【導(dǎo)讀】世界衛(wèi)生組織的研究數(shù)據(jù)顯示，每年約有130萬人死于道路交通事故。隨著車輛的普及，駕駛員、行人和車輛之間的溝通被提升到一個更高的水平，以此保證道路的安全。V2X（Vehicle to X）是一種通信技術(shù)，允許車輛與其他車輛、道路用戶和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，主要目的就是提高行車安全、節(jié)省能源以及改善道路通行效率。
V2V的由來
世界衛(wèi)生組織的研究數(shù)據(jù)顯示，每年約有130萬人死于道路交通事故。隨著車輛的普及，駕駛員、行人和車輛之間的溝通被提升到一個更高的水平，以此保證道路的安全。V2X（Vehicle to X）是一種通信技術(shù)，允許車輛與其他車輛、道路用戶和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，主要目的就是提高行車安全、節(jié)省能源以及改善道路通行效率。
然而，這么有實際好處的技術(shù)，經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展，至今還沒有做到大規(guī)模普及，是什么因素影響了它的發(fā)展，問題又出在哪里呢？
01 什么是V2X？
首先，讓我們來看看什么是V2X，這里的“X”到底意味著什么？
從技術(shù)角度講，V2X是一種車輛通信協(xié)議，它允許汽車與任何可能受車輛影響的實體之間進(jìn)行通信，包括V2I（車輛到基礎(chǔ)設(shè)施）、V2V（車輛到車輛）、V2N（車輛到網(wǎng)絡(luò)）和V2P（車輛到行人），這些就是目前最典型或最常見的V2X類型。
V2I（車輛到基礎(chǔ)設(shè)施）
V2I支持車輛與道路沿線交通管理基礎(chǔ)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)交換。這些基礎(chǔ)設(shè)施包括沿途架設(shè)的RFID讀取器和攝像頭、交通信號燈、車道標(biāo)記、路燈以及停車收費表等。V2I通信可以為高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛汽車提供有價值的輸入信息，有助于更安全、更有效的實施車輛導(dǎo)航。
V2V（車輛到車輛）
V2V通信是指車輛之間能夠相互交換速度、位置和方向等數(shù)據(jù)。這種交換常常以無線方式實時進(jìn)行。通過在車輛之間建立實時連接，V2V增強(qiáng)了道路態(tài)勢感知，有助于預(yù)防事故、改善交通流量和優(yōu)化油耗。V2V是ADAS和自動駕駛的重要組成部分，它使車輛能夠根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)做出明智的決策并主動應(yīng)對實時路況。
V2N（車輛到網(wǎng)絡(luò)）
V2N通信將車輛與更廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，例如蜂窩或Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。這種連接使車輛能夠訪問實時交通信息、天氣更新和路線建議等。
V2N還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和空中更新，使制造商能夠監(jiān)測車輛健康狀況并提供軟件改進(jìn)。此外，V2N通信通過將車輛數(shù)據(jù)與其他來源如公共交通系統(tǒng)和城市基礎(chǔ)設(shè)施的集成，支持智能城市和互聯(lián)交通生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。
V2P（車輛到行人）
V2P是指汽車能夠感知附近的行人（包括騎自行車的人、嬰兒車和輪椅等）。這項技術(shù)通常依靠行人攜帶的智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備或其他設(shè)備來傳輸他們的位置和移動數(shù)據(jù)。配備V2P的車輛可以使用這些信息來識別和避免潛在的碰撞，從而提高所有道路使用者的安全性。
當(dāng)前，汽車行業(yè)仍保持著良好的發(fā)展勢頭，汽車中各種安全特征和通信技術(shù)的集成增強(qiáng)了車輛的便利性和安全性。自適應(yīng)巡航控制（ACC）、ADAS、變道輔助、盲點檢測等，這些技術(shù)有力地帶動了V2X的市場需求。綜合來看，V2V將在整個V2X市場中起主導(dǎo)作用。除此之外，V2N和V2I的結(jié)合將有助于克服交通擁堵、排放和其他類型的交通問題，接下來將成為推動V2X市場增長的另一股重要力量。
