中美贸易战下的V2X该何去何从

徐景洋 张楠 王亚飞 时旭

摘 要：自2018年4月16日，美国商务部以中兴违反了美国限制向伊朗出售美国技术的制裁条款为理由，宣布未来7年禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术以此来制裁中兴通讯，在这之后美国又故技重施以同样的理由开始了司法部对华为的调查。我们不免为华为在车联网V2X相关领域的研究进程发起担忧，进而担忧国内研发车联网V2X的进程。华为于2018世界移动大会期间发布了首款商用C-V2X解决方案RSU（路边单元），这说明华为在艰难的国外打压环境下还是能抵挡住压力的，国内车联网V2X领域的研究是基于LTE-V技术，是国内自主研发技术，而非美国主导的DSRC技术。中国在车联网V2X研究方面，从标准到模组再到芯片全程参与，拥有自主知识产权，美国无法从中干预，也不必受限于美国，所以从实际情况来看，我们对国内车联网V2X的发展是多虑了。那么车联网V2X到底是什么？为何国内和国外的汽车厂商、零部件厂商、互联网厂商、通信厂商等等一系列相关企业都将目光聚焦于车联网V2X？而这其中所涉及到的关键技术又是什么？为何中国使用LTE-V，而美国使用DSRC？中美贸易战下的V2X该何去何从？这一系列问题会在本文中得到解答。

关键词：智能车;车联网;V2X;LTE-V;5G

1 V2X概述

V2X是Vehicle to Everything的简称，简单来说就是车与一切事物相连，其主要功能是通过特定通信技术实现车辆与外界一切事物的信息交互，比如实时路况、车辆信息、道路信息、行人信息等一系列交通信息的交互，从而减少事故发生，减缓交通拥堵，降低环境污染以及提供其他信息服务。V2X是唯一不受天气状况影响的车用传感技术，无论雨、雪、雾或强光照射都不会影响其正常工作。

V2X主要分为三大类：V2V车对车（Vehicle to Vehicle）、V2I车对基础设施（Vehicle to Infrastructure）和V2P车对行人（Vehicle to Pedestrian），其技术是基于物联网之上，运用IEEE802.11p协议、D2D设备对设备（Device to Device）技术、蜂窝网络以及其他信息通信技术等面向应用的深入研究。

2 V2X 两大技术阵营

V2X技术现在有两大技术阵营，一是DSRC，二是LTE-V。

DSRC（Dedicated Short Range Communications）是一种高效的无线通信技术，它可以实现在特定的小区域内，通常为数十米的范围，对高速运动下的移动目标进行感知和双向通信，例如车辆的“车-路”、“车-车”双向通信，实时传输图像、语音和数据等信息，将车辆和道路有机连接。DSRC广泛地应用在停车场、出入控制、车队管理、信息服務等场景，并在区域分割功能即小区域内车辆识别、驾驶员识别、路网与车辆之间信息交互等方面具备得天独厚的优势。

DSRC是基于IEEE 802.11p底层通信协议与IEEE 1609系列标准所构成的技术，目前为美国等国家广泛应用于智能交通领域，标准由美国、欧洲和日本主导。DSRC标准确立时间较早，发展历史较长，已有十余年的发展历程。1999年10月，在USDOT（Department of Transportation）美国交通运输部和产业界多年研究和推动下，FCC（Federal Communications Commission）美国联邦通信委员会批准将5.9GHz内的75MHz（5850-5925MHz）频率作为专用频率分配给DSRC，以IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）电气和电子工程师协会和SAE（Society of Automotive Engineers）机动车工程师学会为主的标准化组织，联合制定了适用于汽车行驶环境和智能交通应用的一系列 DSRC 标准，包括IEEE 802.11p、IEEE 1609系列和SAE J2735、J2945标准。

LTE-V是基于4G（4.5G）的专用通信技术，用于实现车辆间和车辆与道路通信设施间以及车辆与便携设备间的通信，能够处理多应用类型，从智能网联汽车娱乐应用到智能网联汽车安全应用均有涉及，一方面为提升车内娱乐交互性能，另一方面为提高用户和车辆的出行效率，规避交通事故，保障乘客的人身安全。

与DSRC单一直连的工作模式不同，LTE-V有两种工作模式，一种是LTE-V-Cell，另一种是LTE-V-Direct。LTE-V-Cell是借助已有的蜂窝网络，支持大带宽、大覆盖通信，满足Telematics应用需求;LTE-V-Direct是独立于蜂窝网络，实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠的直接通信，满足行车安全需求。这两种工作模式又分别称为集中式和分布式，见图2。

2016年国家无线电委员会确定了我国的V2X专用频谱，同年11月工信部批复IMT-2020（5G）推进组和车载信息服务产业应用联盟将5.905-5.925GHz（20MHz带宽）作为LTE-V2X直接通信技术的频段，开展通信性能和互操作测试，证实了中国V2X车联网采用LTE-V这一技术方向。2017年9月中旬，在中国智能网联汽车产业创新联盟牵头下，通用汽车、长安汽车、清华大学、上海国际汽车城等16家单位正式发布国内首个V2X应用层标准，即《合作式智能交通系统——车用通信系统应用层及应用数据交互标准》。2018年6月末，工信部又发布了《车联网（智能网联汽车）直连通信使用5905-5925MHz频段的管理规定（征求意见稿）》，这一系列举措都代表着国家推动车联网新兴技术发展的力度以及对LTE-V2X必将超越DSRC的信心，见图3。

