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车路协同技术路线之争:谁是胜利者?

对基于ETC的车路协同和C-V2X两种技术的路线抉择,让众多行业人如鲠在喉。本文将尝试从应用角度对两种技术的差异性进行探讨,欢迎各位专家批评指正。

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所谓车路协同,是采用先进的无线通信技术和新一代互联网技术,实现车与车、车与人、车与路的动态实时互联互通,在动态采集与融合的基础上辅助进行决策,充分实现人、车、路、环境的有效协同。

其中,感知、通信(交互)、决策是车路协同中非常重要的三个因素。在通信方式上,前几日赛文交通网发布的《ETC vs V2X,到底谁在装睡?》引发了业内的广泛讨论,对基于ETC的车路协同和C-V2X两种技术的路线抉择,让众多行业人如鲠在喉。

本文将尝试从应用角度对两种技术的差异性进行探讨,欢迎各位专家批评指正。 

01

DSRC与C-V2X路径之争

从全球范围看,车路协同(或车联网)的通信方式主要分为DSRC和C-V2X两种技术路线。

在2020年底,美国将原本划分给DSRC(专用短程通信)独享的5.9 GHz频段(5.850-5.925GHz)分别划拨给WiFi和C-V2X使用。由于本质上DSRC也是基于WIFI的技术,因此此举并不意味着美国对DSRC的完全放弃,而是兼顾两种技术的发展。(美国DSRC标准由IEEE基于WIFI制定,IEEE 802.11p定义了汽车相关的“专用短程通信”物理标准)

但网络上很多媒体将这项举动解读为美国对DSRC技术的放弃,未免有失偏颇。

以车路协同中的车端为例,汽车依靠DSRC技术与RSU进行通讯,可以类比为在局域网用手机连接WIFI,而车端与支持C-V2X的RSU在蜂窝网络下进行通讯,更像是在广域网用手机流量上网。(中国的ETC技术标准是GB/T 20851《电子收费专用短程通信》,国内DSRC主要指ETC应用)

C-V2X除了Uu接口(蜂窝通信接口)的连接方式,还有PC5接口(直连通信接口),C-V2X在没有蜂窝网络时也能正常工作。

当支持C-V2X的终端设备处于蜂窝网络覆盖内时,可借助Uu接口通讯,在没有移动网络覆盖时,便可用PC5接口进行通讯。通过组合Uu接口与PC5接口,C-V2X形成了有效的冗余设计来确保通信的可靠性。

基于 802.11p 的DSRC和C-V2X均在 5.9 GHz 频谱上运行,二者都能在没有蜂窝网络或网络运营商的情形下正常运作。

目前,DSRC产业化在美国未能取得成功,主要是因为其更为强调V2V(车与车)之间的联系,美国的单车智能技术虽然发达,但如果车端的OBU没有达到一定渗透率,自动驾驶便很难达到预期的效果。

然而在中国,现阶段在路侧已经布设了广泛的ETC设施(我国ETC虽也称为DSRC,但通信技术原理用的是RFID),充分利用现有设备,对其进行适当升级改造,便可实现 I2V(路侧设施与车)的信息交互(车端具有OBU的前提下),中美两国的客观情况存在着显著不同。 

02

在现在与未来中寻找平衡

车路协同大规模先导试验和测试场地砸钱的阶段即将结束,但以DSRC和C-V2X分别为代表的车路协同,在技术上、标准上和应用上仍有着诸多不同,在具体场景的真实效果和体验,将对通信技术的发展走向产生重要影响。

在技术上,C-V2X基于蜂窝网络,具有低延时、网络覆盖广、可迭代升级等优势,C-V2X 可支持更远的通信距离、更好的非视距通信性能、更低的误包率、更高的容量以及更佳的拥塞控制。

2018年福特发布了与大唐、高通联合测试的结果,DSRC与LTE-V2X(可简单理解为基于4G的C-V2X)在实际道路上的测试数据显示,在相同环境下,测试的通信距离在400米到1200米间,LTE-V2X系统的误码率低于DSRC系统,且LTE-V2X的通信性能在可靠性和稳定性上也优于DSRC。

在标准上,车联网LTE-V2X与DSRC都是国际标准,DSRC主要由欧美企业参与制定和应用,而LTE-V2X则是由中国企业牵头为主。相对而言,应用C-V2X对于中国来讲则更容易避免在技术上被卡脖子。

不过另一方面,5G-V2X(包括NR-V2X和URLLC)标准尚未制定完成,从标准落地到大规模商用还有较长的距离,短期内难以看到成效也是客观存在的事实。

在应用上,截至3月底,根据交通部路网中心的数据显示,国内的ETC门架有2.66万套,ETC车道6.75万条,RSU天线等外场设备超过25万套。车端ETC用户达2.26亿,已经具备了相对广泛的用户基础。

