主頁（http://www.130131.com）：會說話的汽車：聯(lián)網(wǎng)車輛通信協(xié)議 會說話的汽車：聯(lián)網(wǎng)車輛通信協(xié)議 毫無疑問，汽車變得越來越智能，汽車技術(shù)也越來越好。受到重視的一個(gè)方面是智能汽車與乘員及其周圍環(huán)境進(jìn)行通信的能力。 到目前為止，汽車中的通信主要通過為來自遠(yuǎn)程服務(wù)器或云的可消費(fèi)內(nèi)容提供服務(wù)來關(guān)注居住者。這種內(nèi)容傳遞通常被稱為信息娛樂 - 其中向乘客提供與其旅程相關(guān)的信息（例如地圖，天氣，景點(diǎn)，景點(diǎn)，擁擠的道路和附近的事故）或娛樂選項(xiàng)（例如衛(wèi)星廣播） ，音樂，互聯(lián)網(wǎng)連接和社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序）。汽車連接還可以在發(fā)生事故或汽車故障時(shí)提供緊急通信等服務(wù)。汽車的車載診斷（OBD）-II端口是一個(gè)豐富的途徑，用于獲取有關(guān)汽車性能和健康狀況的消息，并將其提供給駕駛員或服務(wù)技術(shù)人員以改進(jìn)故障排除。 在過去的幾年中，車內(nèi)通信受到了很多關(guān)注，特別是在安全方面，它已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。根據(jù)美國交通部國家公路交通安全管理局的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在人們已經(jīng)公認(rèn)，車內(nèi)通信可能有助于減少與交通相關(guān)的死亡事故，其中2016年美國道路上發(fā)生了超過37,000起死亡事故。 基于這種車內(nèi)通信的基礎(chǔ)，正在評估與汽車及其周圍環(huán)境（包括行人和騎自行車者）之間的通信相關(guān)的各種使用案例。隨著汽車連接的快速發(fā)展 - 近年來更是如此 - 有必要對汽車可用的各種通信技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。 連接汽車通信系統(tǒng) 聯(lián)網(wǎng)汽車中的通信（此處可與“聯(lián)網(wǎng)車輛”互換使用）可根據(jù)發(fā)射器和接收器進(jìn)行分類，如下所示： 1）車輛到環(huán)境（V2E） 車對車（V2V）車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）車對行人（V2P） 2）車對用戶（V2U） 3）車對網(wǎng)（V2N） 車輛到環(huán)境（V2E）包括連接的汽車與其動態(tài)變化的環(huán)境（包括其他車輛，騎自行車者和行人）之間的通信以及汽車與其靜態(tài)環(huán)境之間的通信（例如交通信號，收費(fèi)系統(tǒng)，電子）停車和道路）。一些一級汽車公司和技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)對V2E表現(xiàn)出了濃厚的興趣，尤其是在安全使用案例方面，并且一直處于創(chuàng)新的前沿。 車輛到用戶（V2U）是指汽車與其乘員（包括駕駛員）之間的通信。此通信涉及旅行體驗(yàn)的信息娛樂和個(gè)性化。一些汽車原始設(shè)備制造商專注于V2U，其主要目標(biāo)是為汽車乘員創(chuàng)造一種體驗(yàn)，將人類的數(shù)字體驗(yàn)從家庭和工作場所擴(kuò)展到汽車中。 V2E和V2U之間的主要區(qū)別在于監(jiān)管和網(wǎng)絡(luò)限制。V2V和V2I等V2E通信專注于警報(bào)或安全相關(guān)信息，與V2U相比，受到更嚴(yán)格的監(jiān)管框架的制約 - 因?yàn)槿魏温┒炊紩䦟舶踩a(chǎn)生嚴(yán)重影響。與安全相關(guān)的消息不能被丟棄，因此對通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)本身施加了額外的限制。出于同樣的原因，網(wǎng)絡(luò)需要具有低延遲和最小延遲。與V2E不同，V2U并非旨在解決時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用程序，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用程序都用于信息娛樂和便利（除了可能用于汽車的緊急呼叫）。