蜂窝车联网C-V2X

2020-12-15 15:54:51 深圳市乐鱼电子有限公司 803

▉ V2X是什么


V2X,即vehicle to everything,车联万物。

复杂来说,便是付与车辆通讯才能,经过V2V车对车)、V2P车对行人)、V2I车对底子办法)、V2N车对网络),让驾乘体验愈加安宁,交通情况愈加宁静,使能将来的主动驾驶。

信赖许多开车人都有如许的领会:行驶在一条路途,一连好几个路口都遇到红灯,一起走走停停,不但糜费工夫,并且分外耗油。偶然候,明显后方一辆车也没有,却还要傻等红灯变绿。你肯定会想,假如交通灯也有眼睛和大脑,那该多好啊!

实在,使用V2I车对底子办法、V2N车对网络技能,就可以掌控全局的交通流量,大幅缩减等候工夫,从而完成“绿灯畅行”。

再举一个例子,你平常在开车的时分,有没有遇到过忽然窜出的行人大概电瓶车,被他们吓个半去世?

这个时分,V2P车对行人技能就可以派上用场了。它可以在非视距状况下,捕获四周情况的信息,让乐鱼拥有“天主视角”,对潜伏要挟举行提早预备。


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实践上,乐鱼应该把V2X技能了解为初级驾驶帮助体系(ADAS)的一局部。V2X和别的多种多样的传感器(如摄像头,激光雷达等)相反相成[xiàng fǎn xiàng chéng],配合帮助完成初级另外主动驾驶。

从实际下去说,单车(比方Google的主动驾驶汽车)不计本钱地堆砌传感器,也能完成主动驾驶。

但,短少了V2X的主动驾驶汽车,就仿佛是一座信息孤岛。它没措施无效地和四周车辆大概底子办法举行相同交换,在感知和决议计划上存在极大的限定。


▉ 两种方案(DSRC vs C-V2X)比拟


现在,国际上有两套主流的V2X通讯技能标准,它们辨别是:

  • DSRC(公用短间隔无线通讯):基于IEEE 802.11p,欧洲的ITS-G5异样是基于该物理层技能,乐鱼在这里只讨论DSRC即可

  • C-V2X(蜂窝车联网):基于3GPP LTE



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DSRC曾经存在许多年了,由于存在一些后天的不敷,开展历程并不顺遂。相比之下,3GPP的C-V2X有许多上风,以是这几年开展很快。

乐鱼无妨从各个角度来比力一下这两种技能方案:
起首,从技能角度来看。
5GAA(5G汽车同盟)针对DSRC和C-V2X,在实行室及外场举行了实验比拟。后果证明,C-V2X在许多方面的功能,都要优于DSRC。好比,C-V2X支持更远的通讯间隔、更佳的非视距功能、更强的牢靠性、更高的容量和更佳的拥塞控制等。(细致的测试陈诉请参考文末附件)

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其次,再从本钱和尺度化的角度来看。
在这两方面,C-V2X也有一些明显的上风:


  • C-V2X基于蜂窝网络,与现在的4G和5G网络可以复用,网络掩盖范畴广,摆设本钱较低。相反,基于802.11p的DSRC技能,在组网时必要新建更少量的路侧单位RSU,摆设本钱很高

  • C-V2X基于3GPP尺度,环球范畴内具有更佳的兼容性

  • C-V2X演退路线十分明晰,且后向兼容(LTE C-V2X  NR C-V2X)



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最初,从政策支持的角度来看。
在这方面,C-V2X也有青出于蓝[qīng chū yú lán]之势:


  • 美国之前不停支持DSRC,但近来的态度开端有所变化,倾向C-V2X。美国联邦通讯委员会FCC近来针对5.9GHz的重新分派举行了投票,后果,划了20MHz给C-V2X公用

  • 欧洲的态度比力纠结,DSRC和C-V2X两种技能都表现支持

  • 中国拥有环球最大的LTE网络,综合思索使用代价、本钱、功能、专利、政策、财产成熟度等各方面要素,C-V2X无疑是我国V2X技能道路的首选。频谱方面,规定了20MHz给C-V2X公用



▉ C-V2X的3GPP尺度化停顿

C-V2X将来可否走向乐成,仅靠通讯行业的支持是不敷的。它还必要来自汽车行业代表的无力支持。
2016年9月,5GAA同盟建立,停止现在已有一百多名汽车和通讯行业代表到场此中,配合推进环球C-V2X的开辟摆设。
针对C-V2X,3GPP接纳了分阶段迭代的开展战略:


  • 第一阶段,是LTE-V2X (R14)和LTE-eV2X (R15),次要是针对V2X举行宁静加强

  • 第二阶段,是NR-V2X (R16及其演进版本), 聚焦主动驾驶场景


R16曾经支持车辆编队、初级驾驶、内涵传感、近程驾驶等场景。

笔者估计,与LTE-V2X相似,NR-V2X也将履历至多两个版本(乃至更多)的演进和迭代。以后3GPP曾经启动了R17技能尺度的研讨事情,开端计划了R17的次要加强技能,持续对现有版本举行演进。
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▉ C-V2X的要害技能

