(xiàn)廣覆蓋的通信連接。PC5接口不通過(guò)基站，而是直接在車聯(lián)間形成數(shù)據(jù)傳輸，以滿足低時(shí)延的要求。C-V2X具有傳輸距離遠(yuǎn)、通信范圍廣、可擴(kuò)展性高、建設(shè)成本低等特點(diǎn)。面向5G網(wǎng)路，C-V2X將有更廣闊的發(fā)展空間。
圖3：V2X架構(gòu)（圖源：Qualcomm） 通過(guò)一次次的技術(shù)論證，DSRC與C-V2X之間的差距非常明顯。DSRC的不足之處主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： DSRC的性能不足 DSRC無(wú)法在高速環(huán)境下維持良好的通信穩(wěn)定性。通過(guò)信息檢索我們看到，在福特與大唐、高通的聯(lián)合測(cè)試中，DSRC的表現(xiàn)明顯不如C-V2X，在超過(guò)一定的通信距離后基于DSRC技術(shù)的產(chǎn)品出現(xiàn)了明顯的數(shù)據(jù)失真，而LTE-V2X能更好地勝任這項(xiàng)任務(wù)。 DSRC占用的頻譜較多 相較于DSRC，WiFi對(duì)于5.9GHz頻段的需求更為迫切，屆時(shí)，我們需要在WiFi與DSRC的應(yīng)用頻譜上進(jìn)行權(quán)衡，這也是美國(guó)從DSRC轉(zhuǎn)向C-V2X的主要原因之一。 DSRC的未來(lái)發(fā)展空間有限 就未來(lái)發(fā)展空間而言，DSRC較為有限，而C-V2X是一項(xiàng)可持續(xù)推進(jìn)的技術(shù)。根據(jù)C-V2X的發(fā)展規(guī)劃，無(wú)論是目前的LTE-V2X還是未來(lái)的NR-V2X，都是立足當(dāng)下、面向未來(lái)的出色解決方案。一方面它們滿足了車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)下的需求，未來(lái)的前景也值得期待。 C-V2X的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在大規(guī)模部署上的成本控制。盡管DSRC與C-V2X技術(shù)在成熟度及產(chǎn)業(yè)鏈的完整性方面差別不大，但在實(shí)現(xiàn)成本上卻有著云泥之別。C-V2X能借助現(xiàn)有的4G/5G通信基站，合理利用現(xiàn)有資源，有效節(jié)約了建設(shè)成本。 我們知道硬幣都有兩個(gè)面，這一點(diǎn)也適用于DSRC和C-V2X技術(shù)。在兼容性和互操作性方面，DSRC比C-V2X更具優(yōu)勢(shì)。C-V2X的各個(gè)版本互不兼容，Rel.14/Rel.15和Rel.16工作在不同的頻段，后續(xù)的設(shè)備必須支持多個(gè)版本以保持與先前設(shè)備的兼容性。DSRC在設(shè)計(jì)之初就保證了802.11p和802.11bd之間的互操作性，二者完全兼容。
圖4：DSRC與C-V2X之間的差別 V2X與5G和自動(dòng)駕駛的關(guān)系 汽車的智能化、電動(dòng)化使得V2X成為必然趨勢(shì)，而V2X又是未來(lái)汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的必由之路。4G技術(shù)為V2X提供了基礎(chǔ)功能和簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)景。5G技術(shù)的到來(lái)，則極大地增強(qiáng)了V2V、V2P、V2I的連接能力。 要想解讀V2X與5G和自動(dòng)駕駛之間的關(guān)系，我們先來(lái)看一下V2X對(duì)于安全高效的自動(dòng)駕駛的重要性。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包含感知層、決策層和執(zhí)行層，由執(zhí)行層最終體現(xiàn)車輛的自動(dòng)化水平。目前，輔助駕駛和自動(dòng)駕駛分為L(zhǎng)1~L5共五級(jí)，其中L1~L3為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)輔助人類駕駛，又被稱為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）；L4屬于人類輔助自動(dòng)駕駛系統(tǒng)；L5將是完全的自動(dòng)駕駛， 也可以稱之為無(wú)人駕駛。 在準(zhǔn)確的車輛信息感知上，只有V2X才能提供精準(zhǔn)的速度、航向、制動(dòng)踏板狀態(tài)等。在障礙物的感知上，V2X通信能向車輛發(fā)出無(wú)法直接看到的物體（非視線范圍內(nèi)）的警報(bào)，以便于機(jī)器、人、車及時(shí)做出更好的決策，這是駕駛安全的重要環(huán)節(jié)。 此外，因V2X包含有高度可靠的多種傳感器，在任何天氣或照明條件下，V2X都能保證車輛的安全行駛。
