數十年來,汽車產業一直有個美好的願景——賦予車輛通訊的能力。因為始終連網的汽車不僅可以讓駕乘體驗更舒適,更重要的是透過車對車(V2V)、車對行人(V2P)、車對基礎設施(V2I)以及車對網路(V2N)的通訊,能夠讓當下的交通環境更安全,並使未來的自動駕駛成為可能。

例如在中國國際經濟交流中心國經諮詢公司發佈的《中國車聯網產業發展研究》白皮書中,車聯網產業不但將大幅提高公路交通容量、減少碰撞事故和減少環境污染問題,且市場潛力巨大。據預測,2020年全球車聯網V2X市場規模將突破6,140億元人民幣,中國市場將達到2,000億元人民幣,3億存量車市場需要網際網路連接。

兩種方案,誰是正解?

目前,有兩套V2X直接通訊的關鍵規範——C-V2X(蜂巢式車聯網)和基於802.11p的專用短距離通訊(DSRC),它們分別隸屬於3GPP和IEEE組織,都可以在5.9GHz智慧交通系統(ITS)頻譜上運行,並且都能在沒有蜂巢式網路、行動訊號覆蓋或網路營運商的地方正常運作。

高通(Qualcomm)技術標準資深總監李儼博士認為,從技術角度講,C-V2X技術性能更加優異,這一點是毫無疑問的。但DSRC技術畢竟從1999年就出現了,經過近20年的發展,會讓人感覺DSRC產業的整體發展比C-V2X要更快一些。

「其實還有一些技術層面以外的因素需要考慮。」李儼表示,目前DSRC技術的推動者大多來自歐洲,他們在DSRC上進行了大量投資,也在一直積極推動歐盟立法要求汽車行業使用DSRC技術。而蜂巢式通訊技術和產業的製造與研發重心更多是在美國、日本、韓國和中國。以中國市場為例,不管政府還是企業,都更看好C-V2X,2019-2020年就會看到C-V2X逐漸實現在量產汽車中的商用部署;美國政府的態度則是保持技術中立,讓車企在DSRC和C-V2X之間自由選擇技術。

李儼說:「對於C-V2X在歐洲的發展,5G汽車協會(5GAA)正在設立相關計劃來研究如何影響其產業格局。只要不強制通過立法去推動DSRC,C-V2X還是非常有信心去贏得北美和歐洲市場的。畢竟僅從生態系統規模來看,5GAA會員已接近百家,包括汽車製造商、一級供應商、行動營運商、半導體公司、測試設備供應商、電信供應商、交通訊號供應商和道路營運商等。」

他同時強調導入一致性測試認證的重要性。目前,C-V2X上層應用分為三大陣營,分別是以美國汽車工程師學會(SAE)標準為基礎的美國標準、歐洲電信標準協會(ETSI)旗下ITS工作組制定的歐洲標準以及由中國智慧交通協會(China ITS)制定的中國大陸國家標準。三大陣營暫時比較難以融合,可能會出現一些區域性的區隔。

2018年4月,福特(Ford)、奧迪(Audi)、Qualcomm、5GAA展示了全球首個跨不同汽車製造商車型的C-V2X直接通訊技術;2018年7月,Qualcomm、5GAA、BMW、福特、雪鐵龍(PSA Peugeot Citroën)、Savari進行了歐洲首個跨汽車製造商的C-V2X直接通訊互通性展示。最新的進展則來自中國。日前,高通與大唐電信(Datang)聯合宣佈,利用高通9150 C-V2X晶片組和大唐LTE-V2X模組DMD31,成功實現了首個由多晶片組廠商支持的3GPP Release14 C-V2X直接通訊(PC5)Mode 4(即LTE-V2X)互通性測試。今年11月,Qualcomm將聯合本土合作夥伴開展基於中國ITS協定棧的一致性測試。

