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车载通信的频谱和协议:独立还是共享?

时间:2018-09-03 作者:Brian Dipert 阅读:
汽车也有资格作为“兼容的通信设备”,因此对于将它们互联起来的无线网络,也能起到增强帮助。想象一下,假如车辆可以告诉其周围的其他车辆,它们因刚刚发生的事故(它们自己或其附近的车辆)而受到耽误,并且可以告知其他车辆应相应地绕过堵塞路线,这样会带来多么大的好处。又或者,对于完全自动驾驶的车辆,能够完全消除掉交通信号灯,将有利于车辆间通信,从而能够让来自各个方向的所有车辆安全、平稳地通过交叉路口。

每当我写汽车制造商正在推行智能汽车的文章时,梅特卡夫定律就浮现在我的脑海里。这个定律最初由George Gilder在25年前提出,后来由Bob Metcalfe在联合创始以太网时发展得来(也是以他的名字来命名),维基百科对这个定律定义如下:d05ednc

电信网络的效应(编者注:即能力)与系统连接用户数的平方(n2)成正比。d05ednc

现摘抄与此文密切相关的维基百科条目以进一步说明:d05ednc

Metcalfe定律最初出现在1980年,不是按用户数,而是按“兼容的通信设备”(例如传真机和电话等)来算。只是在后来互联网全球化的时候,这个定律才延伸到用户和网络,因为它的初衷是描述以太网的购买和连接数。该定律也与经济和商业管理密切相关,尤其是对于那些希望相互合并的竞争公司。d05ednc

我认为,汽车也有资格作为“兼容的通信设备”,因此对于将它们互联起来的无线网络,也能起到增强帮助。想象一下,假如车辆可以告诉其周围的其他车辆,它们因刚刚发生的事故(它们自己或其附近的车辆)而受到耽误,并且可以告知其他车辆应相应地绕过堵塞路线,这样会带来多么大的好处。又或者,对于完全自动驾驶的车辆,能够完全消除掉交通信号灯,将有利于车辆间通信,从而能够让来自各个方向的所有车辆安全、平稳地通过交叉路口。我相信你可以想象出很多其他的应用场景。d05ednc

不可否认,这些功能至少在某种程度上,可以通过安装在交叉路口的摄像头(很可能哪里都有安装了)来实现。但我认为,当源数据来自受影响的车辆本身时,数据会更准确,而且可以更快地被感知和传播。当然,数据不会仅发送给其他车辆,正如维基百科条目“Vehicle-to-everything (V2X)”中所描述的:d05ednc

车联网(V2X)通信是指将信息从车辆传递到可能影响该车的任何实体,反之亦然。它是一种车载通信系统,包含一些更具体的通信类型,比如V2I(车对基础设施)、V2V(车对车)、V2P(车对行人)、V2D(车对设备)和V2G(车对电网)等等通信。V2X的主要动因是安全和节能。V2X普及的主要障碍是法律问题,以及除非几乎所有车辆都采用它,否则其效力有限。d05ednc

就个人而言,我会在主要障碍列表中添加“隐私”这一项,因为V2X传输的数据可能包含这些信息,比如你在哪里,去过哪里(以及何时),以及你驾驶有多快等。然而,我对今天基于GPS和OBD-II的远程信息处理设备的普及感到困惑不解,例如Progressive的Snapshot和其他保险提供商的同类产品。很遗憾,也许我低估了消费者为了得到保险折扣及其他益处而牺牲隐私的意愿。d05ednc

除了隐私之外,如果你相信我所言,无线联网汽车以及更广泛的互联网具有价值,那么下一个明显的问题就是如何实现这样的网络:应该采用什么样的协议,它应该占用多大的谱带?直到最近,这些问题的答案似乎才得以解决。早在90年代末,美国FCC(联邦通信委员会)就在5.9GHz ISM(工业、科学和医疗)频段为ITS(智能交通系统)应用分配了75MHz的频谱。d05ednc

这种方法——特别是美国的专用短距离通信(DSRC)(而在欧洲,正在研究在5.9GHz频段内分配30MHz频谱的类似方式)——已经跟用于军事、卫星和业余无线电业务的频谱相互重叠,再加上早已人所共知的5.8GHz Wi-Fi,整个就是一团乱麻。这种方法在概念上类似于点对点(ad hoc)Wi-Fi,不需要集中的类路由基础设施,而且车辆和其他节点(车辆、路边的发射器和接收器等)之间的连接建立(随后拆除),都是根据就近和功能需求而即时进行的。d05ednc

然而,正如大部分EDN读者已经清楚知道的那样,近年来蜂窝数据网络越来越受到关注。除了主要用于智能手机、连接蜂窝网络的平板电脑和其他移动设备外,这类网络还为所谓的“固定宽带”计划......以及包括车辆(在这里我指的是车辆本身,而不是那些坐在车里使用智能手机的乘客)在内的其他移动平台提供服务。4G LTE和即将推出的5G网络的定制版本,被设计为可以针对各种应用而支持带宽、延迟、范围、房屋穿透、成本、功耗等特性的特定组合。出于ITS的目的,它们被称为C-V2X(蜂窝车联网)计划。d05ednc

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图:C-V2X计划。来源:Qualcommd05ednc

谁将赢得这场技术拉锯战?目前尚不得而知,而且“谁都不会赢”也是一种可能结果(虽然“共赢”也有可能,但恕我直言,从成本、复杂性和其他问题的角度来看,这是不大可能的)。DSRC可以说具有先发优势,其初期部署已经开始,一些汽车制造商以及他们的芯片、子系统、软件和服务合作伙伴也已经进行了大量投资。这些投资是对奥巴马政府时期有关DSRC部署任务的反应,以确保及时提供大量支持性设备。然而,最近,特朗普政府已经为这一发展势头泼了冷水。C-V2X支持者Qualcomm(毫不奇怪)及其主要合作伙伴(原DSRC倡导者)福特公司,计划今年夏天在科罗拉多州丹佛市进行C-V2X“上路”的初步测试。d05ednc

事实上,至少有一位市场分析师最近声称,自动驾驶汽车的智能化程度越来越高,这使任何类型的ITS变得多余。d05ednc

虽然我个人没有那样偏激,但我同意Lux Research的Mark Bünger的观点,即随着单独的网络节点(在这种特殊情况下指的是车辆)变得更加智能,它们需要交换的数据量(即带宽)可能会减少,而且主动提供数据及响应来自其他节点的请求所需的快速性(即延迟)也没有那么高要求了。此外,也不能忽视采用已经广泛使用的技术(即蜂窝数据服务)相对于专有替代方案来构建网络在理论上的优势。d05ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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