圖5：相比802.11P（DSRC），C-V2X更加有利于提升自動(dòng)駕駛的性能（圖源：高通、中信證券研究部） 自動(dòng)駕駛是車輛作為運(yùn)載工具智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展的核心應(yīng)用，也是V2X和智慧交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心應(yīng)用服務(wù)。單車智能駕駛主要依靠車輛自身的視覺(jué)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器進(jìn)行環(huán)境感知、計(jì)算決策和控制執(zhí)行。網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛則是通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)將“人-車-路-云”以及各種交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，大幅提升車輛在環(huán)境感知、計(jì)算決策和控制執(zhí)行等方面的能力。 現(xiàn)在，自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為5G的重要應(yīng)用。一是5G網(wǎng)絡(luò)擁有最高達(dá)10GB/S的傳輸速率，可為車輛提供毫秒級(jí)的超低時(shí)延，為自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的通信基礎(chǔ)。二是5G為邊緣計(jì)算提供了強(qiáng)力支撐。由于自動(dòng)駕駛中的很多決策具有極高的實(shí)時(shí)性要求，為此，V2X系統(tǒng)必須更多地依靠邊緣計(jì)算來(lái)為車輛提供服務(wù)，只有這樣，才能為車輛提供可靠的海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。目前，5G R16標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，此舉必將加速V2X產(chǎn)業(yè)的快速落地。 V2X發(fā)展現(xiàn)狀 在V2X全面鋪開(kāi)以及從LTE-V2X向5G-V2X轉(zhuǎn)變過(guò)程中，從運(yùn)營(yíng)、芯片模組、終端設(shè)備到管理平臺(tái)、安全認(rèn)證、交通信息化項(xiàng)目的實(shí)施，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈正在步入爆發(fā)式增長(zhǎng)環(huán)節(jié)。在運(yùn)營(yíng)服務(wù)上，中國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商均已開(kāi)展C-V2X業(yè)務(wù)驗(yàn)證示范項(xiàng)目，百度、阿里、騰訊、小米、華為等互聯(lián)網(wǎng)及通信企業(yè)也開(kāi)始進(jìn)軍車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，這些都是C-V2X應(yīng)用落地的好消息。 汽車電子市場(chǎng)蘊(yùn)含巨大的商機(jī)，也是商家必爭(zhēng)之地，V2X對(duì)產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率正逐年升高。根據(jù)Polaris market research發(fā)布的一項(xiàng)最新研究，到2026年，全球汽車V2X市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到332.46億美元左右。在V2X行業(yè)，全球前十大半導(dǎo)體廠商都是在業(yè)界威名赫赫的企業(yè)，比如Infineon Technologies（英飛凌）、NXP Semiconductors（恩智浦）、RF360、Bosch（博世）、STMicroelectronics（意法半導(dǎo)體）、Altran、Autotalks、Continental（大陸）、HARMAN等。 NXP公司提出，V2X技術(shù)支持汽車與周圍環(huán)境通信，使駕駛更安全、更高效，它能使無(wú)形變有形，因而可警告駕駛員道路上的危險(xiǎn)，從而減少交通傷害和死亡。除了提高安全性，V2X還有助于優(yōu)化交通流量，減少交通擁堵，減少交通對(duì)環(huán)境的影響。 作為很早就進(jìn)入V2X行業(yè)的半導(dǎo)體企業(yè)，NXP擁有完整的V2V和V2I通信解決方案，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)安全系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)（ITS）的管理。其產(chǎn)品組合非常豐富，主要包括SAF5400單芯片DSRC調(diào)制解調(diào)器、SAF5100 V2X SDR基帶處理器、TEF5100 V2X射頻收發(fā)器、SXF1800安全元件，以及i.MX應(yīng)用處理器等。2017年，NXP發(fā)布了基于單芯片的可擴(kuò)展安全V2X平臺(tái)——RoadLINK，這是當(dāng)時(shí)一款經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)驗(yàn)證的5.9GHz V2X系統(tǒng)解決方案。 SAF5400 SAF5400單芯片DSRC調(diào)制解調(diào)器是該方案的核心，它將先進(jìn)的收發(fā)器技術(shù)與完整基帶、MAC層和固件集成到一個(gè)單芯片中，具有獨(dú)特的可擴(kuò)展架構(gòu)，可與NXP i.MX產(chǎn)品系列組合，支持在從“低端”O(jiān)BU擴(kuò)展到“高端”O(jiān)BU的過(guò)程中，在系統(tǒng)平臺(tái)中使用相同的V2X硬件芯片。 SAF5100 SAF5100是一款軟件定義的無(wú)線處理器，這種基帶處理器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），用于與外部收發(fā)器對(duì)接。TEF5100收發(fā)器架構(gòu)基于發(fā)射器和接收器的直接轉(zhuǎn)換，因而無(wú)需昂貴的外部濾波器。 SXF1800 SXF1800是一種安全元件IC，此前已應(yīng)用于電子護(hù)照、銀行卡、智能手機(jī)，如今又應(yīng)用到汽車中，為V2X應(yīng)用提供抗篡改加密功能。
