C-V2X技术发展加速，3GPP图谋定义无人驾驶的5G之道

3GPP 制定了无人驾驶汽车的解决方案

汽车行业正在经历前所未有的转型，自动驾驶的竞争越来越激烈。基于移动蜂窝技术的 C-V2X(Celular-V2X)将是未来安全的无人驾驶车辆的关键推动力之一，该技术将使车辆之间，以及包括与行人，道路基础设施和云端之间能够相互“倾听”“交谈”。通过估计其它车辆传感器的数据来补充其非视距(non-line-of-sight)的能力，直接的C-V2X通信通过传送位置，速度，方向甚至意图等信息来提供更高级别的可预测性和预测的确定性。

车载到一切(V2X)的通信和解决方案能够使得车辆与人(V2P：Vehicle-to-Pedestrian)之间的信息交换，例如用于警报骑自行车的人和行人;用于防撞的车辆到车辆通信(V2V：Vehicle-to-vehicle)，用于定时和优先级的设备的与路边的基础设施(V2I：Vehicle-to-Infrastructure)之间的通信，以及用于提供实时交通导航路况信息和其他云旅行服务信息的车辆到网络(V2N：Device-to-network)之间的通信等等。 V2X的目标是改善道路安全，提高交通效率，减少对环境的影响，并提供额外的乘客信息服务。

C-V2X正在获得汽车和电信领导者的强力支持，具有广泛的生态系统。为了加速采用，高通在推动3GPP Release 14中关于V2X的规范中发挥了关键作用，并于2017年参与了多项试验测试，例如近日高通和LG携手合作，推动测试和采用5G和C-V2X的车辆通信，高通和LG预计将在2018年上半年通过试用展示这些下一代无线技术。除了增强安全性，C-V2X Rel-14具有向更强大的未来版本的演进路径，新版本的协议将对Rel -14具有互补性，并增加新功能，同时保持向后兼容， C-V2X未来的版本将采用5G NR功能，为高级应用厂家和无人驾驶提供高吞吐量，宽带载波支持，超低延迟和高可靠性。

高通支持C-V2X的芯片解决方案

近日美国交通运输部(DOT：Department of Transportation )为互连汽车技术(互连X，V2I，V2P，ITS)和移动服务提供了6,000万美元以支持开发部署大型和先进的交通技术的示范站点，以提高安全性，效率，系统性能和基础设施投资回报。

美国交通部(USDOT：U.S. Department of Transportation)对2004年至2008年的事故数据的广泛分析得出结论：完全实现的V2X系统可以解决所发生的450万次碰撞事故(参见：https://www.its.dot.gov/cv_basics/pdf/Readiness-of-V2V-Technology-for-Application-812014.pdf)。预计USDOT将要求在2019年年底及以后制造的车辆要部署专用短距离通信(DSRC：dedicated short range communication)设备，以支持V2V和V2I通信。美国DSRC解决方案已经经过十多年的汽车生态系统运营商的广泛测试，它采用5.9 GHz的专用频谱。

然而，DSRC面临着几个技术挑战：

首先该系统依赖于目前尚未部署的路边单元(RSUs：road side units)。

其次，由于系统的异步性质，导致该标准在物理层有几处低效率产生，导致性能降低，如覆盖范围范围。

最后从长远来看，在范围，鲁棒性和可靠性方面，该标准没有演进路径(或者没有IEEE 802.11标准活动)来实现DSRC物理层/ MAC层的改进。

DSRC需要连接到基础设施和部署RSU

幸运的是，DSRC并不是V2X通信的唯一解决方案。 LTE和第五代(5G)蜂窝系统不仅具有支持现有DSRC应用的潜力，而且还具有满足所需要的低延迟，高可靠性或者高带宽等更具挑战性和未来感的应用场景。此外蜂窝V2X还可以补充DSRC通信以增强V2X的通信功能。

