V2X,即 Vehicle to Everything 的縮寫。 它指的是車對外界的信息交換,換句話來說就是車聯網通過整合全球定位系統(GPS)導航技術、車對車交流技術、無線通信及遠程感應技術奠定了新的汽車技術發展方向,實現了手動駕駛和自動駕駛的兼容。
去年5月在美國,一輛正在使用Autopilot自動駕駛功能的特斯拉Model S撞上了前方的大貨車,成為特斯拉首例自動駕駛狀態下造成司機死亡的交通事故。事后的分析顯示,特斯拉Autopilot系統中攝像頭無法識別白色大貨車,且毫米波雷達由于安裝位置偏下而沒有探測到前方車輛,是造成這起事故的一個主要的誘因。由此也引發出人們進一步的思考:如何才能給予自動駕駛最大化的安全保障?
今天,通過攝像頭、雷達、LiDAR“武裝”起來的汽車,確實具備了前所未來的感知能力,為汽車提供幾乎是全方位的安全“監護”,但處于交通系統中的汽車不是孤立的,且車載傳感器的偵測范圍畢竟有限,因此自主式的“單車”智能注定會存在安全保障的“盲區”。
在上面的事故案例中,如果特斯拉能夠和貨車建立一種可靠的通信機制,及時互通各自的狀態信息,而不是依賴于單方面的感知,就可以在碰撞前贏得寶貴的時間進行預警和處置。
試想,如果將車與車之間、車與交通設施之間,車與行人之間相互連接組網,互通交通數據,并將這些數據疊加到汽車自身傳感器探測到的信息之上,這樣就可以“完美”地實現自動駕駛的安全保障。而這種車與周邊其他交通參與者、基礎設施聯網的技術就是V2X。
圖1,V2X實現汽車與汽車、交通設施、行人、網絡之間的連接和數據交互
作為一個汽車級的通信技術,V2X面臨的技術挑戰是不言而喻的。V2X設備需要在高度動態化的環境中工作,彼此之間保持相對較高的速率;需要提供極低的通信延遲(通常認為為要在50毫秒以內);還需要有能力應對交通堵塞等情況下的高負載通信。
為了實現這樣的目標,人們試圖架構一個特殊的通信體系去滿足這一場景的需要。而在這一過程中,V2X就像其他前景廣闊的新興技術一樣,也遭遇到了標準紛爭的困擾。
在確定V2X的通信傳輸標準這件事上,業內逐漸分化出兩個陣營:一個是采用IEEE 802.11p標準的專用短距離通信(DSRC)標準,一個則是基于現有蜂窩移動通信技術發展而來的C-V2X標準。
從技術架構上看,DSRC與傳統的蜂窩技術相比,可以在通信設備之間建立直接的通信連接,而無需經過基站去兜個圈子,所以理論上可以實現更短延時。802.11p雖然是基于802.11a,但在標準制定中專門針對汽車無線通信做了很多優化,使得其能夠滿足低延時、快速連網、在各種天氣條件下高速通信的需要。
不過,DSRC最大的競爭籌碼還是“先發優勢”。早在1999年,美國聯邦通信委員會(FCC)就在5.9 GHz區域為V2X留出了75 MHz的帶寬,作為IEEE 802.11p標準的工作頻段,在頻譜資源稀缺的通信行業,這也成為DSRC最重要的一個“資產”。
該標準在2009年獲得批準后,DSRC的商業化進程一直在穩步推進,經過研發和一系列的現場試驗,目前已經能夠提供可商用的解決方案,比如通用的凱迪拉克CTS車型上,采用了基于恩智浦半導體IEEE 802.11p芯片組的DSRC方案,可在1000英尺的范圍內每秒處理多達1000條車輛的消息,基本能夠滿足實際應用的需要。
美國公路交通安全管理局(NHTSA)在2016年12月發布了一項擬議規則制定通知書,要求所有新型輕型車輛要配備V2V通信,這對于基于DSRC的V2X技術,無疑是極大的市場利好。此外在歐洲和亞太地區,也都能看到DSRC的部署計劃及成功的應用案例。而與DSRC同場PK的C-V2X,有預測表明其大規模的部署準備要到2023年才能完成。
圖2,安裝了DSRC設備的貨運車隊,這是V2X一個重要的應用場景
那么是否可以說在V2X標準之爭中,DSRC已經勝券在握呢?如果你仔細觀察過C-V2X,就不會輕易下這個結論,因為這個對手實力確實強悍。為其做背書的3GPP的背景就無需贅言了,在其制訂的5G規劃中,已經定義了針對極低時延、高可靠關鍵業務型服務的URLLC特性,主要的目標就是自動駕駛。再看看C-V2X的朋友圈——愛立信、英特爾、華為、諾基亞、高通、奧迪、寶馬集團和戴姆勒公司共同發起創立了5G汽車協會(5GAA),他們都在不遺余力地推動C-V2X的商用落地,這些重量級公司可以調動的資源不容小覷。
與DSRC相比,C-V2X基于蜂窩網絡,可以復用現有的4G和未來的5G網絡,部署成本低;有電信運營商操盤,網絡運營商業模式清晰;標準確立后,全球通用LTE芯片組,可大幅降低硬件成本。這些優勢都可謂是直指對手的“軟肋”。
同時,在一些重要的市場C-V2X也更受青睞。如在中國市場,由于前期在DSRC技術上沒有太多積累,而本身又坐擁全球最大的4G LTE網絡和成熟的產業鏈,加之考慮到規避專利風險等因素,因此有分析認為中國在選擇V2X標準時,天平最終會向C-V2X傾斜。
圖3,2017年9月中國完成了首次LTE-V2X頻率驗證外場測試
當然,C-V2X面臨的最大的問題還是商用進程的滯后。出于全球化競爭的需要,各國和汽車廠商都已制定了自動駕駛技術發展的時間表,在這種緊迫感的驅使下,“時間”顯然不是C-V2X的朋友。
在兩種標準競爭的膠著狀態下,自然有人會想到融合。有觀點認為,在未來的V2X體系中,DSRC和C-V2X應該有各自的位置——DSRC將在安全實時性的應用中站穩腳跟,而C-V2X將會在需要大數據量吞吐的應用中發揮所長。事實上這種“異質”V2X通信架構的研究一直在繼續,有意思的是,5G本身也具有這種“異質”特性,它可以通過一種傘形技術把多種不一樣的通信通道鏈接起來。所有這些,我們都可以看做是未來的一個“伏筆”,最終會在不斷逼近自動駕駛這一終極目標的過程中,呈現給世人一個“完美”的答案。
圖4,DSRC和C-V2X在實際應用中各有所長,而二者融合則可以提供更“完美”的方案
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原文標題:車聯網 V2X 標準之爭,會不會拖了自動駕駛的后腿?
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