谈车联网之前,先聊聊V2X技术
车合作,在因哥尔斯塔特高速公路的测试场域上进行LTE-V技术实证。德国电信将在LTE基地台上设置华为供应的LTE-V硬件,Toyota及Audi车载LTE-V装置同样由华为提供。中国政府也看好LTE应用于车联网环境中,由中国信息通信研究院主导成立LTE-V核心工作组,在中国通讯标准化协会与3GPP架构下推动LTE-V的标准化与商业化发展。
在3GPP架构下,与V2X相关技术标准包含多媒体广播群播(Multimedia Broadcast Multicast Service,MBMS)与LTE Direct通讯。利用MBMS技术可同时对大量装置广播如公共警示等紧急讯息,LTE Direct通讯部分,3GPP于2011年展开相关研究,并正式将其纳入Release 12的标准制定,LTE Direct可自动搜寻邻近上千台装置,能够让处于LTE讯号覆盖范围内外之车辆、路侧装置等在不透过基地台情形下相互沟通(图2)。
图2 LTE-V可以再细分为LTE-V Cell(集中式)与LTE-V-Direct(分布式)两种不同通讯模式。前者需由基地台提供服务,后者则类似DSRC,可实现直接联机。
3GPP于TS 22.185文件中描述LTE-V应用情境与传输要求,LTE-V应用情境包含LTE网络范围内及范围外的V2V、车对基础建设/网络(V2I/N)及车对行人(V2P)等。传输部分须达到支持最大相对速度280km/h、绝对速度160km/h的高速移动,以及V2V环境下延迟速度低于100ms等要求。
LTE-V的实际运作可分为LTE覆盖范围外的V2X通讯,单一营运商透过基地台管理的V2X通讯以及多营运商透过基地台管理的V2X通讯等。3GPP认为,在多营运商提供V2X服务的情境下,讯息传递有三种情形需被考虑:
第一,特定区域内仅有一家营运商有基地台,该营运商与其他营运商分享基地台提供包含V2X等多种服务;
第二,特定区域内仅有一家营运商拥有V2X频段,该营运商分享基地台给其他营运商限定提供V2X服务;
第三,特定区域内有2家营运商都拥有基地台,V2X服务器分配V2X讯息给2家营运商的网络。终端应能够接收不同营运商之V2X讯息,避免漏接重要信息。
DSRC、LTE标准对比
在标准进程与导入方面,DSRC发展较成熟,美国、欧洲等国家已提出相关标准规格,LTE-V目前已在3GPP进入标准制定流程,但至少需到2017年Release 14中才会完成,在布建上DSRC由于需要安装新的路侧设备,将增加导入成本与时间,LTE-V则能够整合既有的基地台装置,不需要大量布建新基础建设,可缩短导入时间,两者之间互有优势。
DSRC关键指标:支持车速 200km/h,反应时间 100ms,数据传输速率平均 12Mbps(最大27Mbps),传输范围 1km。根据美国交通运输部的报告,违反交通信号灯指示的时延要求是小于100ms;车辆防碰撞指示的时延要求是小于20ms。
LTE-V-Cell 关键指标:传输带宽最高可扩展至100MHz,峰值速率上行500Mbps,下行1Gbps,时延用户面时延≤10ms,控制面时延≤50ms,支持车速 500km/h,覆盖范围与 LTE 范围类似。LTE-V-Direct 目前还没有详细的技术指标,据悉 LTE-D 具备能寻找 500 公尺内数以千计装臵以及服务的能力,因此能让两个以上最接近的 LTE-D 装臵在网内通讯。
表:LTE-V 与 DSRC 优劣势对比
总结
车间与车路间通讯技术可协助提升车辆安全,也是未来自动驾驶车辆的关键技术之一,DSRC与LTE-V都利用车载装置间以及车辆与路侧装置间进行信息交换,达到实时信息传递,提供驾驶者判断或车辆自动控制,两者在技术上都必须达到一定传输要求来实现车辆安全应用。
目前 DSRC 产业链更为成熟,但 LTE-V/5G 可能后来居上,总体来看政府政策影响极大。智能驾驶和智能交通融合将催生 V2X 的巨大市场,正如 NB-IOT 在物联网低频低速率数据场景下的应用,我们中长期看好 LTE-V/5G 在车联网 V2X 领域的发展潜力。
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