移动运营商有潜力为整个V2X解决方案提供额外的价值。蜂窝网络已覆盖世界各地，包括农村村道和省级高速公路。这些网络可用于RSU(road side unit)激活和去激活列表以及RSU的回程通信。此外，LTE网络可以将V2X的覆盖范围从DSRC可实现的300米扩展到几公里或者更远。这种扩大的覆盖范围可以提前通知事故，道路状况和交通拥堵来使司机受益。

二十多年来，汽车制造商一直在研究防碰撞技术。通用汽车公司于2014年9月宣布，凯迪拉克将在2017年推出采用V2V通信技术的CTS轿车。全球已经有几家汽车制造商正在与移动运营商和技术提供商联合开展V2X试验。

另外鉴于LTE向5G演进，显而易见的是连接到蜂窝网络的车辆将能够享受的优异的V2X功能。作采用新的远距离传感器，蜂窝V2X通信可以帮助实现新一代的自动驾驶技术。蜂窝网络在农村，城市和郊区的广泛覆盖意味着V2X服务具有巨大的有待开发的市场空间。通过实现更安全的交通和更愉快的旅行体验来直接使每个司机和每个乘客受益。

总之，V2X通信是未来汽车的关键组成部分。因此，移动蜂窝生态系统的利益相关者应尽早评估互连汽车的容量和覆盖需求。移动蜂窝和汽车行业之间的合作对于实现一流的互连汽车解决方案至关重要。

为了说明V2X应用的多样性和潜力，3GPP针对V2X系统(版本14，3GPP TS 22.1853)推出服务需求的一些具体用例做了说明(参见：https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=2989)，而对于对于增强型V2X的工作，在3GPP TR 22.886.4中列举出了这些额外的更具挑战性的应用，这些应用被视为推导Release 15版及更高版本协议的服务需求的基础(参见：https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3108);

LTE在V2X解决方案中的作用

基于LTE的V2X服务

第一代LTE V2X可以提供与其他V2X解决方案相同的应用 - 同样的外观和感受，最重要的区别在于LTE V2X能够提供更好的无线接入技术。凭借更好的性能，LTE V2X解决方案可以扩大目前设想的V2X安全性，移动性和环境应用的广度和有效性。

为了实现这种一致的外观，LTE V2X解决方案应该重新使用消息集和V2X设计的许多板载性能标准。此外，LTE V2X可以使用IEEE 1609.2安全服务框架以及支持与新车辆的信任，匿名安全消息交换的公共(PKI)系统。这种适应和采用将利用智能交通系统标准社区的成就和共识，并提供近20年来所设想的转型低延迟应用。

这种重用DSRC的应用和安全服务标准对LTE V2X是有意义的，可以实现多赢的局面：公路运营商的交通管理系统能够实现具有成本效益的LTE V2X解决方案方案，而移动运营商提供了替代方案。 移动运营商可以通过网络设备为道路运营商提供服务，还可以为商业旅客提供信息或其他V2N服务的个人用户收费来实现蜂窝频谱的价值。 最终消费者驱动应用实现价值，他们可以hiode获得重要的，高质量的旅行路线和安全等关键信息。

基于LTE的V2X解决方案能够解决新的挑战

交通运输的未来将是智能化，永远互连的车辆，相互配合的运输基础设施，提供更安全，更愉快的旅行体验。

LTE可以以DSRC的补充方式解决低延迟，高可靠性的V2X用例。这可能包括将DSRC应用卸载到LTE。例如，基于LTE的V2V通信可以实现ADAS的部署。

基于LTE的V2X通信可以支持需要更长范围或更高消息吞吐量的各种用例。这些是由于基于LTE的V2V通信的物理层方面的优点来实现的：基于LTE的V2V由于采用频分复用(FDM)和更长的传输时间(1毫秒)从而实现了显著的链路预算增益。可以采用混合自动重传请求(HARQ：Hybrid automatic repeat request)重传来实现更高的链路预算。基于LTE的V2V还使用turbo编码和单载波FDM，这两者都进一步增加了链路预算收益。在系统层面，基于LTE的V2V通过将无线电资源的感测与半持续传输相结合来利用V2V业务的周期性。这种方法没有像DSRC那样的载波感知开销，并且由于使用了相对阈值(而不是DSRC的固定开销)，因此可以导致无线电资源可以更好在空间上重用。这导致与DSRC相比能够实现具有优异性能的系统。