圖6：NXP單芯片V2X解決方案的核心SAF5400DSRC調(diào)制解調(diào)器（圖源：NXP官網(wǎng)） 據(jù)NXP介紹，相關(guān)V2X試驗(yàn)也已取得滿意的結(jié)果。其中帶有NXP芯片組的商用DSRC OBU已在新加坡林竹港路進(jìn)行了2公里L(fēng)OS（Line of Sight）測(cè)試，其設(shè)置盡可能接近5GAA1，與2019年3月5GAA發(fā)布的C-V2X可比試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，顯著優(yōu)于5GAA公布的C-V2X結(jié)果。 博世公司表示，V2X有助于車輛和周圍物體之間以及車輛和交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)交換。這將開(kāi)啟一系列創(chuàng)新服務(wù)，使駕駛更安全，同時(shí)有助于提高效率，意味著V2X將成為未來(lái)ADAS和自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵元素。作為一家Tier-1供應(yīng)商，在技術(shù)上博世公司是中立的。因此，無(wú)論是DSRC還是C-V2X，公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品提供給OEM。 早在2017年9月，高通就發(fā)布了基于3GPP R14規(guī)范、面向PC5直接通信的C-V2X商用解決方案——Qualcomm 9150 C-V2X芯片組，2018年下半年該芯片組商用出樣。該芯片支持C-V2X直接通信、GNSS，支持無(wú)SIM卡運(yùn)行，工作于ITS 5.9GHz頻段。2018年8月，高通和大唐電信攜手完成了多芯片組廠商支持的C-V2X互操作性測(cè)試，芯片組于2019年支持商業(yè)部署。 結(jié)語(yǔ) 目前，部分跨國(guó)車企已經(jīng)對(duì)應(yīng)用V2X技術(shù)的車型實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在這些車企中，通用和豐田主要是應(yīng)用V2X技術(shù)中的DRSC技術(shù)路線。 美國(guó)的V2X技術(shù)在政策推動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)制定和頻譜確定的背景下，先后在美國(guó)的26個(gè)州開(kāi)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車試點(diǎn)示范工作，覆蓋率達(dá)五成以上，并在2014年和2015年分別建造了知名的GoMentum Station和Mcity智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試場(chǎng)。中國(guó)的V2X技術(shù)較國(guó)外起步晚，暫時(shí)還未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 在5G V2X方面，廣汽集團(tuán)正在進(jìn)行基于5G的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)及遠(yuǎn)程自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。目前，中國(guó)已經(jīng)建立了10個(gè)國(guó)家級(jí)智能網(wǎng)聯(lián)（車聯(lián)網(wǎng)）測(cè)試示范區(qū)，超過(guò)30個(gè)城市級(jí)及企業(yè)級(jí)測(cè)試示范點(diǎn)，另有10多條智慧高速公路，用于開(kāi)展智能網(wǎng)聯(lián)試點(diǎn)工作。 V2X技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)就位，相關(guān)解決方案業(yè)已成型，各大主要供應(yīng)商和OEM也做好了部署的準(zhǔn)備。現(xiàn)在，V2X技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)還是在監(jiān)管環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施方面。最終，無(wú)論最終DSRC或C-V2X哪一項(xiàng)技術(shù)勝出，業(yè)界都已經(jīng)做好了兩手準(zhǔn)備。 來(lái)源：貿(mào)澤電子 作者：Doctor M |
