什么是 V2X车载通信、DSRC？ DSRC 和 LTE-V 对比

什么是 V2X车载通信？什么是DSRC？



车载通信技术（即 Vehicle-to-Everything, V2X）正是为类似的安全性任务而设计的。以车辆专用短程通信技术（即 Dedicated Short-Range Communications, DSRC）为例，该技术支持所有的交通参与者以每秒 10 到 20 次的频率交互其动态信息。


援引自维基百科：「V2X 车载通信，是在车辆和任何会被该车辆所影响的实体之间分享信息的技术。它包含了 V2I 车-基础设施通信，V2V 车-车通信，V2P 人-车通信，V2D 车-设备通信和 V2G 车-电网通信。」


援引自美国交通部：「V2V 系统可以避免 79% 的各类交通事故。具体地说，V2V 系统可以避免 81% 的轻型车辆事故以及 71% 的重型车辆事故。V2I 系统可以避免 26% 的各类交通事故。


具体地说，V2I 系统可以避免 27% 的轻型车辆事故以及 15% 的重型车辆事故。将 V2V 和 V2I 系统整合起来，可以避免 83% 的轻型车辆事故以及 72% 的重型车辆事故。」用我们的话说：V2X 是一个强大的平台。它能将车辆，司机，自动驾驶系统，行人，交通基础设施，路边传感器，交通管理部分以及其它各类交通实体，联通整合在一起。


V2X 所使用的无线电波，不受光照条件影响，并能轻易地穿透或绕过障碍物，从而在各类交通参与者之间分享有价值的交通信息。这些信息会在覆盖整个交通系统的巨大的数据网络中流通，使得信息的获取者能够了解到更大范围的交通情况。由此，人类司机或自动驾驶系统可以更早更快地对周围的交通情况作出反应。更重要的是，V2X 使得各类交通参与者能够主动地相互协作，让每一个人和物都能积极地为更安全更高效的交通做出自己的贡献。


V2X 标准化 – DSRC 与 LTE-V 之争


各类车辆和设备是由不同的厂家所生产的。为了让本不兼容的它们能都有次序地、高效地、公平地相互通信，我们需要建立通信标准来规范它们的信号发送和接收行为。现如今，V2X 领域存在着两大通信标准，即 DSRC（车载专用短程通信）和 LTE-V（长期演进技术-车辆通信）。其中，DSRC 是由电气电子工程师学会（即 IEEE）制定，并且有主要车辆生产商支持的标准。而 LTE-V 是由第三代合作伙伴计划（即 3GPP）通过拓展 LTE 而制定的。


DSRC 的标准化流程可以追溯至 2004 年。当时，IEEE 在其 802.11 无线局域网（即 Wireless Local Area Networks, WLAN）标准系列下，开始制定新的车载通信标准。这一标准即是 IEEE 802.11p。在 2007 年左右，IEEE 802.11p 标准已经趋于稳定。于是，IEEE 又开始着手制定 1609.x 系列标准，以做为 V2X 的安全性框架。差不多同一时间，美国汽车工程师协会（即 Society of Automotive Engineers, SAE）从汽车工业的需求出发，也开始制定关于 V2V 应用的标准，并将其称为 DSRC。而 DSRC 所采用的通信标准即是 IEEE 802.11p 和 1609.x。现在，人们将 DSRC 和相应的下层标准统称为 DSRC。


LTE-V 是 3GPP 在 2017 年新发布的。与 IEEE 802.11 无线局域网标准不同，LTE-V 是一组基于蜂窝通信网络的 V2I 和 V2V 的通信物理层协议。


现有的研究表明，相较于 DSRC，LTE-V 拥有更大的带宽，因而能更好地支持非安全性应用，例如文件下载和互联网连接。然后，LTE-V 的通信延时较大，阻碍了它在安全性相关的场景中的应用。DSRC 在碰撞预警等安全性相关的场景中的表现，优于 LTE-V。


DSRC 与 LTE-V 的异同 （A. Filippi et al., “Ready to roll: Why 802.11p beats LTE and 5G for V2X”）表 1 在各个方向上对 DSRC 和 LTE-V 进行了对比。



表 1: DSRC 和 LTE-V 的对比

综上所述，要通过 V2X 升级现有的自动驾驶系统并提升其安全性能，是首选。


进一步认识 DSRC


在美国和其它许多国家，各方都在积极地发展和部署 DSRC。2014 年 2 月，美国交通部首度承诺它将大力支持 DSRC 在轻型车辆上的应用。从那时开始，美国国会，美国交通部，IEEE 以及各个大的车企，都在积极地推荐 DSRC 的立法工作。值得一提的是，美国公路交通安全管理局要求在不久的将来，车辆都需要以 DSRC 做为 V2V 车辆安全标准。车辆将会通过 DSRC 发送和接收基础安全信息（即 Basic Safety Messages, BSMs）。这一要求得到了绝大多数车企的支持。只有少部分手机和 Wi-Fi 领域的企业表示了反对。大规模部署 DSRC 的时间表如下图所示。



DSRC 部署时间表
DSRC 要点：


专属带宽：位于 5.9GHz 频带的一段 75MHz 的带宽被划为 DSRC 专属的交通安全频谱。这与一些常见的其它通信协议有所不同。例如，Wi-Fi、蓝牙和 Zigbee 就是共享开放的 2.4Ghz 频带。


短距离通信：DSRC 的目标通信范围在 1 千米之内。相对于蜂窝通信和卫星通信来说，其通信距离较短。


75MHz 的带宽被分为 7 个频道，如下图所示。


DSRC 频道的划分


每辆车都会在信道 172 中，以每秒 10 到 20 次的频率，交互 DSRC 基础安全信息。紧急信息则会在信道 184 中，以更高的优先级进行传播。


每一条基础安全信息都包含两部分信息。第一部分信息是强制性信息，包括位置、速度、方向、角度、加速度、制动系统状态和车辆尺寸。第二部分是可选信息，例如防抱死系统状态、历史路径、传感器数据、方向盘状态等。下图 展示了基础信息的具体格式细节。



DSRC 基础安全信息的格式要求

以上就是关于什么是 V2X车载通信、DSRC？ DSRC 和 LTE-V之间的联系及应用的知识介绍，今后在 V2X 的支持下，我们能在不同的粒度和层级上 (即从单个车辆的粒度，到某个路口、某片街区的层级，直到整个城市的级别)，调度并协调交通。

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