因此，對V2U而言，監(jiān)管和網(wǎng)絡(luò)要求并不像V2E那樣重要。 車輛到網(wǎng)絡(luò)（V2N）表示汽車和提供對汽車的訪問的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商之間的連接，可能在多個(gè)頻率上。這種通信可以提供非關(guān)鍵但有用的信息（例如道路封閉和擁堵）和基于云的服務(wù)，這些服務(wù)可以增強(qiáng)居住者的體驗(yàn)，同時(shí)還可以作為互聯(lián)網(wǎng)連接的熱點(diǎn)。 連接車輛和安全 自動駕駛汽車是一項(xiàng)日益重要的創(chuàng)新，因?yàn)樗鼈兟暦Q能夠?qū)⑹鹿式抵磷畹�。這里需要一種重要的通信分類：視距（LOS）和非視距（NLOS）通信。今天的自動駕駛汽車傾向于更多地關(guān)注LOS通信。每個(gè)自動駕駛汽車原型都配備了攝像頭，雷達(dá)，激光雷達(dá)和超聲波傳感器的組合 - 所有這些都依賴于LOS通信來理解環(huán)境并做出確保安全駕駛體驗(yàn)的決策。盡管采用了這些技術(shù)，但是在自動駕駛汽車的視野中突然出現(xiàn)的物體 - 或者通過自動駕駛汽車“看不見”的汽車接近無人駕駛的交叉路口 - 可能會導(dǎo)致碰撞。對于這種情況，NLOS通信為汽車提供了必要且有用的冗余安全層。V2E屬于NLOS通信類別，可以提高自動駕駛汽車的安全性。因此，對于自動駕駛汽車來增強(qiáng)其LOS安全能力，它必須具有V2E通信能力。 V2E使用的技術(shù)現(xiàn)狀 讓我們仔細(xì)研究一下將構(gòu)成互聯(lián)汽車生態(tài)系統(tǒng)骨干的技術(shù)，特別是與V2E相關(guān)的技術(shù)：如何實(shí)現(xiàn)這種通信？在生態(tài)系統(tǒng)準(zhǔn)備和大規(guī)模采用的可能性方面，技術(shù)的地位如何？ V2E解決了對快速，強(qiáng)大和及時(shí)性能至關(guān)重要的安全應(yīng)用程序：消息傳遞的任何延遲都可能導(dǎo)致潛在的致命沖突。多年來 - 并且通過重要的運(yùn)輸利益相關(guān)者輸入 - SAE專用短程通信（DSRC）技術(shù)委員會開發(fā)了一個(gè)數(shù)據(jù)字典SAE J27355，它定義了16個(gè)（可能更多）特定的V2X消息。安全應(yīng)用包括紅燈違規(guī)，曲線速度，減速/工作區(qū)，緊急電子制動燈，前方碰撞等警告。所有這些警告都是由最接近其發(fā)生地點(diǎn)的汽車挑選出來的，然后進(jìn)一步傳播到它周圍的汽車。對于此類消息的傳播，使用以下通信協(xié)議： DSRC / IEEE802.11pLTE-V2X（未來可能會發(fā)展到5G） 專用短程通信（DSRC）/ IEEE802.11p 作為實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)（WLAN）的規(guī)范的一部分，DSRC用于與車輛環(huán)境（WAVE）中的無線接入相關(guān)的應(yīng)用，其依賴于IEEE 802.11p，其是對IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的修訂。為支持DSRC通信協(xié)議，已在5.9GHz頻段中分配75MHz頻譜供ITS使用。802.11p的一個(gè)關(guān)鍵特性是它能夠以250km / h的相對車速進(jìn)行通信。該技術(shù)的幾項(xiàng)現(xiàn)場試驗(yàn)已經(jīng)完成，由美國交通部（DOT）在懷俄明州，坦帕市和紐約市資助的一個(gè)著名的大型試點(diǎn)包括10,000多輛汽車。恩智浦一直在積極尋求適用于V2X應(yīng)用的DSRC 802.11p技術(shù)路徑。 DSRC基于802.11系列帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問（CSMA-CA）協(xié)議。在此協(xié)議中，設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前偵聽信道，并且僅在信道清除時(shí)才發(fā)送任何數(shù)據(jù)包。由于等待信道可用性所花費(fèi)的時(shí)間，這導(dǎo)致延遲。