車用無線通信技術（Vehicle to Everything, V2X）是實現車與車（V2V）、車與路（V2I）、車與人（V2P）、車與網（V2N）相連接的新一代信息通信技術。

V2X 通過將人、車、路、云等交通參與要素有機地聯系在一起，構建一個智慧的交通體系。整個V2X 系統可以分為云端、路端與車載端：

云端

V2X 云平臺，實現大數據及人工智能算法智能分析、交通調度優化、高精度定位、車輛狀態管理、車輛在線升級、信息服務等；

路側端

包括路側通信單元RSU（Road Side Unit）、路測計算單元（MEC）,路側感知單元（雷達、攝像頭、交通信號燈與指示牌等環境信息）；

車載端

完成BSM消息的上報、V2X 消息的接收與解析、CAN 數據的讀取與解析、消息的展示與提醒、保障信息安全。

汽車內部

網絡是將眾多電子控制單元 (ECU) 和傳感器相互連接在一起，旨在促進實現高級駕駛員輔助系統（ADAS）更先進的功能。目前，大多數汽車搭載 60 至 100 個傳感器。在未來五至十年內，傳感器數量預期還要翻番。換而言之，傳感器的數量將超過現代汽車中集成的 ECU 的數量。之所以構建這個日益復雜的網絡，是因為迫切需要提高對不同汽車系統的控制質量。例如，電荷交換、燃料噴射、處理后廢氣都需要更高的控制級別，以遵守未來的排放和能效法規。

汽車外部

網絡意味著將汽車集成到通過無線通信和互聯網建立的現代數字數據流中。

讓汽車與智能手機等移動設備無縫連接，以便在車內傳輸信息和運行應用。

讓汽車自身成為物聯網 (IoT) 的一部分，提供基于云或互聯網服務的信息。這樣做的目的是拓寬駕駛員的視野范圍和信息量，遠超出駕駛員的視線和有限背景信息，從而提供更出色的駕駛員支持，并且全面改善交通流量。

03

車聯網應用呈現迫切的需求，車聯網由多個系統和網絡組成，它們分別為環境(V2X)、云（遠程通信）、駕駛員/乘客（信息娛樂）提供異構連接。

V2X：連接到外部環境

如圖 1 所示，車聯網可以出色地融入圍繞物聯網開發的生態系統中。  大家通常首先會想到車對車 (V2V)  連接，提供車道堵塞或自動剎車警報，但在多方面互連基礎設施和移動設備的驅動下，車聯網將很快成為智能城市的一部分。

設想一下，交通燈根據流量模式自動變化，或者對通勤需求做出響應，能夠搜索多個街區尋找停車點，這些均可通過物聯網實現。

圖1  異構連接

V2X 能夠感知外部環境，在車聯網中實現下一代駕駛自動化和實時監控。V2X 當前有兩種主要標準：

電氣與電子工程師學會 (IEEE) 802.11p 標準

802.11p 標準定義了行車環境無線接入 (WAVE)，包括汽車和路邊單元 (RSU)中的專用短距離通信 (DSRC) 設備。它是對流行的 802.11 無線(Wi-Fi) 網絡標準的修訂。DSRC 在 5.9 千兆赫 (GHz) 頻段中工作，帶寬為 75 兆赫茲 (MHz)，范圍大約為 1,000 米。

蜂窩車對萬物 (C-V2X) 蜂窩網絡長期演進 (LTE)

C-V2X 用于支持主動安全系統，針對車對車 (V2V)、車對基礎設施 (V2I) 以及車對行人 (V2P) 的情況，使用 5.9 GHz 智能交通系統 (ITS) 頻段中的低延遲直接傳輸技術來偵測和交換信息，從而提高態勢感知，同時無需訂閱蜂窩網絡服務或任何網絡輔助技術。第三代合作伙伴計劃 (3GPP) 第 14 版規范對 C-V2X 作出了定義，其中包括基于 PC5 的直接通信，且制定了通往 5G 新無線電(5GNR) 的明確發展路徑。

基于 IEEE 802.11p 的產品已經上市?，F在很多汽車已經采用了IEEE 802.11p 技術。C-V2X 剛開始進入汽車領域，在當今的蜂窩網絡生態系統的強大支持下，C-V2X（圖2）很可能快速成熟。

圖2 C-V2X 通信

汽車安全是 V2X 的常見應用，包括：

• V2V：例如防碰撞

  
  

• V2I：例如動態交通信號

  
  

• V2P：例如向行人和騎行者發出安全警報

  
  

• V2N：車對網絡。例如實時交通和天氣、定制導航以及其他云服務

V2X 還將利用 V2V 通信，實現更高效的車隊管理和隊列行駛。

表1  DSRC 和 C-V2X對比

V2X 被用于增強 ADAS 的功能。ADAS 通常采用攝像頭和雷達傳感器，讓駕駛員能夠看到汽車周邊大約 200 米范圍的情況。V2X 應用可以共享和協調信息，將 ADAS 的有效范圍擴展至數千公里。

