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DSRC和C-V2X两种V2X技术,是竞争还是互补?

2023-12-28 08:56:33 Abhishek Jadhav 阅读:
车联网(V2X)技术使车辆与周围环境能够进行通信,因此成为实现自动驾驶汽车的关键。由于V2X系统的不同部分必须相互通信,以便汽车能够做出明智的决策,因此V2X需要依靠快速、安全的无线通信才能正常工作。

车联网(V2X)技术使车辆与周围环境能够进行通信,因此成为实现自动驾驶汽车的关键。由于V2X系统的不同部分必须相互通信,以便汽车能够做出明智的决策,因此V2X需要依靠快速、安全的无线通信才能正常工作。H5Eednc

V2X通信的主要目标是使车辆能够与其他车辆、交通基础设施和云资源无缝交互,从而增强出行安全。为了实现这一目标,V2X技术采用了两种主要的无线通信标准:专用短程通信(DSRC)和蜂窝V2X(C-V2X)。H5Eednc

V2X标准要做到有效,就必须能够承受其他通信标准的干扰,并且还要考虑互操作性。为了确保准确的数据传输,V2X需要一种即使车辆行驶很远距离也能不间断运行的通信系统(图1)。H5Eednc

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图1:使用先进通信标准连接V2X生态系统不同部分的车辆。(图片来源:恩智浦)H5Eednc

DSRC和C-V2X两种通信标准在集成安全功能和工作频率范围方面表现出相似之处。这两个标准均采用5.9GHz频段进行通信,并使用相同的消息集——SAE J2945和J2735。然而,DSRC是一项经过验证的技术,最初在丰田车型中采用。H5Eednc

V2X中复杂的连接和数据密集型工作负载需要高速无线网络。C-V2X基于长期演进(LTE)和现有的蜂窝基础设施,被视为一种潜在的颠覆性技术,它使车辆即使在路边的高密度区域也能访问高速网络。H5Eednc

随着我们朝着完全自动驾驶的方向迈进,V2X技术的实施与高级驾驶辅助系统(ADAS)相结合,已经给运输和物流行业带来了革命性的变化。随着V2X技术的不断扩展,交通运输行业已做好充分利用不断发展的连接系统的准备。H5Eednc

DSRC什么

DSRC是车辆和路边基础设施之间的通信标准,它使用IEEE 802.11p技术作为其底层物理和介质访问层。H5Eednc

它基于5.9GHz频段运行,通信范围可达1,000m,并配备集成的安全功能,从而确保可靠、安全的通信。该标准还利用到SAE J2735消息集,其中包括安全消息和紧急电子制动灯警告的标准化消息(2)。H5Eednc

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图2:车辆与交通基础设施通信。(图片来源:恩智浦)H5Eednc

尽管DSRC在包括美国和日本在内的全球各个地区得到了广泛采用和部署,但它仍然面临着一定的挑战。例如,在车辆较多的高密度场景下,车辆之间的通道争夺强度将显著增加。由于高传输冲突率和大通道访问延迟,这就会导致IEEE 802.11性能显著下降。H5Eednc

DSRC架构带来的挑战激发了人们对探索蜂窝技术促进高效、可靠的V2X通信潜力的好奇心。H5Eednc

C-V2X过渡

C-V2X可以处理高网络容量要求,并支持高带宽的数据密集型工作负载。它有两种传输模式:H5Eednc

  • 直接安全通信,可在5.9GHz等智能交通系统(ITS)频段中实现车辆对车辆(V2V)、车辆对基础设施(V2I)和车辆对行人(V2P)通信;
  • 在移动运营商许可的频谱中运行的网络通信,从而实现车辆到网络通信。

C-V2X技术融合了蜂窝网络和无线电基站的优势,可实现更好的安全服务和自动驾驶。根据3GPP版本,最新版本的C-V2X比以前的版本具有更高的吞吐量和更广泛的运营商支持。H5Eednc

为了解决DSRC面临的高车辆密度场景中的信道争用问题,C-V2X采用算法来检测可用资源,对它们进行组织并选择最不拥塞的资源进行传输。总体而言,C-V2X可以提供更高效的资源分配以及向前兼容的5G演进路径。H5Eednc

研究人员预测,在不久的将来,任何一种V2X技术都不会占据主导地位。相反,业界将利用DSRC和蜂窝网络技术的组合来实现高效通信(图3)。这种DSRC和蜂窝混合的架构,可能在车辆移动性方面面临某些挑战,例如垂直切换和网络选择问题。然而,为了缓解这些问题并提出用于全球部署的新架构,业界已经进行了广泛的研究。H5Eednc

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图3:采用DSRC和蜂窝混合架构的V2X通信。(图片来源:滑铁卢大学)H5Eednc

半导体产业作用

恩智浦半导体对LTE C-V2X第14版的部署表示怀疑。其观点是,5G V2X(下一步合理做法)距离实现还需要几年时间。恩智浦与日立合作开发了无线连接模块,包括面向日本汽车市场的基于DSRC的V2X灵活解决方案。H5Eednc

与恩智浦不同,高通对C-V2X连接标准充满信心。该公司的C-V2X 9150片上系统支持5G和其他ADAS传感器,包括C-V2X直接通信模式,可促进V2I、V2V和V2P交互的低延迟通信。据高通称,该芯片组在5.9GHz频段运行,与类似的雷达技术相比,可提供卓越的可靠性和性能。H5Eednc

阿尔卑斯阿尔派是一家总部位于东京的芯片制造商,它提供各种适合V2X通信的产品,特别关注支持广泛应用的UMCC1系列蜂窝V2X一体化通信模块。该器件专为中国市场开发,集成了3GPP Release 14——一种基于LTE的V2X服务通信系统。H5Eednc

除了这些科技公司之外,其他几家芯片制造商,如意法半导体、村田、移远和u-blox,也正在准备大规模生产芯片组和模块。H5Eednc

(原文刊登于EDN姊妹网站EE Times,参考链接:V2X Standards Must Prioritize Safety Above All,由Franklin Zhao编译。)H5Eednc

本文为《电子技术设计》2023年12月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里H5Eednc

责编:Franklin
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