「我領導的未來行動通訊論壇車聯網聯合工作組在2017年完成了一個白皮書,主要就是研究一致性測試應該如何實施。」在分析了歐洲和北美測試驗證體系的狀態後,李儼認為在中國比較可行的辦法是與美國OmniAir協會進行合作,因為中國標準和美標更加接近。為此,聯合工作組和國內交通、電信、汽車等領域的標委會及相關機構進行了密切溝通,希望可以在2019年中期將基於OmniAir測試的完整認證體系在中國落地。

由於C-V2X包括直接通訊和網路通訊兩種模式,涵蓋V2N、V2P、V2I、V2V四個應用類型,所以除了車企外,營運商的態度也非常關鍵。當前,在V2N應用中,車企與營運商之間已經形成了良好的合作關係。營運商希望把路側單元(RSU)整合到基地台來提供公共服務,車企傾向於在車輛中整合C-V2X直接通訊能力和V2N網路通訊能力,因為這樣可以利用傳統營運商提供的網路能力、規模化的成本效益以及其能夠幫助建立的認證能力,帶動整個C-V2X行業的發展。

然而在V2I、V2P、V2V應用場景中,由於直接通訊在獨立5.9GHz頻譜上運行,且無需SIM卡,因此基本上不需要營運商參與。李儼的觀點是,針對V2I的應用場景,兩種傳輸模式將會相互補充:一種是透過與營運商基地台整合來完成RSU部署以充分利用這些資訊基礎設施,另一種是與RSU透過直接通訊的方式去傳輸。但營運商需要思考的,是RSU部署的投入非常大,變現能力卻不一定很強,現在還沒有形成比較好的商業模式讓營運商從中獲益;而V2V涉及到汽車的安全問題,則可能更多需要從公共利益的角度去考慮。

關於C-V2X你可能不知道的10個事實

我們為什麼需要蜂巢式車聯網?C-V2X技術是否真有傳說中那麼神奇?李儼博士為我們列舉了以下10個事實:

  1. C-V2X專為低延遲直接通訊設計,無需依賴於網路的援助。C-V2X直接通訊提供增強的範圍和可靠性,可以為V2V,V2I和V2P實現即時安全消息交換,而不需要簽約任何種類的蜂巢式網路。

  2. C-V2X運行於安全應用的智慧交通系統(ITS) 5.9GHz統一頻譜上,使用低延遲傳輸直接通訊發送,而不受在商業蜂巢式頻段上為遠端資訊處理和資訊娛樂應用發送的V2N通訊的影響,旨在拯救生命。C-V2X定義了兩種互補的通訊模式,分別是獨立於蜂巢式網路的直接安全通訊,可實現V2V、V2P以及V2I之間的直接相互通訊。在對於資訊娛樂和延遲容忍的資訊安全使用案例中(例如事發前一公里的道路),C-V2X還允許車輛通過蜂巢式頻譜上的行動網路(V2N)與雲端進行通訊。

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  1. C-V2X支持高速汽車場景,可支援在各種路況下相對速度高達500km/h的車輛使用案例。

  2. C-V2X是一項具有可預測性能的安全技術:3GPP定義了嚴格的最低性能規範,確保了可預測的,統一的和有保證的現場體驗,使應用程式像道路安全一樣重要。例如,3GPP定義了資訊組差錯率(BLER)的最低要求,以保證在不同通道條件下的可靠通訊,速度可達500km/h。與基於IEEE 802.11p的技術不同的是,每個C-V2X收發器/晶片組供應商都必須遵守這些規範,從而在現場實現可預測的統一性能。

  3. C-V2X是一項具有卓越無線電性能的現代技術。相比基於DSRC和ITS-G5所使用的IEEE 802.11p無線電技術,C-V2X在LTE調變、編碼及接收器等技術的推動下,能夠實現更大範圍的通訊(~2X),更好的非視距(NLOS)性能,更高的可靠性(更低的封包錯誤率),更高的容量以及更好的擁塞控制,這對當下的關鍵安全駕駛實例以及未來的自動駕駛技術都有著重要的意義。

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