02 標(biāo)準(zhǔn)之爭使V2X發(fā)展受阻
在許多新興技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常會有關(guān)于技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化的爭論，V2X也不例外。如本文開頭所言，V2X是一種使車輛能夠與周圍任何實體進(jìn)行通信的技術(shù)，首要的理念是確保更安全、更高效的道路管理。為了將車輛連接到其他實體并交換數(shù)據(jù)，V2X使用了專用短程通信（DSRC）和蜂窩V2X（C-V2X）兩種不同的技術(shù)。這兩個協(xié)議均以非常高的速度運行，具有低延遲的高頻數(shù)據(jù)交換。
DSRC和C-V2X使用了不同的無線標(biāo)準(zhǔn)。其中，DSRC使用WAVE IEEE（802.11p），而C-V2X使用的則是基于蜂窩移動技術(shù)的LTE。DSRC在5850MHZ至5925MHz頻帶中具有6Mbps至26Mbps的數(shù)據(jù)速率。C-V2X具有26Mbps（RX）、高達(dá)26Mbps（TX）的數(shù)據(jù)速率。FCC于2020年11月將5.9 GHz頻帶分配給Wi-Fi和C-V2X，因此兩者都工作在5.9GHz頻段，都使用相同的用例和相同的消息集（SAE J2735和J2945），并且都使用數(shù)字簽名來確保消息提供者的安全和信任。
不過，這兩種無線通信技術(shù)不能相互通信，它們各自的工作范圍也大不相同。DSRC約為300米，C-V2X的延遲較低，覆蓋范圍要多出20%至30%，尤其是在有障礙物的情況下，C-V2X的表現(xiàn)要比DSRC好得多?？傮w而言，C-V2X在性能上明顯占優(yōu)。然而，DSRC對于關(guān)鍵安全應(yīng)用仍然具有足夠高的可靠性。
既然DSRC和C-V2X在技術(shù)上并無明顯的短板，為什么在實際應(yīng)用中卻成為V2X快速發(fā)展的一個瓶頸呢？
簡單的回答：汽車制造商在DSRC和C-V2X之間的搖擺不定直接導(dǎo)致V2X的發(fā)展受阻。
在無線通信領(lǐng)域，不同的頻率用于不同的應(yīng)用，分配一個頻段就像劃出一塊土地用于不同的商業(yè)用途。
1999年，聯(lián)邦通信委員會（FCC）在5.9GHz頻帶中開辟了75MHz的頻譜。這是由政府支持的一項名為“專用短程通信”的標(biāo)準(zhǔn)，也稱為DSRC或802.11p。2017款凱迪拉克CTS轎車就使用了DSRC技術(shù)，并具備V2V能力。全球汽車制造商貿(mào)易協(xié)會（包括本田、日產(chǎn)、斯巴魯、起亞和豐田）都是DSRC的支持者。更進(jìn)一步，2016年，美國國家公路交通安全管理局開始了一項程序，最終將強(qiáng)制要求2023年（及以后）銷售的所有汽車都采用基于DSRC的V2V技術(shù)。
歐洲同樣接受了類似的標(biāo)準(zhǔn)，一切看起來都很好。很長一段時間，汽車制造商和研究機(jī)構(gòu)不斷向消費者展示一個又一個DSRC未來應(yīng)用場景。經(jīng)過大約15年的標(biāo)準(zhǔn)演變，DSRC的前景看起來一片光明。直到美國政府踩下剎車，C-V2X標(biāo)準(zhǔn)突然出現(xiàn)，V2X的江湖不再平靜：DSRC不再是V2V技術(shù)的唯一選擇，基于5G LTE的C-V2X成為DSRC 的強(qiáng)有力競爭者。百度公司就是C-V2X的有力支持者，目前他們已經(jīng)完成了5G LTE連接自動駕駛汽車的測試。德國大眾汽車也表示，5G LTE將連接他們所有的自動駕駛汽車。
那些主張5G LTE而非DSRC的人列舉了該項技術(shù)的各種優(yōu)勢，包括更高的互操作性、更寬的帶寬、更高的安全性以及使用現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來的便利性。他們的觀點很容易取得共鳴：基于5G LTE的C-V2X使用與DSRC相同的基本概念，但它不是依賴于在DSRC場景中必須添加到汽車上的專有網(wǎng)絡(luò)模塊，而是建立在5G蜂窩這些已經(jīng)無處不在的網(wǎng)絡(luò)上。既然已經(jīng)擁有廣覆蓋的無線通信網(wǎng)絡(luò)，為什么我們還要投資數(shù)百萬美元來部署新的網(wǎng)絡(luò)呢？
