V2X這個(gè)詞相信工作在汽車行業(yè)的同學(xué)們都見過，但具體什么是V2X呢？它又有什么內(nèi)涵呢？它靠譜嗎？它用到了什么技術(shù)呢？它有什么痛點(diǎn)？它有前途嗎？下面我們一起來看看。

　　什么是V2X？

　　V2X是Vehicle to Everything的縮寫，2用的英語諧音，而X則指代任意東西，即everything。中文翻譯時(shí)，可以稱為車聯(lián)萬物。V2X本質(zhì)上是一個(gè)車輛通信系統(tǒng)，支持從車輛到交通系統(tǒng)中可能影響車輛移動(dòng)的信息傳輸。V2X技術(shù)的主要目的是提高道路安全性和交通效率。

　　我們經(jīng)常還會(huì)看到“車聯(lián)網(wǎng)”和“車路協(xié)同”等名稱，那它們就是V2X嗎？準(zhǔn)確來說，它們是V2X包含的應(yīng)用場景。而業(yè)界公認(rèn)的V2X四大應(yīng)用場景分別是：

　　V2V （Vehicle-to-Vehicle）：車輛與車輛互聯(lián)。這種場景將能夠使車輛在800米以上的范圍內(nèi)識(shí)別其他車輛的速度、位置、方向和事件的異常情況，通過改善對障礙物和交叉路口的感知，幫助車輛避免事故等。

　　V2N （Vehicle-to-Network）：車輛與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。這種場景將車輛連接到提供交通更新服務(wù)的云端網(wǎng)絡(luò)。例如V2N系統(tǒng)可以利用云端信息讓司機(jī)了解前方的路線情況，選擇最優(yōu)路徑。大家熟知的OTA遠(yuǎn)程升級其實(shí)也屬于V2N的場景。

　　V2I （Vehicle-to-Infrastructure）：車輛與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)。這種場景下，將車輛與路側(cè)的交通信號燈或者鐵路交叉口等基礎(chǔ)設(shè)施連接起來，可以警告道路上的狀況，如道路施工或交通堵塞。

　　V2P（Vehicle-to-Pedestrian）：車輛與行人互聯(lián)。這種場景下可以使車輛和行人在近距離內(nèi)直接溝通，讓車輛提前避讓行人，應(yīng)對“鬼探頭”等場景。

　　圖2：V2X的四大應(yīng)用場景

　　V2X靠譜嗎？

　　V2X作為汽車發(fā)展的新鮮事物，經(jīng)常會(huì)受到質(zhì)疑：這玩意兒靠譜嗎？先拋出我不成熟的意見：靠譜。下面從幾個(gè)維度來探討。

　　政策、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

　　V2X是國家規(guī)劃中關(guān)于智能汽車的關(guān)鍵方向。V2X與信息通信、智慧交通一起在《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中被重點(diǎn)提及，尤其是蜂窩車聯(lián)萬物（C-V2X）。

　　2020年2月，國家發(fā)改委和十一個(gè)部委也聯(lián)合發(fā)布了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，明確表明V2X是其中關(guān)鍵戰(zhàn)略。同年11月，國務(wù)院《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》提出了加快C-V2X標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)升級，推動(dòng)汽車智能網(wǎng)聯(lián)化。

　　在國家標(biāo)準(zhǔn)層面，工信部、交通部、國密局、網(wǎng)信辦等組成的國家委員會(huì)則發(fā)布了多項(xiàng)國標(biāo)、指導(dǎo)文件和規(guī)范等，范圍覆蓋了V2X系統(tǒng)方案、路側(cè)建設(shè)、數(shù)據(jù)保護(hù)等方方面面。

　　而作為熱門的新車評價(jià)系統(tǒng)，ENCAP和CNCAP也都明確規(guī)定了V2X將作為其星級評價(jià)項(xiàng)目，相應(yīng)的功能和測試要求也接近正式發(fā)布了。

　　產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和路側(cè)基建

　　V2X的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈比較長，從上游的芯片制造，一直到下游的運(yùn)營服務(wù)，涉及的企業(yè)也非常多。得益于我國通信產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)性，V2X雖然最近才進(jìn)入普通人群視野，但國內(nèi)很多企業(yè)在V2X上發(fā)力很早，在很多技術(shù)領(lǐng)域都處于全球領(lǐng)先的地位。

　　例如中國信科旗下的大唐高鴻智聯(lián)從2012年即開展我國核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的C-V2X（LTE-V2X和NR-V2X）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究、產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣工作，擁有完整的車路協(xié)同解決方案及端到端產(chǎn)品系列，產(chǎn)品涵蓋基于自研芯片的系列模組、車載終端（OBU）、路側(cè)終端（RSU）、C-V2X云控平臺(tái)、CA安全認(rèn)證解決方案等。

