V2X這個詞相信工作在汽車行業(yè)的同學們都見過，但具體什么是V2X呢？它又有什么內涵呢？它靠譜嗎？它用到了什么技術呢？它有什么痛點？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，可以稱為車聯(lián)萬物。V2X本質上是一個車輛通信系統(tǒng)，支持從車輛到交通系統(tǒng)中可能影響車輛移動的信息傳輸。V2X技術的主要目的是提高道路安全性和交通效率。

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

　　V2V （Vehicle-to-Vehicle）：車輛與車輛互聯(lián)。這種場景將能夠使車輛在800米以上的范圍內識別其他車輛的速度、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)絡互聯(lián)。這種場景將車輛連接到提供交通更新服務的云端網(wǎng)絡。例如V2N系統(tǒng)可以利用云端信息讓司機了解前方的路線情況，選擇最優(yōu)路徑。大家熟知的OTA遠程升級其實也屬于V2N的場景。

　　V2I （Vehicle-to-Infrastructure）：車輛與路側基礎設施互聯(lián)。這種場景下，將車輛與路側的交通信號燈或者鐵路交叉口等基礎設施連接起來，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直接溝通，讓車輛提前避讓行人，應對“鬼探頭”等場景。

　　圖2：V2X的四大應用場景

　　V2X靠譜嗎？

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

　　政策、行業(yè)標準和規(guī)范

　　V2X是國家規(guī)劃中關于智能汽車的關鍵方向。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是其中關鍵戰(zhàn)略。同年11月，國務院《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》提出了加快C-V2X標準制定和技術升級，推動汽車智能網(wǎng)聯(lián)化。

　　在國家標準層面，工信部、交通部、國密局、網(wǎng)信辦等組成的國家委員會則發(fā)布了多項國標、指導文件和規(guī)范等，范圍覆蓋了V2X系統(tǒng)方案、路側建設、數(shù)據(jù)保護等方方面面。

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

　　產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和路側基建

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

　　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產(chǎn)權的C-V2X（LTE-V2X和NR-V2X）技術標準研究、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）、路側終端（RSU）、C-V2X云控平臺、CA安全認證解決方案等。

　　而當提到V2I或者車路協(xié)同時，很多人的第一反應就是這樣子的基建成本太高，很難大面積鋪開。但事實上，已經(jīng)落地的基礎設施建設，相信超出了很多人的想象。在基建面前，社會主義的優(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)、先導區(qū)的方式，由點到面擴大規(guī)模，持續(xù)加快V2X設施布局。據(jù)中國汽車工業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計，目前國內各省市已建有智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)和先導區(qū)測試場超60個，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42%）已經(jīng)完成。而著名的“1號高速”項目也已于2020年啟動，將在京滬高速沿線重點點位全面覆蓋C-V2X網(wǎng)絡，對路側設備進行智能化網(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的消費者功能。

　　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將路上所有搭載了該系統(tǒng)的車型連接起來，當這個網(wǎng)絡中的某一輛或者某一些奔馳車遇到交通事故時，Car-To-X系統(tǒng)就會將這個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警功能，這套系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)過坑洼爛路時車輛避震閾值記錄到此類事件并激活Car-To-X通信服務，該信息與位置數(shù)據(jù)將會一起通過手機網(wǎng)絡實時發(fā)送到奔馳云端。附近的奔馳車主就會收到該通知，并在導航地圖上用圖標顯示該時間，如果駕駛者沒有留意地圖的提示，在行進到該坑洼路段前10秒時，車輛還會發(fā)出聲音警告。

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

　　個人體會

　　V2X是5G和人工智能落地的契合點，隨著路側建設和技術發(fā)展，其技術優(yōu)勢會越來越明顯。而它目前最為詬病的點無外乎是基礎建設成本高。但是成本在技術進步、數(shù)量暴增、經(jīng)濟發(fā)展和政策導向等多方面共同作用下，往往也會以超出人們想象的速度下降。想想10年前，激光雷達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，單車安裝多個激光雷達的量產(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。最近則是結合高精地圖和定位，加上單車傳感器升級的城市領航等功能的爆發(fā)期。待這波浪潮過后，很大機會是V2X接過大旗，進一步推動智能駕駛的風起云涌。

　　V2X的關鍵通信技術

　　車聯(lián)萬物中的“聯(lián)”字很關鍵，而通信技術是V2X中最為關鍵的技術之一。

　　關于V2X的通信技術，曾經(jīng)有過兩大技術路線之爭，分別是美國主導的DSRC（Dedicated Short Range Communications，專用短程通信）和中國主導的C-V2X（Cellular-V2X，基于蜂窩網(wǎng)絡的V2X）兩種技術路線。前者類似WiFi技術，后者類似手機通信技術。