对于路侧而言,政府前两年大力推广ETC,投入了大量沉没成本。只需对RSU进行简单改装,便可为ETC-X提供充足的路侧设施。当然,对车端安装一定数量规模的OBU和T-Box也是一笔不菲的开支,这些费用由谁买单尚未形成共识。

基于ETC-X的车路协同,聚焦的是道路基础设施和车辆之间信息交互的能力(I2V),同时还可接收并应用车辆传给路侧的信息,但整体功能相对有限。

眼下C-V2X更多的试验场景还是先导区和测试场,从长远看,虽然C-V2X技术可复用蜂窝网的基础设施,但前期修建基于C-V2X技术的高速,对比升级ETC而言,投入的资金仍旧更为巨大。

不过,基于C-V2X车路协同的应用场景更为多元,且对于自动驾驶具有更高的商用价值。C-V2X具备向5G演进的能力,可借助5G的低延时、高可靠性、高速率、大容量等特点,有效帮助车辆之间进行位置、时间、速度、驾驶方向和驾驶意图的交流,还可应用在道路环境感知、远程驾驶、编队驾驶等诸多方面。

C-V2X 的直接通信支持V2V(车对车),V2I(车对基础设施)以及V2P( 车对人)的连接。而V2N(汽车到网络)技术则已从远程信息服务,发展成为当下的信息娱乐服务、针对自动驾驶的远程操作应用,而且可以在网络中进行大数据分析。

简而言之,以DSRC为代表的车路协同代表现在,投入相对较少且短期内就能见到效果;而以C-V2X代表的车路协同则投资更高,虽有不确定性但却拥有着更为广阔的发展前景。 

03

技术和需求,先有鸡还是先有蛋?

前几日吴凌云老师在文章中提到“很多时候不是需求创造技术,而是技术拉动了需求”,这确实是有案例支撑的,在通讯领域表现的尤为明显。

诺基亚作为功能机时代的绝对霸主,在十几年前,如果有人说诺基亚短时间内会在手机圈销声匿迹,那么多数人会认为他脑子不正常。

在功能机时代,消费者基本认为诺基亚手机已经足够优秀,并没有太多的使用需求。但当苹果创新的引入新系统、新的交互方式之后,整个手机行业便发生了翻天覆地的变化。直接促进了移动互联网的发展,先后衍生出电商、快递、外卖、共享单车、移动支付等一系列的新需求。

另一方面,交通运输部路网监测与应急处置中心副主任王刚表示,“智能交通是在基础设施不变的前提下通过应用现代技术提升安全和效率。”笔者对此的理解是,技术终究要为现实需求服务。

关于智慧高速,王刚提出了“路网承载力倍增”和“(准)全天候通行”的概念,要充分考虑如何发挥既有设备的价值,不能什么都上新技术,智慧高速建设应因地制宜,在重点路段首先实施,优先解决重点问题,提高路段运营能力,提升服务水平。

王刚表示,如果在现有基础设施量不变的情况下,路网能承载一倍以上的交通量,安全问题能降低一半,应急抢险包括救援能缩短一半时间,养护能更精细化管控,缩短一半的周期、降低一半的成本,做好几个倍增之后,就距离智慧公路的目标越来越近了。

智慧高速能让效率提升,安全事故降低,服务水平提高,除此之外业主对高速的盈利能力同样十分关注。依靠基于ETC-X的车路协同有助于实现准全天候通行,在出行安全的前提下增加路方的收入,有利于调动路方投资智慧高速的积极性。

吴凌云老师和王刚副主任的观点各有各的道理,因为技术和需求之间本就是“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题,二者相互影响,不宜分开对待。

然而,无论C-V2X还是DSRC,对于金溢、万集、千方等企业而言,在车路协同技术路径尚未明确之前,同时维持DSRC和C-V2X两条产品线的费用着实十分高昂。

尽管投资巨大,但是企业又不能放弃任何可能的机会,对于缺失另一种技术路线导致错过车路协同大规模应用的风口,后果谁都承担不起。 

04

写在最后

可以预见的是,在十四五期间,车路协同到底具体走C-V2X路线还是ETC-X,仍旧很难明确下来,大概率是两种方式共同发展。

以时下备受关注的1号高速(京沪高速)的车路协同示范项目为例,由交通运输部路网监测与应急处置中心、中国信息通信研究院、山东高速集团、华为、货车之家、千方科技等组成的联合体中标,项目将以建立车路协同的基础设施环境为目标,实现G2京沪高速主要路段全覆盖。据赛文了解,1号高速会在不同路段分别融入C-V2X和ETC-X技术,待建成之后,对于两种技术的真实落地效果,相信时间和实践会给出答案。

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