　　而當(dāng)提到V2I或者車路協(xié)同時(shí)，很多人的第一反應(yīng)就是這樣子的基建成本太高，很難大面積鋪開。但事實(shí)上，已經(jīng)落地的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，相信超出了很多人的想象。在基建面前，社會(huì)主義的優(yōu)越性不言而喻。

　　工信部、公安部、交通部三部委從2015年開始，通過聯(lián)合地方政府共建示范區(qū)、先導(dǎo)區(qū)的方式，由點(diǎn)到面擴(kuò)大規(guī)模，持續(xù)加快V2X設(shè)施布局。據(jù)中國汽車工業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)各省市已建有智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)和先導(dǎo)區(qū)測試場超60個(gè)，覆蓋所有一線城市及部分二線城市，涵蓋城市道路、高速公路、隧道、封閉園區(qū)等多個(gè)場景。

　　例如G5021石渝高速涪豐段雙向128公里道路智能化改造（橋隧比高達(dá)42%）已經(jīng)完成。而著名的“1號高速”項(xiàng)目也已于2020年啟動(dòng)，將在京滬高速沿線重點(diǎn)點(diǎn)位全面覆蓋C-V2X網(wǎng)絡(luò)，對路側(cè)設(shè)備進(jìn)行智能化網(wǎng)聯(lián)化改造，賦能沿線七省干線物流。

　　已經(jīng)落地的終端消費(fèi)者功能

　　和身邊朋友交流發(fā)現(xiàn)，很多人以為V2X還是Demo階段。殊不知，V2X已經(jīng)飛入尋常百姓家，已經(jīng)在一些可售車型上配備了相關(guān)的消費(fèi)者功能。

　　奔馳Car-To-X系統(tǒng)于2013年問世，主要作用是通過奔馳自己的云服務(wù)將路上所有搭載了該系統(tǒng)的車型連接起來，當(dāng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的某一輛或者某一些奔馳車遇到交通事故時(shí)，Car-To-X系統(tǒng)就會(huì)將這個(gè)事件反饋給云端然后迅速下發(fā)給其他奔馳車主，系統(tǒng)還會(huì)繞開事故發(fā)生地，推送更順暢的路線地圖給這些車主。而去年升級后的Car-To-X系統(tǒng)還增加了道路坑洼預(yù)警功能，這套系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)過坑洼爛路時(shí)車輛避震閾值記錄到此類事件并激活Car-To-X通信服務(wù)，該信息與位置數(shù)據(jù)將會(huì)一起通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送到奔馳云端。附近的奔馳車主就會(huì)收到該通知，并在導(dǎo)航地圖上用圖標(biāo)顯示該時(shí)間，如果駕駛者沒有留意地圖的提示，在行進(jìn)到該坑洼路段前10秒時(shí)，車輛還會(huì)發(fā)出聲音警告。

　　另一德系豪強(qiáng)奧迪在中國市場的A7L和A6L上也搭載了配備5G通訊模塊的V2X功能：危險(xiǎn)信息提示（LHI）和危險(xiǎn)信息警告（LHW）。系統(tǒng)通過車載傳感器來監(jiān)測危險(xiǎn)狀況，如低能見度、事故、濕滑道路、故障車輛、前車緊急制動(dòng)及緊急車輛等。傳感器可通過V2N（車云互聯(lián)）和V2V（車車直連）進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)聯(lián)和相關(guān)車輛間的預(yù)警通訊。根據(jù)數(shù)據(jù)分析情況在人機(jī)交互界面以及虛擬座艙屏幕上會(huì)彈出提示信息，提醒駕駛者注意道路情況，以提前采取措施。

　　個(gè)人體會(huì)

　　V2X是5G和人工智能落地的契合點(diǎn)，隨著路側(cè)建設(shè)和技術(shù)發(fā)展，其技術(shù)優(yōu)勢會(huì)越來越明顯。而它目前最為詬病的點(diǎn)無外乎是基礎(chǔ)建設(shè)成本高。但是成本在技術(shù)進(jìn)步、數(shù)量暴增、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政策導(dǎo)向等多方面共同作用下，往往也會(huì)以超出人們想象的速度下降。想想10年前，激光雷達(dá)還是昂貴得不敢想象能前裝量產(chǎn)的奢侈品。而到了這一兩年，單車安裝多個(gè)激光雷達(dá)的量產(chǎn)新車已經(jīng)如雨后春筍般涌現(xiàn)。