作为3GPP的Release 14 版协议所解决的低延迟本地通信的一些关键性能参数是：

车辆速度高达160公里/小时，相对速度为280公里/小时

让驾驶员有足够的响应时间(例如4秒)

在两个用户设备(UE)之间的定期广播消息的消息大小其有效载荷为50-300字节，事件触发的消息最多为1200字节(不包括与安全性相关的消息组件)

两个UE之间的消息传输的最大延迟是100毫秒，通过网络服务器的消息传递的最大延迟为1000毫秒

在随后的发行版本中，预计对延迟，范围，速度，可靠性，位置精度和消息有效载荷的更严格要求将会随之而来，以支持更高级的应用场景。例如，基于5G的V2X系统预计将提供5 ms或更短的车辆之间的端到端延迟，并在短到中等范围(80到200米)内提供超过99%的数据包传输可靠性。

用于LTE和5G的3GPP中定义的基于蜂窝的V2X系统旨在重用已经由汽车社区(例如由SAE International)所规定的服务和应用层。它还重用现有的安全和传输层协议，如ISO，ETSI-ITS和IEEE(1609标准系列)等其他标准开发组织所定义的标准协议。

3GPP基于5G的V2X的研究已经开始了。

V2X应用场景的种类(图片来源3GPP)

移动运营商为V2X增加价值

移动运营商可以利用现有的蜂窝基础设施来促进V2X技术的高效部署。他们也有机会在短期内为V2X以下四个方面来增加价值：

1.道路运营商的连接/平台：移动运营商可以为公路运营商提供连接和RSU管理

2.证书和证书吊销列表的分发：考虑到蜂窝网络已经覆盖全球，eNB可以以成本效益和及时的方式替代RSU来分发证书和证书撤销列表

3.范围扩展：根据设计，DSRC仅提供短距离通信：约300米。 LTE将V2X解决方案扩展到几公里，使他们能够通知更多司机关于重大事件，如事故

4. RSU回程：LTE可以在铜或光纤成本昂贵，效率低下或者根本没有的地方来为RSU提供回程

本图说明了蜂窝生态系统如何支持和实现V2X服务的(图片来源3GPP)

在V2X中使用LTE广播承载以及D2D广播通信

结语和展望

凭借强大的5G演进路线，C-V2X技术是安全意识和自主驾驶解决方案的关键。 C-V2X与其他高级驾驶辅助系统(ADAS)传感器(如摄像机，雷达和LIDAR)相辅相成，即使在非视距(NLOS)情况下也能提供有关车辆周围环境的信息。除了允许360度NLOS之外，C-V2X还旨在通过使用5.9GHz ITS频段中的直接通信，以及与其他车辆，基础设施和行人设备和网络设备来检测和交换信息，同时能够与使用商业蜂窝频段的云服务进行通信，从而增强情境意识。与现有技术相比，C-V2X旨在提供增强的V2X直接通信范围，可靠性，延迟性和卓越的NLOS性能。该技术得到基于3GPP Release 14规范的广泛生态系统的支持，并且预计将在今年晚些时候开始实施。

C-V2X演进至5G为自主车辆提供更多的无线通信功能，支持高级使用案例，例如使用车辆之间的高吞吐量传感器数据，实现地图共享，透视功能，以及将摄像机信息从一辆车传导另一辆车上，以及宽带精确测距，同时保持与3GPP 14 C-V2X的向后兼容性。5G拥有支持千兆速度的能力，具有超可靠低延迟通信和大量节点的关键任务服务，5G将为未来实现始终连接的无人驾驶汽车提供统一的连接平台。

让我们期待吧!