一時間，C-V2X似乎很快改變了市場格局并取得了階段性勝利。許多將要開發(fā)V2X/V2V重要組件的芯片制造商都傾向于采用C-V2X技術(shù)，比如高通公司就已經(jīng)著手推動C-V2X作為無線電標(biāo)準(zhǔn)（首先是LTE，后來是5G）并推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，愛立信表示準(zhǔn)備開始開發(fā)相關(guān)解決方案。
C-V2X不僅憑借出色的性能比如續(xù)航里程、延遲和容量等，而且在商業(yè)模式上似乎也贏得了這場有關(guān)V2X標(biāo)準(zhǔn)之爭的勝利。盡管V2X使用DSRC技術(shù)已有近20年的歷史，隨著C-V2X不斷獲得更多企業(yè)的支持，V2X和5G正在迅速成為汽車制造商非?？粗氐募夹g(shù)，尤其是在未來幾年全自動駕駛汽車技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程中，更是有著不可替代的作用。
03 V2X的發(fā)展現(xiàn)狀
在歐洲，目前V2X正朝著大眾市場部署的方向發(fā)展，DSRC是事實上的技術(shù)，所有的市場活動大多基于DSRC。
大眾高爾夫MK8的DSRC技術(shù)部署，以及C-ROADS平臺之后在多個歐洲國家的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施，鞏固了DSRC的使用，計劃中的車輛和基礎(chǔ)設(shè)施部署僅為DSRC。另外，日本也決定使用DSRC，但將使用760MHz頻段，這使其系統(tǒng)與世界其他地區(qū)不兼容。
中國正在加速大規(guī)模部署C-V2X。中國的國家戰(zhàn)略要求到2025年實現(xiàn)大規(guī)模V2X覆蓋，并專門為LTE-V2X分配頻譜，技術(shù)確定性加上明確的政府指導(dǎo)，為C-V2X的大規(guī)模部署創(chuàng)造了必要條件。美國現(xiàn)任政府尚未重新批準(zhǔn)DSRC，雖然他們大力倡導(dǎo)C-V2X技術(shù)，但似乎是想讓市場做出最終決定。
無論采用何種標(biāo)準(zhǔn)，有一點是大家的共識：世界各國政府認(rèn)為V2X是減少道路死亡人數(shù)的關(guān)鍵發(fā)展，也是邁向全自動駕駛汽車的技術(shù)里程碑，其前進(jìn)的腳步雖然緩慢但并沒有停歇。
在技術(shù)上，V2X通信系統(tǒng)由車載單元（OBU）和路側(cè)單元（RSU）組成。OBU允許與其他車載和路邊設(shè)備進(jìn)行無線通信。RSU安裝在路標(biāo)、交通信號燈和路燈上。路側(cè)單位將道路使用者與街道基礎(chǔ)設(shè)施連接起來，以幫助管理道路某些部分的過度擁擠，防止人員傷亡。
NXP V2X車輛通信平臺
圖1：NXP i.MX 8XLite SOM框圖
（圖源：SolidRun）
SolidRun基于NXP i.MX 8XLite模塊系統(tǒng)（SOM）為OEM和集成商提供了強(qiáng)大的V2X車輛通信平臺，旨在增強(qiáng)各種面向車輛的基礎(chǔ)設(shè)施和子系統(tǒng)的安全性。NXP i.MX 8XLite SOM具有一系列高速接口，包括以太網(wǎng)、PCIe Gen 3、USB 2.0和CAN-FD。它得到了恩智浦（NXP）長壽計劃（ longevity program）的支持，使其成為適用于高級車載通信應(yīng)用的最佳解決方案。
該方案支持車輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的V2I通信，該基礎(chǔ)設(shè)施包含隨V2I芯片組提供的嵌入式RSU。RSU控制關(guān)鍵的“智能交通”設(shè)備，以引導(dǎo)交通并協(xié)助急救車輛接近患者。應(yīng)急車輛可在需要時利用RSU系統(tǒng)安全通過紅燈。
此外，V2I系統(tǒng)提高了弱勢道路使用者（如騎自行車的人和行人）的安全性。當(dāng)接近十字路口時，附近所有連接的車輛都可能識別出它們，并向兩個道路使用者發(fā)送警告通知。
i.MX 8XLite SOM還配備了高性能敏捷安全引擎SXF1800，為V2X應(yīng)用程序提供防篡改加密功能。i.MX8XLite入門套件由i.MX8XLite SOM、HummingBoard i.MX 8XLite載板和各種配件組成，為產(chǎn)品開發(fā)人員提供了一個全面的評估和應(yīng)用程序開發(fā)平臺。
Qorvo V2X聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)品組合
圖2：支持C-V2X和DSRC系統(tǒng)的Qorvo QPF1002Q車用前端模塊（圖源：Mouser）