　　我從事智能駕駛的這些年，經(jīng)歷了行業(yè)不同階段的發(fā)展。數(shù)年前，正是ACC和LKA等L2 ADAS功能落地的爆發(fā)期。最近則是結(jié)合高精地圖和定位，加上單車傳感器升級的城市領(lǐng)航等功能的爆發(fā)期。待這波浪潮過后，很大機(jī)會(huì)是V2X接過大旗，進(jìn)一步推動(dòng)智能駕駛的風(fēng)起云涌。

　　V2X的關(guān)鍵通信技術(shù)

　　車聯(lián)萬物中的“聯(lián)”字很關(guān)鍵，而通信技術(shù)是V2X中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。

　　關(guān)于V2X的通信技術(shù)，曾經(jīng)有過兩大技術(shù)路線之爭，分別是美國主導(dǎo)的DSRC（Dedicated Short Range Communications，專用短程通信）和中國主導(dǎo)的C-V2X（Cellular-V2X，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的V2X）兩種技術(shù)路線。前者類似WiFi技術(shù)，后者類似手機(jī)通信技術(shù)。

　　兩大路線之爭基本已分勝負(fù)。美國在2020年11月將原來分配給DSRC通信的頻段5.9GHZ完全取消，分別劃分給WIFI和C-V2X。這一事件也常被認(rèn)為是標(biāo)志著美國放棄DSRC路線。因此本文重點(diǎn)聊聊C-V2X。

　　與其他通信問題一樣，V2X面臨著通信距離、時(shí)延、容量、可靠性等眾多問題。要同時(shí)解決所有這些問題，難度很大，但是可以基于V2X的典型應(yīng)用場景分類做出合理的取舍。C-V2X基于這個(gè)思路也細(xì)分為兩種通信接口方案：

　　Uu接口

　　用于終端和基站之間的通信接口，使用LTE將信息從V2X服務(wù)器廣播到車輛和其他地方進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信（V2N）。車輛可以通過單播向服務(wù)器發(fā)送消息。其特點(diǎn)：

　　-長距離和更大范圍的廣域網(wǎng)絡(luò)可靠通信

　　-充分利用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)

　　-更能容忍延遲的用例，如V2N態(tài)勢感知

　　圖5：Uu通信接口模型

　　PC5接口

　　用于終端和終端之間的通信接口，可以在車輛之間進(jìn)行直接通信（V2V），也可以用于車輛和附近的路端終端設(shè)備之間直接通信（V2I）。在LTE直接設(shè)備對設(shè)備（D2D）設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了對高速度/高多普勒、高密度、時(shí)間同步和低延遲的設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)：

　　-近端直接通信（100多米）

　　-在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)和覆蓋范圍外均可運(yùn)行

　　-對延遲敏感的用例，如V2V安全

　　圖6：PC5通信接口模型

　　下圖是C-V2X的架構(gòu)示意圖，Uu接口和PC5接口相互補(bǔ)充輔助冗余。例如分別以120km/h對向行駛的兩輛汽車之間可以通過PC5高速直連，避免碰撞。汽車等紅燈時(shí)，也可以與信號燈通過PC5直接連接，提前知道該路口紅綠燈剩余秒數(shù)。而紅綠燈則可以通過Uu接口與基站通信，將數(shù)據(jù)傳回云端，云端通過分析區(qū)域內(nèi)交通數(shù)據(jù)后動(dòng)態(tài)優(yōu)化紅綠燈的切換時(shí)長規(guī)則。

　　圖7：C-V2X架構(gòu)圖

　　C-V2X是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的，隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)本身的發(fā)展，例如4G到5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，C-V2X技術(shù)也在不斷進(jìn)化。C-V2X中的LTE-V2X就是基于4G，而基于5G網(wǎng)絡(luò)的5G NR C-V2X也逐漸商業(yè)化落地鋪開。

　　5G NR C-V2X有以下特點(diǎn)：

　　具備基于OFDM的可拓展空中接口，可高效應(yīng)對多樣化的頻譜、部署和服務(wù)

　　具有基于時(shí)隙的靈活框架，支持超可靠和低時(shí)延通信，前向兼容未來通信技術(shù)

　　運(yùn)用先進(jìn)的信道編碼，高效實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)塊傳輸和千兆級吞吐量

　　支持更多天線數(shù)量，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸率和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范

　　支持寬帶載波，提高通信速率和系統(tǒng)容量

　　與LTE-V2X類似，同樣覆蓋終端之間直接通信和終端與基站間通信

　　終端設(shè)備向下兼容LTE-V2X

　　5G商用已有數(shù)年，基于5G的NR C-V2X技術(shù)相信能夠賦能自動(dòng)駕駛等更多的汽車功能，并結(jié)合蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)持續(xù)突破發(fā)展。

　　V2X通信安全技術(shù)