　　兩大路線之爭基本已分勝負。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。這一事件也常被認為是標志著美國放棄DSRC路線。因此本文重點聊聊C-V2X。

　　與其他通信問題一樣，V2X面臨著通信距離、時延、容量、可靠性等眾多問題。要同時解決所有這些問題，難度很大，但是可以基于V2X的典型應用場景分類做出合理的取舍。C-V2X基于這個思路也細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服務器廣播到車輛和其他地方進行網(wǎng)絡通信（V2N）。車輛可以通過單播向服務器發(fā)送消息。其特點：

　　-長距離和更大范圍的廣域網(wǎng)絡可靠通信

　　-充分利用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡

　　-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，可以在車輛之間進行直接通信（V2V），也可以用于車輛和附近的路端終端設備之間直接通信（V2I）。在LTE直接設備對設備（D2D）設計的基礎上，加強了對高速度/高多普勒、高密度、時間同步和低延遲的設計。其特點：

　　-近端直接通信（100多米）

　　-在蜂窩網(wǎng)絡覆蓋范圍內和覆蓋范圍外均可運行

　　-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的架構示意圖，Uu接口和PC5接口相互補充輔助冗余。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，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)域內交通數(shù)據(jù)后動態(tài)優(yōu)化紅綠燈的切換時長規(guī)則。

　　圖7：C-V2X架構圖

　　C-V2X是基于蜂窩網(wǎng)絡技術的，隨著蜂窩網(wǎng)絡本身的發(fā)展，例如4G到5G網(wǎng)絡的發(fā)展，C-V2X技術也在不斷進化。C-V2X中的LTE-V2X就是基于4G，而基于5G網(wǎng)絡的5G NR C-V2X也逐漸商業(yè)化落地鋪開。

　　5G NR C-V2X有以下特點：

　　具備基于OFDM的可拓展空中接口，可高效應對多樣化的頻譜、部署和服務

　　具有基于時隙的靈活框架，支持超可靠和低時延通信，前向兼容未來通信技術

　　運用先進的信道編碼，高效實現(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，實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸率和網(wǎng)絡覆蓋范

　　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

　　終端設備向下兼容LTE-V2X

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

　　V2X通信安全技術

　　與通信技術共生的是通信安全技術。幸運的是，移動通訊已經(jīng)發(fā)展多年，其移動通信安全技術也可以給V2X借鑒。信息安全是個系統(tǒng)工程，諸如IDS、IPsec、TLS等技術都可以應用于V2X。而關于數(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。

　　非對稱加密機制已經(jīng)相當成熟，簡單來說就是在這機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，兩者之間有內在的數(shù)學關系，實現(xiàn)了公鑰加密的信息只能用對應的私鑰來解密，而私鑰加密的信息只能用對應公鑰來解密。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等方式實現(xiàn)安全傳輸了。

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

　　那么在這個機制下，誰來生成這些成對的密鑰，誰又能保證這把聲稱是當前路口交通燈的公鑰是真的？這個問題是不是有點似曾相識？這不就是怎么證明我是我媽的女兒嗎？與現(xiàn)實生活類似，PKI機制下需要一個有公信力（和有資質）的機構來負責生成密鑰和管理身份證書等安全數(shù)據(jù)。這個機構就是CA，全稱Certificate Authority，證書頒發(fā)機構。在我國，由政府來擔任根CA這個角色?；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可以對接各個汽車制造商自己的云端和安全機構，又或者對接負責管理路側單元的有關部門。

　　圖8：V2X的PKI示意圖

　　CA作為公信力的象征，當然少不了相關的資質審查和規(guī)定。而車載單元和路側單元在運行加解密算法時也需要特定的硬件設計支持，以保證在相應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作為一項先進技術，優(yōu)點鮮明，但要讓其大規(guī)模量產(chǎn)鋪開，還是面臨不少挑戰(zhàn)。

　　路側建設

　　路側建設的速度目前明顯落后于車端開發(fā)的速度。而且路側建設一般由地方政府負責，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

　　V2X相關的許多技術仍然有很大的研發(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)絡擁塞控制機制和組網(wǎng)方式可以更高效地滿足V2X功能的同時降低成本。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計提出了新挑戰(zhàn)。

　　商業(yè)模型

　　一項功能要大規(guī)模鋪開，不能不談到錢。V2X怎么收費怎么賺錢仍然有很多商業(yè)想象空間，例如終端消費者是不是可以像手機話費充值一樣購買服務？地方政府又能不能像高速收費一樣收取路側建設成本？申請數(shù)字證書的時候要不要向CA交錢？ 標準化建設

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

　　當然，挑戰(zhàn)約等于機遇。這些難題和痛點也為我們指明了發(fā)力方向。那么看到這里的同學，你覺得V2X能大規(guī)模商用落地嗎？你是否愿意加入到V2X的建設隊伍中？

　　編輯：黃飛