聊一聊V2X,我眼中的V2X

有朋友留言让我写写V2X,我迟迟未动笔,一个重要的原因是,我觉得自己没法写的很专业,毕竟讨论这个话题的通常都是各行业大佬。作为一个在这个领域仅工作几年的年轻人,我自己对V2X没理解清楚的地方还有很多,所以不太敢写。不过本着科普大众的目的,我今天试着从行业、产品市场芯片企业等多方面对V2X做个简单的介绍,希望对大家有所帮助。特此申明:本篇文章不代表任何公司立场,纯属个人观点。另外受个人认知的局限,肯定有说的不对和不全面的地方,也欢迎大家指正交流。

1、V2X是什么? 

英文全称为Vehicle to Everything,就是车辆和万物互联,包括V2V(车车通信)、V2I(车和路边基础设施通信)、V2P(车和行人通信)、V2N(车和网通信)等。一个听起来有点高大上的名词,但是如果说车联网,大家都听的明白,只不过车联网这个词已经被用烂了,传统意义上的车联网通常单指V2N这一部分。现在还有所谓的车路协同、智能网联等时髦词汇,其实说的都差不多是同一个东西。

上图中的V2V、V2I、V2P用的是设备到设备的直连通信方式,V2N是设备连接基站,走的蜂窝网形式。V2X有什么用呢?在我看来最重要的一个用处是「安全」,当车能够实时的和周边其他车辆或者路侧设备交互信息时,就可以大大的提高安全性。比如在下面的这个场景,

山区盘山公路拐角处,司机是看不到对面有没有来车的,如果对向车不提前按喇叭,在拐角处还是比较危险的。我有一次坐大巴车出去玩,中途就几次差一点在这种路口发生碰撞事故。如果有了V2X,司机就可以提前知道对向有没有车过来,提前做好防范措施。具体又可以有两种实现方式,一种是V2V,对向的车辆装有车载通信设备,它会高频率的广播自己的位置、速度、航向等信息,自车接收后会判断是否和自己有碰撞风险,做出预警。另外一种方式是V2I,对向车辆如果没有通信设备,可借助道路侧的传感器(雷达、摄像头)来检测,然后将识别后的信息通过路边的通信设备发给车端,车辆再做判断预警。还有一次出门,车辆行驶在高速公路上,大雾、能见度非常低,突然遇到一辆侧翻在路中央的货车,差一点没反应过来就撞上了,那时我就想如果有V2X,就可以提前几百米发出预警,减少事故发生可能性。还有类似高速上临时施工区的提醒,对行车安全也非常有意义。除了刚才说的两种场景,还有很多安全相关的应用场景:

看到这里可能有朋友会问:车上装上传感器(摄像头、毫米波雷达、激光雷达),不就能识别出危险状况了吗?能这么问说明你已经深入思考了一步,但是你如果仔细看上述场景的话,这些传感器都没法比V2X更远距离、更提前的检测到潜在的冲突,因为会受到遮挡、天气、自身检测误差等影响,而V2X恰好可以对这些问题做到补充。有种说法,V2X也是起源于21世纪初发生在美国的一起特大交通事故,该交通事故是一辆卡车和一辆校车在十字路口相撞,导致车内的学生全部死亡。事故发生后美国国家运输安全委员会(National Transportation Safety Board)对事故进行了调查并提交了一份报告给美国公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,简称NHTSA)。报告中描述了事故发生经过,认为如果事故发生时车辆上有能与其他汽车进行通信的系统,那么该事故就能够被避免,并建议NHTSA开始进行V2V的授权工作,并希望汽车制造商们能够在所有新车上安装此系统。还有种说法是如果把无人驾驶汽车比喻为一个人的话,摄像头和雷达是眼睛,而V2X就是嘴巴和耳朵,不仅可以说(不断说出自己的位置、速度、航向等信息)还可以听(接收其他车辆的信息),这个说法我觉得还是很有道理的。人开车虽然主要靠眼睛,但是也会通过喇叭或者车灯来和其他车辆交互,从这个角度来说我觉得V2X还是很有用的。除了安全,V2X还有两大作用:「通行效率」「信息服务」。效率类应用包括车速引导、车内标牌等场景,信息服务包括汽车近场支付等。这两个有用吗?有用,但是我觉得都不如安全的重要性大。标准里定义了17个典型的V2X应用,

来源于:CSAE 53-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准(第一阶段)(团队/技术标准 (caicv.org.cn))