Qorvo V2X聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)品組合是一套與芯片組無關(guān)的解決方案，涵蓋V2V、V2I、V2P和V2N通信，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)汽車的下一代自主和實時監(jiān)控。
該產(chǎn)品套件為V2X通信提供現(xiàn)成的解決方案，包括頻段47/Wi-Fi 體聲波（BAW）濾波器，可實現(xiàn)Wi-Fi與V2X 5.9GHz頻段共存。這種能力對在車輛與其周圍地區(qū)之間建立可靠聯(lián)系至關(guān)重要。它還包括兩個支持C-V2X 和DSRC系統(tǒng)的集成前端模塊（FEM）、一個數(shù)字步進(jìn)衰減器、一個發(fā)射/接收開關(guān)和一個低噪聲放大器。
其中，Qorvo QPF1002Q車用前端模塊在單個單元中集成了5GHz功率放大器（PA）、Tx/Rx天線開關(guān)和可旁路低噪聲放大器（LNA）。該器件的頻率范圍為5.77GHz至5.925GHz，Tx增益為28dB，Rx增益為13dB，噪聲系數(shù)低至2.6dB。
器件的性能經(jīng)過優(yōu)化，設(shè)有功率放大器，可在5V電壓下工作，功耗低，并能保持高線性輸出功率和領(lǐng)先的吞吐量；Qorvo QPQ2200Q 5855-5925MHz RF BAW濾波器是一款高性能、大功率、BAW帶通濾波器，具有極陡的裙邊。該器件在C-V2X頻段（B47）和高抗帶外（OOB）頻段具有低損耗，可與Wi-Fi和LTE系統(tǒng)共存。
04 V2X未來的市場預(yù)測
根據(jù)Fortune Business Insights的數(shù)據(jù)，汽車V2X市場將從2021年的6.289億美元增長到2028年的73.519億美元，2021-2028年的復(fù)合年增長率（CAGR）為42.1%。
聯(lián)網(wǎng)汽車的普及率上升以及城市化和工業(yè)化的快速增長等因素預(yù)計將推動市場增長。然而，與數(shù)據(jù)通信相關(guān)的高實施成本和安全問題阻礙了汽車V2X市場的增長。
相反，5G和AI技術(shù)的未來潛力，加上C-V2X技術(shù)的進(jìn)步以及半自動駕駛和自動駕駛汽車的發(fā)展，預(yù)計將為汽車V2X市場的增長提供增長機(jī)會。
因此，Precedence Research預(yù)計，2022年全球汽車V2X市場規(guī)模達(dá)到24億美元，到2032年將達(dá)到662.6億美元，在2023年至2032年的預(yù)測期內(nèi)以39.4%的復(fù)合年增長率增長。高增長率是由對汽車安全功能以及更好的交通管理系統(tǒng)的需求增加推動的。
圖3：2022年至2032年全球汽車V2X市場發(fā)展預(yù)測（圖源：Precedence Research）
汽車V2X市場的主要參與者包括Altran、Autotalks、大陸集團(tuán)（Continental）、HARMAN國際、Infineon、NXP、Qualcomm、Bosch和STMicroelectronics等。
05 V2X發(fā)展趨勢預(yù)判
實時監(jiān)控
物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以持續(xù)監(jiān)測設(shè)備，并收集各種參數(shù)的數(shù)據(jù)，如溫度、振動、壓力等。這種實時監(jiān)測允許早期檢測異常或偏離正常操作情況的出現(xiàn)。
數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策
改進(jìn)的安全和風(fēng)險管理是物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)的一大優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集的大量數(shù)據(jù)可以使用先進(jìn)的分析技術(shù)進(jìn)行處理和分析。通過將機(jī)器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于這些數(shù)據(jù)，可以識別模式、趨勢和潛在的故障特征，使得維護(hù)團(tuán)隊能夠做出數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策，并有效地確定維護(hù)活動的優(yōu)先級。
