中美貿易戰下的V2X該何去何從

徐景洋 張楠 王亞飛 時旭

摘 要：自2018年4月16日，美國商務部以中興違反了美國限制向伊朗出售美國技術的制裁條款為理由，宣布未來7年禁止美國公司向中興通訊銷售零部件、商品、軟件和技術以此來制裁中興通訊，在這之后美國又故技重施以同樣的理由開始了司法部對華為的調查。我們不免為華為在車聯網V2X相關領域的研究進程發起擔憂，進而擔憂國內研發車聯網V2X的進程。華為于2018世界移動大會期間發布了首款商用C-V2X解決方案RSU（路邊單元），這說明華為在艱難的國外打壓環境下還是能抵擋住壓力的，國內車聯網V2X領域的研究是基于LTE-V技術，是國內自主研發技術，而非美國主導的DSRC技術。中國在車聯網V2X研究方面，從標準到模組再到芯片全程參與，擁有自主知識產權，美國無法從中干預，也不必受限于美國，所以從實際情況來看，我們對國內車聯網V2X的發展是多慮了。那么車聯網V2X到底是什么？為何國內和國外的汽車廠商、零部件廠商、互聯網廠商、通信廠商等等一系列相關企業都將目光聚焦于車聯網V2X？而這其中所涉及到的關鍵技術又是什么？為何中國使用LTE-V，而美國使用DSRC？中美貿易戰下的V2X該何去何從？這一系列問題會在本文中得到解答。

關鍵詞：智能車;車聯網;V2X;LTE-V;5G

1 V2X概述

V2X是Vehicle to Everything的簡稱，簡單來說就是車與一切事物相連，其主要功能是通過特定通信技術實現車輛與外界一切事物的信息交互，比如實時路況、車輛信息、道路信息、行人信息等一系列交通信息的交互，從而減少事故發生，減緩交通擁堵，降低環境污染以及提供其他信息服務。V2X是唯一不受天氣狀況影響的車用傳感技術，無論雨、雪、霧或強光照射都不會影響其正常工作。

V2X主要分為三大類：V2V車對車（Vehicle to Vehicle）、V2I車對基礎設施（Vehicle to Infrastructure）和V2P車對行人（Vehicle to Pedestrian），其技術是基于物聯網之上，運用IEEE802.11p協議、D2D設備對設備（Device to Device）技術、蜂窩網絡以及其他信息通信技術等面向應用的深入研究。

2 V2X 兩大技術陣營

V2X技術現在有兩大技術陣營，一是DSRC，二是LTE-V。

DSRC（Dedicated Short Range Communications）是一種高效的無線通信技術，它可以實現在特定的小區域內，通常為數十米的范圍，對高速運動下的移動目標進行感知和雙向通信，例如車輛的“車-路”、“車-車”雙向通信，實時傳輸圖像、語音和數據等信息，將車輛和道路有機連接。DSRC廣泛地應用在停車場、出入控制、車隊管理、信息服務等場景，并在區域分割功能即小區域內車輛識別、駕駛員識別、路網與車輛之間信息交互等方面具備得天獨厚的優勢。

DSRC是基于IEEE 802.11p底層通信協議與IEEE 1609系列標準所構成的技術，目前為美國等國家廣泛應用于智能交通領域，標準由美國、歐洲和日本主導。DSRC標準確立時間較早，發展歷史較長，已有十余年的發展歷程。1999年10月，在USDOT（Department of Transportation）美國交通運輸部和產業界多年研究和推動下，FCC（Federal Communications Commission）美國聯邦通信委員會批準將5.9GHz內的75MHz（5850-5925MHz）頻率作為專用頻率分配給DSRC，以IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）電氣和電子工程師協會和SAE（Society of Automotive Engineers）機動車工程師學會為主的標準化組織，聯合制定了適用于汽車行駛環境和智能交通應用的一系列 DSRC 標準，包括IEEE 802.11p、IEEE 1609系列和SAE J2735、J2945標準。

LTE-V是基于4G（4.5G）的專用通信技術，用于實現車輛間和車輛與道路通信設施間以及車輛與便攜設備間的通信，能夠處理多應用類型，從智能網聯汽車娛樂應用到智能網聯汽車安全應用均有涉及，一方面為提升車內娛樂交互性能，另一方面為提高用戶和車輛的出行效率，規避交通事故，保障乘客的人身安全。

與DSRC單一直連的工作模式不同，LTE-V有兩種工作模式，一種是LTE-V-Cell，另一種是LTE-V-Direct。LTE-V-Cell是借助已有的蜂窩網絡，支持大帶寬、大覆蓋通信，滿足Telematics應用需求;LTE-V-Direct是獨立于蜂窩網絡，實現車輛與周邊環境節點低時延、高可靠的直接通信，滿足行車安全需求。這兩種工作模式又分別稱為集中式和分布式，見圖2。

2016年國家無線電委員會確定了我國的V2X專用頻譜，同年11月工信部批復IMT-2020（5G）推進組和車載信息服務產業應用聯盟將5.905-5.925GHz（20MHz帶寬）作為LTE-V2X直接通信技術的頻段，開展通信性能和互操作測試，證實了中國V2X車聯網采用LTE-V這一技術方向。2017年9月中旬，在中國智能網聯汽車產業創新聯盟牽頭下，通用汽車、長安汽車、清華大學、上海國際汽車城等16家單位正式發布國內首個V2X應用層標準，即《合作式智能交通系統——車用通信系統應用層及應用數據交互標準》。2018年6月末，工信部又發布了《車聯網（智能網聯汽車）直連通信使用5905-5925MHz頻段的管理規定（征求意見稿）》，這一系列舉措都代表著國家推動車聯網新興技術發展的力度以及對LTE-V2X必將超越DSRC的信心，見圖3。