　　與通信技術(shù)共生的是通信安全技術(shù)。幸運(yùn)的是，移動(dòng)通訊已經(jīng)發(fā)展多年，其移動(dòng)通信安全技術(shù)也可以給V2X借鑒。信息安全是個(gè)系統(tǒng)工程，諸如IDS、IPsec、TLS等技術(shù)都可以應(yīng)用于V2X。而關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔踩?，目前主流的V2X方案采用PKI非對稱加密體制。

　　非對稱加密機(jī)制已經(jīng)相當(dāng)成熟，簡單來說就是在這機(jī)制下密鑰都是一對一對地生成的。一對密鑰包含一把公鑰和一把私鑰，兩者之間有內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了公鑰加密的信息只能用對應(yīng)的私鑰來解密，而私鑰加密的信息只能用對應(yīng)公鑰來解密。而“公”是公開給大家所見的，“私”指只有自己知道。有了密鑰，就可以采用諸如TLS和HTTPs等方式實(shí)現(xiàn)安全傳輸了。

　　基于PKI非對稱加密體制，車端和路端設(shè)備的私鑰可以在生產(chǎn)設(shè)備時(shí)預(yù)置到控制器中的安全硬件中，而公鑰則可以通過相應(yīng)管理系統(tǒng)來公開。

　　那么在這個(gè)機(jī)制下，誰來生成這些成對的密鑰，誰又能保證這把聲稱是當(dāng)前路口交通燈的公鑰是真的？這個(gè)問題是不是有點(diǎn)似曾相識(shí)？這不就是怎么證明我是我媽的女兒嗎？與現(xiàn)實(shí)生活類似，PKI機(jī)制下需要一個(gè)有公信力（和有資質(zhì)）的機(jī)構(gòu)來負(fù)責(zé)生成密鑰和管理身份證書等安全數(shù)據(jù)。這個(gè)機(jī)構(gòu)就是CA，全稱Certificate Authority，證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)。在我國，由政府來擔(dān)任根CA這個(gè)角色?；诟鵆A可以衍生下層的從屬CA，來管理不同層面的密鑰信息和數(shù)字證書。從屬CA可以對接各個(gè)汽車制造商自己的云端和安全機(jī)構(gòu)，又或者對接負(fù)責(zé)管理路側(cè)單元的有關(guān)部門。

　　圖8：V2X的PKI示意圖

　　CA作為公信力的象征，當(dāng)然少不了相關(guān)的資質(zhì)審查和規(guī)定。而車載單元和路側(cè)單元在運(yùn)行加解密算法時(shí)也需要特定的硬件設(shè)計(jì)支持，以保證在相應(yīng)硬件加速器的加持下，數(shù)據(jù)吞吐量和解析速率能夠得到保障。

　　V2X的挑戰(zhàn)和發(fā)力方向

　　V2X作為一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)鮮明，但要讓其大規(guī)模量產(chǎn)鋪開，還是面臨不少挑戰(zhàn)。

　　路側(cè)建設(shè)

　　路側(cè)建設(shè)的速度目前明顯落后于車端開發(fā)的速度。而且路側(cè)建設(shè)一般由地方政府負(fù)責(zé)，而不是中央統(tǒng)一。這為V2X系統(tǒng)對不同地區(qū)的兼容性提出了更高要求。

　　工程技術(shù)

　　V2X相關(guān)的許多技術(shù)仍然有很大的研發(fā)空間。例如早高峰與深夜路上的車輛密度相差很大，更優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制和組網(wǎng)方式可以更高效地滿足V2X功能的同時(shí)降低成本。又例如V2X帶來的網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)脫敏和匿名化等需求也對軟件算法和硬件加速設(shè)計(jì)提出了新挑戰(zhàn)。

　　商業(yè)模型

　　一項(xiàng)功能要大規(guī)模鋪開，不能不談到錢。V2X怎么收費(fèi)怎么賺錢仍然有很多商業(yè)想象空間，例如終端消費(fèi)者是不是可以像手機(jī)話費(fèi)充值一樣購買服務(wù)？地方政府又能不能像高速收費(fèi)一樣收取路側(cè)建設(shè)成本？申請數(shù)字證書的時(shí)候要不要向CA交錢？ 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

　　V2X相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范已經(jīng)發(fā)布了很多，但仍然不夠。不少關(guān)鍵規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)仍在草擬階段。V2X產(chǎn)業(yè)鏈長，利益相關(guān)方眾多，也為制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)帶來了難度。

　　當(dāng)然，挑戰(zhàn)約等于機(jī)遇。這些難題和痛點(diǎn)也為我們指明了發(fā)力方向。那么看到這里的同學(xué)，你覺得V2X能大規(guī)模商用落地嗎？你是否愿意加入到V2X的建設(shè)隊(duì)伍中？

　　編輯：黃飛