另外，當(dāng)它們在重疊時(shí)間發(fā)送時(shí)，可能發(fā)生來自兩個(gè)或更多設(shè)備的消息之間的沖突。因此，DSRC網(wǎng)絡(luò)并不總是滿足不丟棄消息的安全相關(guān)通信的要求。此外，它們支持的范圍通常為150-300米，這意味著除非車輛在此范圍內(nèi)，否則車輛不會接收信息。為了與車輛進(jìn)行安全通信，DSRC要求使用稱為路側(cè)單元（RSU）的固定基礎(chǔ)設(shè)施。 LTE-V2X 長期演進(jìn) - 車輛到X（LTE-V2X）通信包含V2V，V2I，V2P和V2N，因此啟用的消息和服務(wù)類型甚至可能超越SAE J2735中可用的組合。在存在網(wǎng)絡(luò)的情況下，LTE-V2X可以利用蜂窩域中的多年創(chuàng)新，為基于DSRC的通信提供引人注目的替代方案。不需要額外的基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)長TE-V2X可以使用現(xiàn)有的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施。LTE-V2X的好處在于，在沒有網(wǎng)絡(luò)連接的情況下，它依賴于相同的V2V通信頻率來進(jìn)行安全消息的通信。高通公司多年來一直在Cellular V2X（C-V2X）技術(shù)的背景下開展這項(xiàng)工作。 LTE-V2X適用于具有高時(shí)鐘同步要求的同步通信，因此需要更好或更昂貴的硬件。時(shí)鐘同步確保不丟棄任何消息，并在時(shí)鐘的邊沿或級別捕獲數(shù)字消息。因此，需要始終捕獲消息的消息和時(shí)鐘之間的同步（頻率和相位匹配）。然而，這種同步通常是使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）信號建立的，這些信號可能無處不在（例如，在隧道內(nèi)和地下停車場內(nèi)）。由于DSRC 802.11p需要部署RSU，并且LTE-V2X需要時(shí)鐘同步硬件，這表明任一部署都有相關(guān)成本的可能性， LTE-V2X支持500 km / h或更高的相對速度。此外，LTE-V2X的范圍大于450米，這導(dǎo)致驅(qū)動器具有比802.11p通信更長的反應(yīng)時(shí)間。計(jì)劃將LTE-V2X演進(jìn)為5G將在延遲和帶寬方面帶來重大的預(yù)期改進(jìn)。 5G 5G有望為互聯(lián)汽車生態(tài)系統(tǒng)帶來一系列優(yōu)勢，特別是：支持大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸�，對等通信的本地支持，提高消息傳輸�(shù)目煽啃裕瑯O低的延遲以及容錯功能。5G將作為一整套新用例的推動者，以增強(qiáng)車輛運(yùn)輸?shù)陌踩�，從而利用增加�?shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰�。這些包括在汽車之間共享傳感器數(shù)據(jù)，使用寬帶支持改進(jìn)定位，以及共享用于自動駕駛用例的高清地圖�？缧袠I(yè)公司的跨行業(yè)聯(lián)盟 - 由奧迪，寶馬和戴姆勒等主要汽車企業(yè)，以及電信服務(wù)和設(shè)備供應(yīng)商愛立信，華為和諾基亞組成，半導(dǎo)體公司英特爾和高通公司正在聯(lián)手推動，測試和推廣聯(lián)網(wǎng)汽車的5G通信。到2020年，這個(gè)即將到來的網(wǎng)絡(luò)將支持2120億連接傳感器和500億連接設(shè)備。 展望未來：混合方法 考慮到V2E通信的每種通信協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，協(xié)議的組合 - 混合方法 - 最終可能是車輛通信的理想模型�；旌戏椒ǹ梢越Y(jié)合每種技術(shù)的優(yōu)勢，從而產(chǎn)生更強(qiáng)大的解決方案。 未來的理想解決方案可能是：結(jié)合蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，提供車輛之間以及車輛與云之間的更長距離連接; 逐步部署DSRC通信所需的RSU，用于車輛之間的短距離，對等通信; 以及LTE-V2X的采用以及汽車之間連接的5G演變。 (中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：李俊勇) |