V2X技術(shù)正在通過創(chuàng)建一個由車輛、基礎(chǔ)設(shè)施、行人和網(wǎng)絡(luò)組成的互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)連接擴(kuò)展到道路，改變我們的出行方式。這個互聯(lián)系統(tǒng)依靠實時數(shù)據(jù)交換來提高交通效率，增強(qiáng)安全性，并實現(xiàn)高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛。隨著車輛變得更加復(fù)雜，部署了更多的路邊基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，云、車輛和路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間無縫通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笞兊迷絹碓街匾?。因此，必須解決傳輸大量實時數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，以釋放V2X和自動駕駛汽車的全部潛力。接下來，V2X將在以下兩個方面取代較大進(jìn)展：
一是汽車數(shù)字化特征成為引入和實施V2X系統(tǒng)的完美窗口。車輛的數(shù)字化使得越來越多的智能應(yīng)用程序在新一代汽車中實現(xiàn)，曾經(jīng)是機(jī)械奇跡的汽車現(xiàn)在演變成計算機(jī)的進(jìn)化。例如，地圖更新、實時交通信息、第三方導(dǎo)航應(yīng)用程序和遠(yuǎn)程控制功能都需要后端連接。此外，軟件定義車輛技術(shù)使得汽車制造商可以在汽車出廠后很長一段時間內(nèi)對其進(jìn)行改進(jìn)，這些聯(lián)網(wǎng)車輛還可以與外部基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，為安全可靠的V2X系統(tǒng)帶來了更大的發(fā)展機(jī)會。
二是V2X與自動駕駛汽車將并行發(fā)展。過去五年在自動駕駛和輔助駕駛領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的創(chuàng)新。除了提高自動駕駛能力外，V2V技術(shù)系統(tǒng)的改進(jìn)增加了車輛之間的通信，提高了態(tài)勢感知能力。V2X可以在所有級別的車輛自動化中提高安全性和交通效率。盡管V2X和自動駕駛背后的技術(shù)不同，但它們的結(jié)合有助于實現(xiàn)操縱和傳感等關(guān)鍵功能。V2V是V2X的一個子集，指的是車輛之間的速度、方向、位置和制動等參數(shù)的通信。V2I主要是指車輛與車輛周圍基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信。最終，V2X將成為未來全自動駕駛汽車的重要組成部分。
06 結(jié)語
正如FCC前主席Pai在2020年重新分配DSRC頻譜時談到的，如今道路上只有極少數(shù)的車輛提供類似V2V和V2X的產(chǎn)品。美國的情況是基本上仍然停滯不前。歐洲是DSRC的主要推手。中國早期廣泛接受C-V2X，加上政府的大力推動，V2V在中國已有實例，比如別克GL8，這是一款僅在中國上市的小型商務(wù)車，它提供了八種V2V和V2X功能，包括緊急制動警告、失控警告、車輛異常警告、交叉口碰撞警告、限速警告、信號違規(guī)警告、危險位置警告和綠燈車速引導(dǎo)等。
V2X發(fā)展商用之路受阻的原因有很多種，有安全和隱私問題、監(jiān)管和法律問題、基礎(chǔ)設(shè)施投資問題等，但最主要的挑戰(zhàn)還是因為缺乏統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于DSRC和C-V2X，二者之間究竟哪個技術(shù)應(yīng)成為V2X或V2V的主流標(biāo)準(zhǔn)，目前仍存在爭論。好在業(yè)界已經(jīng)意識到，在這一觀點上達(dá)成共識對于V2X的廣泛采用和互操作性至關(guān)重要。
V2X將為車輛帶來一個全新的能力水平，它們能夠在智慧城市中與彼此、行人和周圍的世界互動，通過網(wǎng)絡(luò)相互通信其位置、速度和方向，從而提高道路安全性。從現(xiàn)有態(tài)勢看，C-V2X很有可能成為未來V2X的主流技術(shù)。目前，C-V2X 已納入第三代合作伙伴計劃（3GPP）版本14，3GPP版本16和版本17將會帶來更多功能，將進(jìn)一步加強(qiáng)C-V2X的性能。V2X大規(guī)模普及的事情，看起來只能交給市場和時間了。
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