起首从架构的角度看。非周游场景下,5G支持V2X的架构如下图所示:
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笔者以为,MEC将会是V2X很紧张的一个存眷点(并没有在架构图中间接画出)。
依据Intel的研讨陈诉,2020年,一辆主动驾驶汽车天天将利用4000GB的数据。相比之下,一个互联网用户天天利用的数据约莫是1.5GB。车辆和路途的数目巨大且庞大,加之传感器数目的增长,由此会带来的大数据处置和存储的困难。
MEC是办理这一困难的无效手腕。借助MEC技能,许多办事可以摆设到愈加接近车辆和路途等数据源的地方,节流网络资源并低落耽误。
接上去,乐鱼从接口的角度看。
每每有人会问:“在没有网络掩盖的条件下,C-V2X怎样事情?”
后面的架构图报告乐鱼,即便是在没有4G/5G网络掩盖的情况下,C-V2X照旧可以使用PC5接口举行相互通讯的。

Uu接口次要是用来完成时延不敏感商业,举行信息共享和提早展望。

PC5接口次要是用来完成低时延的商业,进步非视距条件下的牢靠性。

PC5接口进一步区分为两种事情形式:

  • 形式3:借助基站,经过控制信令接口Uu完成V2V数据的调理和接口办理。在这种状况下,接纳静态的方法举行资源的调理,车车间接纳PC5接口通讯。

  • 形式4:V2V数据调理和接口的办理是基于车车间的散布算法完成。



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再从协议栈的角度来看。
基于PC5接口的协议栈,如下所示(基于Uu接口的协议栈和传统的5G协议栈一样,这里不再赘述)

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3GPP界说了此中的PHY和MAC层,完全重用DSRC既有的高层协议标准(它们由SAT和IEEE订定)。这就意味着,用户从DSRC迁徙到C-V2X的本钱会绝对较低。

最初,乐鱼来复杂理解一下最新的NR-V2X在物理层和协议层方面做了哪些提拔(3GPP TR 38.885的第5、6章节有较为细致的形貌。备注:协议标准中通常利用Sidelink这个词来形貌PC5所承当的详细功效,简称SL),这里仅针对PC5的提拔方面举行扼要阐明:

  • 观点上提出了点对点播、组播的观点,之前PC5只支持播送

  • 物理层处置方面,SL的PSSCH、PSCCH 的资源分派上更规整,便于完成(如下图所示),别的SL支持开环功率控制(OLPC)



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  • 同步方面,SL可以利用 S-PSS, S-SSS 完成同步

  • 协议层方面,明白界说SL 通讯有三种形式: RRC毗连形式(RRC_CONNECTED)、闲暇形式(RRC_IDLE)和未激活形式(NR状况下)(RRC_INACTIVE)。在闲暇或未激活形式下UE的SL通讯是经过SIB 音讯里的小区设置装备摆设信息来完成的。


▉ 结语

现在,环球的C-V2X实验案例正在不停增长。
围绕C-V2X的通讯芯片、模组、终端、整车制造、测实验证、运营办事、高精度定位和舆图办事等上卑鄙厂商,都在正举行结构,盼望抢占市场先机。
行业广泛以为,基于C-V2X的车联网,很大概成为5G期间开始乐成的垂直行业使用场景。
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在乐鱼国度,当局层面十分勉励包罗C-V2X在内的车联网技能的开展。工信部、发改委、交通部、公安部、科技部等部委及地方当局,都针对性给出了一些明白的政策支持。
据不完全统计,现在天下曾经拥有凌驾30个测试树模区,此中包罗上海、北京-河北、重庆、无锡(先导区)、杭州-桐乡、浙江、武汉、长春、广州、长沙、西安、成都、泰兴、襄阳等16个国度级树模区。
这些树模区涵盖了无人驾驶和V2X测试场景建立、LTE-V2X/5G车联网使用、伶俐交通技能使用等功效,提供了触及宁静、服从、信息办事、新动力汽车使用以及通讯才能等的测试内容。
固然车联网技能正在飞速开展,乐鱼也仍需认识到,车联网终极目的的完成(包罗主动驾驶的落地),是一个漫长的历程除了技能和资金之外,还触及到执法和伦理的题目。更紧张的是,它能否能取得终极用户的信托和承认,被用户承受。
行业已经指出,主动驾驶将分为多少个历程,渐渐完成:
第一个阶段:帮助驾驶宁静和进步交通服从
第二个阶段:在关闭园区的(商用车)的主动驾驶
第三个阶段:在开放路途的(乘用车)的主动驾驶


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