車載安全系統和傳感器等 LiDAR 技術（包括激光、掃描儀、光檢測器接收器、GPS），也與 V2X 配合使用，成為實現自動駕駛汽車的關鍵推動因素。

遠程通信：汽車與云進行通信

遠程通信提供高帶寬連接，用于物聯網集成和云服務。遠程通信早已在商用汽車中使用，幫助企業監控和優化各個運營要素，例如：

• 燃油油耗

  
  

• 汽車維護

  
  

• 車隊使用

  
  

• 汽車定位

  
  

• 最佳路線

  
  

• 駕駛員行為

  
  

未來車聯網中的遠程通信將涵蓋所有蜂窩網絡標準，以提供 1 GB/秒(Gbps) 的處理能力，快速趕上領先智能手機功能。

Gigabit LTE 將會用于眾多應用中，從智能手機和筆記本電腦到便攜式熱點和汽車。Gigabit LTE 指的是 LTE 等級 16 (CAT16 LTE) 下行數據流，在 3GPP 版本 12 中推出。當今的系統將 Gigabit LTE 與 LTE 等級13 上行鏈路配對，以實現高達 150 Mbps 的上傳速度。CAT16 LTE 實現了 5G 低延遲和更高可靠性，采用 256 正交幅度調制 (QAM)、3x20兆赫茲 (MHz) 載波聚合 (CA) 和 4x4 多路輸入/多路輸出 (MIMO) 技術。對于每個 LTE 等級，QAM、CA 和 MIMO 技術以不同配置結合使用，從而達到額定最大速度。通過這種技術組合達到的實際額定下行鏈路速度不足 1 Gbps，但也非常接近這個值，979 MB/秒 (Mbps)。

汽車中的遠程通信單元是汽車的主要數據連接，隨著汽車制造商試圖配合使用智能手機服務，需要的數據量也將快速增長。移動電信運營商和汽車 OEM 將會尋求從傳輸到汽車的遠程通信數據中盈利，這將提高遠程通信系統的復雜性。圖 3 顯示遠程通信蜂窩前端模塊 (FEM)。

與智能手機相比，遠程通信的關鍵優勢是天線性能。在汽車遠程通信中，天線通常位于鯊魚鰭中，在金屬車身外部。而智能手機位于汽車內部，這意味著手機天線在金屬車身內部。這樣會降低天線性能，因為汽車的作用相當于一個法拉第籠，接地金屬屏蔽層包圍了設備，從而排除靜電和電磁影響。為了減少這種法拉第籠效應，汽車制造商將所有遠程通信天線（包括蜂窩天線）都安裝在鯊魚鰭中。這使用戶能夠將智能手機連接到汽車，從而消除法拉第籠效應。

圖3  遠程通信蜂窩 FEM

汽車制造商可能必須使用雙用戶識別模塊 (SIM) 雙通 (DSDA) 技術，以支持多家運營商。

信息娛樂：用戶與汽車互動

使用當今的信息娛樂系統，乘客在汽車外部和內部都能進行連接。信息娛樂應用包括娛樂（包括高清和衛星無線電）、導航和搜索等。實現這些應用的關鍵協議包括 Wi-Fi 和藍牙（圖4）。

汽車中的 Wi-Fi 熱點將是主要連接，實現類似于當前家庭 Wi-Fi 網絡的多用戶接口。Wi-Fi 將通過車聯網中的遠程通信單元來傳輸 1 Gbps數據，以供所有乘車者使用。

圖4  信息娛樂連接

汽車正從主要用于交通的獨立對象轉變為先進的互聯網連接端點，通常能夠進行雙向通信。實現互聯自動駕駛汽車有兩種主要方法，圖5顯示了將基于IEEE 802.11p 標準和LTE 蜂窩基礎設施C-V2X兩種方法相互混合和連接。最終，它們都要連接到 LTE/5G 基礎設施網絡，只是采用的方式不同。

圖5  C-V2X 和 IEEE 802.11p 連接

互聯汽車數據包括一系列的傳感器和使用數據（圖6），例如：

• 汽車定位：GPS 坐標、速度限制、加速計、指南針定向。

  
  

• 動力傳動系統指標：駕駛狀態、發動機每分鐘轉數 (RPM)、發動機溫度、燃油液位和故障代碼。

  
  

• 汽車環境狀態：車廂/外部溫度、雨水檢測和濕度。

  
  

• 定制傳感器：攝像頭、第三方跟蹤服務（包括有效載荷溫度、位置、速度和破壞性沖擊）。

  
  

• 空中下載 (OTA)：汽車公司通過 OTA 為信息娛樂、安全系統等提供軟件更新，無需前往服務中心。

  
  

圖6  互聯汽車數據和服務