3 DSRC与LTE-V优劣势比较分析

在物理层上，DSRC与LTE-V主要有两点差异。第一，LTE-V可使用部分带宽发送，DSRC则是使用全部带宽发送，LTE-V功率谱密度较高;第二LTE-V使用Turbo码，DSRC使用卷积码，LTE-V编码增益高;LTE-V  CP长度4.7us，更适合室外环境。

在MAC上，DSRC與LTE-V资源分配有三点差异。第一，DSRC资源调配方式为CSMA/CA，部署RSU作为网关，LTE-V资源调配具有周期性，一旦选择成功，可以持续使用一段时间，连续性好、调度效率高。第二，DSRC存在隐藏节点、时延上限不确定，LTE-V可以根据地理位置选择资源池，相邻区域的LTE使用正文的资源池——降低了冲突概率，解决隐藏节点的问题。第三，DSRC在重负荷情况下不能保证节点接入信道的公平性，LTE-V采用网络控制的资源管理加QoS管理保证重负荷下的系统性能。

在基础技术指标上存在三点最根本差异。DSRC采用IEEE802.11p协议，LTE-V采用直通技术解决;在演进性上，DSRC演进性较弱，LTE-V在理论上可平滑推进至5G;在成熟度上，DSRC已成熟，LTE-V还处于尚未成熟的发展中阶段。

所以，经过综合分析，LTE-V还是更占据优势，支持迭代升级有长期发展潜力，适合国内在V2X领域的长远布局规划，见图4。

4 C-V2X未来发展趋势

LTE-V与DSRC相比的一个巨大优势就是LTE-V可以继续迭代升级，而DSRC却很难实现。LTE-V的迭代升级是指该技术可以轻松平滑演进至5G，实现NR-V2X，NR-V2X是5G-V2X的另一种说法，即基于5G New Radio（新空口）蜂窝网络的V2X。

V2X未来的发展与5G技术密不可分，甚至可以说5G未来的走向决定了LTE-V的发展空间和高度。仅从目前以4G为主导的车联网进展态势来看，若想实现无人驾驶，其技术指标是远远不够的。无人驾驶需要超大连接能力、超可靠以及低时延的通信技术，而这些需求只有5G能满足。5G网络传输时延可达毫秒级，满足无人驾驶的严苛要求，保证车辆在高速行驶中的安全;5G峰值速率可达以10～20Gbit/s，连接数密度可达100万个/km2，可满足未来车联网环境中车辆与车、人、交通基础设施之间的通信需求。

2016年6月30日，美国第一大移动通信运营商Verizon在全球率先发布了5G空口的物理层标准/规范，在业界引起了很大轰动。5G的总体架构由Layer1物理层、Layer2媒介接入控制层、Layer3无线资源控制层组成。其中：（1）Layer1是UE（用户5G终端设备）与5G无线网络之间的接口，Verizon的TSV5G.200系列标准对5G的Layer1进行了规范;（2）Verizon接下来将要发布的TSV5G.300系列标准将对5G的Layer2、Layer3进行规范，见图5。

目前在国内5G已经完成第一阶段全功能标准化工作，进入了产业全面冲刺新阶段。此次SA功能冻结，不仅使5G NR具备了独立部署的能力，也带来全新的端到端新架构，赋能企业级客户和垂直行业的智慧化发展，为运营商和产业合作伙伴带来新的商业模式，开启一个全连接的新时代。

5 坚定地走自主研发道路

国内研究车联网的技术基准是LTE-V，是国内自主研发的技术，而不是美国为主导的DSRC，不依赖于国外。借鉴西方先进经验和技术是必需的，也是必然的，但在发展过程中更为关键的是自主研发。当下的道路，虽然DSRC技术更成熟，但不能为了短时间内的利益，为短期内车联网的成型，就在欧美DSRC技术的基础上推进。中国智能网联V2X技术的发展归根结底是不能依赖欧美国家的，中国作为一个在V2X领域研究起步略晚于国外的国家，想要实现弯道超车，需更加坚定走自己的技术研发路线。

中国立足LTE-V的发展道路在根本上是具有前瞻性和预见性的，虽然LTE-V技术属于新技术，其研发难度高于DSRC技术，LTE-V技术目前的成熟度也不如DSRC技术，但LTE-V技术却有着更长远的演进空间和更优秀的性能，而且更重要的是我国拥有LTE-V技术自主知识产权，这种知识产权的存在是我国未来立足V2X领域的保障。中国智能网联车全产业要明晰的认识到推进发展V2X不是一朝一夕的事情，中国自动驾驶的全面推广实现也不是一蹴而就的。立足于LTE-V技术发展V2X的路是漫长的，但在这漫漫长路后是无限的希望。筹划长远，剑指未来，只有国家自主研发才是技术升级、产业变革实现之路，是DSRC与LTE-V两种技术选择的指南，是中国V2X技术发展的指南，也是中国全产业链发展的指南。

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