2、行业发展 

V2X和「汽车」「交通」「通信」三大行业密切相关,可以看作是一个新兴的交叉领域,国内最近几年呈现蓬勃发展的势头,一大原因和5G有关,5G是民族骄傲,但是迫切需要为它找到应用落脚点,而5G的三大应用场景eMBB(enhanced Mobile Broadband,增强型移动宽带)、mMTC(massive Machine Type Communications,海量机器类通信)、URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications,超可靠、低时延通信),其中的mMTC和URLLC都是为物联网服务的,而车联网是个超级大的、可以集中统管的垂直应用领域。什么?不是在说V2X吗,怎么扯上5G了?这又得唠叨一会,经常有人闹不明白。最初国外V2X用的是一种叫做802.11p的技术,它是在802.11a也就是WIFI基础上改进的一种技术,通信方面的具体差异咱就不说了,因为我没法说的很清楚,但是比较容易理解的是,WIFI显然是没法直接用在车车通信上的,因为连接的过程需要花费很长时间,这对车辆安全应用显然是无法接受的,因为WIFI还没连接上,车辆搞不好就撞到一起了。所以802.11p主要是减少了通信时间、提高了通信准确率。国外有802.11p,通常也叫DSRC,国内出了一个LTE-V,此标准是以大唐电信和华为为代表提出来的,对应在3GPP标准组织下。LTE-V里包含两种通信方式,一种是直连通信,不依赖于基站,一般叫PC5(ProSe Communication 5)接口,一种是蜂窝通信,需要基站参与,一般叫Uu(U表示用户网络接口:User to Network interface,u表示通用:Universal)口。

国内V2X走的是C-V2X(Celluar V2X)这条路线,LTE-V也在不断演进,后面会升级到5G-V2X或者NR-V2X,变化是速率很快、延迟更低。再加上5G的蜂窝通信,这时V2X就和5G有关联了。V2X在国内目前依旧处于示范阶段,只不过规模越来越大,从早先几年的封闭测试区、示范开放道路,到现在的城市先导区建设。最近也有部分车企在新发布的车型里前装了V2X,包括上汽通用2021款别克GL8 Avenir艾维亚(可选装V2X智能交通技术,售价10,000元),红旗品牌全尺寸智慧纯电SUV红旗E-HS9(搭载了移远的C-V2X模组AG15和LTE模组AG35)等。车企前装V2X对这个行业是个好事情。当然还有相当多的问题在探讨中,包括路侧设备由谁来建设、谁来运营、如何盈利?普通消费者是否有意愿后装车载设备(真正能带来哪些价值)?等等..

3、芯片、模组、设备、企业

现有芯片包括只支持LTE-V的,同时支持LTE-V和4G 蜂窝通信的,以及同时支持LTE-V和5G蜂窝通信的这三种,模组也是同样的情况。注意虽然5G芯片、模组及手机早就有了,但是5G-V2X芯片目前还没有。目前能做LTE-V芯片的企业不多,就华为、高通、大唐、Autotalks这几家。同时做LTE-V+蜂窝通信二合一芯片的目前只有华为和高通。模组方面,华为和大唐是自己做,高通的模组商比较多,有移远、高新兴、SIMCOM等,用的最多的是移远,Autotalks模组商有村田等。国内做OBU、RSU设备的企业主要有4大类, 第一类是传统的通信行业企业,华为和大唐,他们是既做芯片、又做模组、还做设备的公司;第二类是传统的交通行业企业,包括华录易云、金溢、万集、千方、高新兴等公司;第三类是传统的汽车行业企业,包括均胜、东软等公司;第四类是创业公司,包括星云互联、华励智行、CIDI等公司。国外有Codha Wireless、Savari公司。各公司营收目前主要还都是靠拿示范项目,谁能在未来商用时代占领市场还得需要时间验证。看起来这么有前景的行业,自然少不了BAT的参与,这里面发力最猛的当属百度,阿里和腾讯也有不同程度的参与。产品方面,RSU(Road Side Unit)用在户外,24h不间断工作,在我看来设备的稳定可靠工作是关键。RSU通常挂在路杆上,和OBU之间的通讯距离在空旷情况下可以达到1km以上。

OBU(On Board Unit)用在车内,是否达到车规级要求和低成本是关键,另外前装和后装考虑的点也有所不同。现在各家做的基本上都长这样:

两者的内部架构通常如下:

主控处理器绝大部分用的都是NXP的I.MX系列,其中LTE-V模块和4G模块是分立的两个模块或者一个模块。除了OBU、RSU本身,和V2X相关的还包括车端应用提醒(声音、画面)、路端的边缘计算、感知,云端的云控平台等。在我看来只有V2X能真正的为用户带去价值,得到用户的真正认可,才能够真正的落地,这个价值还需要不断的探索。由于篇幅所限,各个方面写的都不是很深入,后续再深入展开,感兴趣的可以保持关注。欢迎关注我们,

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