3 DSRC與LTE-V優劣勢比較分析

在物理層上，DSRC與LTE-V主要有兩點差異。第一，LTE-V可使用部分帶寬發送，DSRC則是使用全部帶寬發送，LTE-V功率譜密度較高;第二LTE-V使用Turbo碼，DSRC使用卷積碼，LTE-V編碼增益高;LTE-V? CP長度4.7us，更適合室外環境。

在MAC上，DSRC與LTE-V資源分配有三點差異。第一，DSRC資源調配方式為CSMA/CA，部署RSU作為網關，LTE-V資源調配具有周期性，一旦選擇成功，可以持續使用一段時間，連續性好、調度效率高。第二，DSRC存在隱藏節點、時延上限不確定，LTE-V可以根據地理位置選擇資源池，相鄰區域的LTE使用正文的資源池——降低了沖突概率，解決隱藏節點的問題。第三，DSRC在重負荷情況下不能保證節點接入信道的公平性，LTE-V采用網絡控制的資源管理加QoS管理保證重負荷下的系統性能。

在基礎技術指標上存在三點最根本差異。DSRC采用IEEE802.11p協議，LTE-V采用直通技術解決;在演進性上，DSRC演進性較弱，LTE-V在理論上可平滑推進至5G;在成熟度上，DSRC已成熟，LTE-V還處于尚未成熟的發展中階段。

所以，經過綜合分析，LTE-V還是更占據優勢，支持迭代升級有長期發展潛力，適合國內在V2X領域的長遠布局規劃，見圖4。

4 C-V2X未來發展趨勢

LTE-V與DSRC相比的一個巨大優勢就是LTE-V可以繼續迭代升級，而DSRC卻很難實現。LTE-V的迭代升級是指該技術可以輕松平滑演進至5G，實現NR-V2X，NR-V2X是5G-V2X的另一種說法，即基于5G New Radio（新空口）蜂窩網絡的V2X。

V2X未來的發展與5G技術密不可分，甚至可以說5G未來的走向決定了LTE-V的發展空間和高度。僅從目前以4G為主導的車聯網進展態勢來看，若想實現無人駕駛，其技術指標是遠遠不夠的。無人駕駛需要超大連接能力、超可靠以及低時延的通信技術，而這些需求只有5G能滿足。5G網絡傳輸時延可達毫秒級，滿足無人駕駛的嚴苛要求，保證車輛在高速行駛中的安全;5G峰值速率可達以10～20Gbit/s，連接數密度可達100萬個/km2，可滿足未來車聯網環境中車輛與車、人、交通基礎設施之間的通信需求。

2016年6月30日，美國第一大移動通信運營商Verizon在全球率先發布了5G空口的物理層標準/規范，在業界引起了很大轟動。5G的總體架構由Layer1物理層、Layer2媒介接入控制層、Layer3無線資源控制層組成。其中：（1）Layer1是UE（用戶5G終端設備）與5G無線網絡之間的接口，Verizon的TSV5G.200系列標準對5G的Layer1進行了規范;（2）Verizon接下來將要發布的TSV5G.300系列標準將對5G的Layer2、Layer3進行規范，見圖5。

目前在國內5G已經完成第一階段全功能標準化工作，進入了產業全面沖刺新階段。此次SA功能凍結，不僅使5G NR具備了獨立部署的能力，也帶來全新的端到端新架構，賦能企業級客戶和垂直行業的智慧化發展，為運營商和產業合作伙伴帶來新的商業模式，開啟一個全連接的新時代。

5 堅定地走自主研發道路

國內研究車聯網的技術基準是LTE-V，是國內自主研發的技術，而不是美國為主導的DSRC，不依賴于國外。借鑒西方先進經驗和技術是必需的，也是必然的，但在發展過程中更為關鍵的是自主研發。當下的道路，雖然DSRC技術更成熟，但不能為了短時間內的利益，為短期內車聯網的成型，就在歐美DSRC技術的基礎上推進。中國智能網聯V2X技術的發展歸根結底是不能依賴歐美國家的，中國作為一個在V2X領域研究起步略晚于國外的國家，想要實現彎道超車，需更加堅定走自己的技術研發路線。

中國立足LTE-V的發展道路在根本上是具有前瞻性和預見性的，雖然LTE-V技術屬于新技術，其研發難度高于DSRC技術，LTE-V技術目前的成熟度也不如DSRC技術，但LTE-V技術卻有著更長遠的演進空間和更優秀的性能，而且更重要的是我國擁有LTE-V技術自主知識產權，這種知識產權的存在是我國未來立足V2X領域的保障。中國智能網聯車全產業要明晰的認識到推進發展V2X不是一朝一夕的事情，中國自動駕駛的全面推廣實現也不是一蹴而就的。立足于LTE-V技術發展V2X的路是漫長的，但在這漫漫長路后是無限的希望。籌劃長遠，劍指未來，只有國家自主研發才是技術升級、產業變革實現之路，是DSRC與LTE-V兩種技術選擇的指南，是中國V2X技術發展的指南，也是中國全產業鏈發展的指南。

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