V2X這個詞相信工作在汽車行業的同學們都見過，但具體什么是V2X呢？它又有什么內涵呢？它靠譜嗎？它用到了什么技術呢？它有什么痛點？它有前途嗎？下面我們一起來看看。

　　什么是V2X？

　　V2X是Vehicle to Everything的縮寫，2用的英語諧音，而X則指代任意東西，即everything。中文翻譯時，可以稱為車聯萬物。V2X本質上是一個車輛通信系統，支持從車輛到交通系統中可能影響車輛移動的信息傳輸。V2X技術的主要目的是提高道路安全性和交通效率。

　　我們經常還會看到“車聯網”和“車路協同”等名稱，那它們就是V2X嗎？準確來說，它們是V2X包含的應用場景。而業界公認的V2X四大應用場景分別是：

　　V2V （Vehicle-to-Vehicle）：車輛與車輛互聯。這種場景將能夠使車輛在800米以上的范圍內識別其他車輛的速度、位置、方向和事件的異常情況，通過改善對障礙物和交叉路口的感知，幫助車輛避免事故等。

　　V2N （Vehicle-to-Network）：車輛與網絡互聯。這種場景將車輛連接到提供交通更新服務的云端網絡。例如V2N系統可以利用云端信息讓司機了解前方的路線情況，選擇最優路徑。大家熟知的OTA遠程升級其實也屬于V2N的場景。

　　V2I （Vehicle-to-Infrastructure）：車輛與路側基礎設施互聯。這種場景下，將車輛與路側的交通信號燈或者鐵路交叉口等基礎設施連接起來，可以警告道路上的狀況，如道路施工或交通堵塞。

　　V2P（Vehicle-to-Pedestrian）：車輛與行人互聯。這種場景下可以使車輛和行人在近距離內直接溝通，讓車輛提前避讓行人，應對“鬼探頭”等場景。

　　圖2：V2X的四大應用場景

　　V2X靠譜嗎？

　　V2X作為汽車發展的新鮮事物，經常會受到質疑：這玩意兒靠譜嗎？先拋出我不成熟的意見：靠譜。下面從幾個維度來探討。

　　政策、行業標準和規范

　　V2X是國家規劃中關于智能汽車的關鍵方向。V2X與信息通信、智慧交通一起在《“十四五”信息通信行業發展規劃》中被重點提及，尤其是蜂窩車聯萬物（C-V2X）。

　　2020年2月，國家發改委和十一個部委也聯合發布了《智能汽車創新發展戰略》，明確表明V2X是其中關鍵戰略。同年11月，國務院《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035）》提出了加快C-V2X標準制定和技術升級，推動汽車智能網聯化。

　　在國家標準層面，工信部、交通部、國密局、網信辦等組成的國家委員會則發布了多項國標、指導文件和規范等，范圍覆蓋了V2X系統方案、路側建設、數據保護等方方面面。

　　而作為熱門的新車評價系統，ENCAP和CNCAP也都明確規定了V2X將作為其星級評價項目，相應的功能和測試要求也接近正式發布了。

　　產業鏈發展和路側基建

　　V2X的整個產業鏈比較長，從上游的芯片制造，一直到下游的運營服務，涉及的企業也非常多。得益于我國通信產業的先進性，V2X雖然最近才進入普通人群視野，但國內很多企業在V2X上發力很早，在很多技術領域都處于全球領先的地位。

　　例如中國信科旗下的大唐高鴻智聯從2012年即開展我國核心知識產權的C-V2X（LTE-V2X和NR-V2X）技術標準研究、產品開發和市場推廣工作，擁有完整的車路協同解決方案及端到端產品系列，產品涵蓋基于自研芯片的系列模組、車載終端（OBU）、路側終端（RSU）、C-V2X云控平臺、CA安全認證解決方案等。

　　而當提到V2I或者車路協同時，很多人的第一反應就是這樣子的基建成本太高，很難大面積鋪開。但事實上，已經落地的基礎設施建設，相信超出了很多人的想象。在基建面前，社會主義的優越性不言而喻。

　　工信部、公安部、交通部三部委從2015年開始，通過聯合地方政府共建示范區、先導區的方式，由點到面擴大規模，持續加快V2X設施布局。據中國汽車工業信息網統計，目前國內各省市已建有智能網聯示范區和先導區測試場超60個，覆蓋所有一線城市及部分二線城市，涵蓋城市道路、高速公路、隧道、封閉園區等多個場景。

　　例如G5021石渝高速涪豐段雙向128公里道路智能化改造（橋隧比高達42%）已經完成。而著名的“1號高速”項目也已于2020年啟動，將在京滬高速沿線重點點位全面覆蓋C-V2X網絡，對路側設備進行智能化網聯化改造，賦能沿線七省干線物流。

　　已經落地的終端消費者功能

　　和身邊朋友交流發現，很多人以為V2X還是Demo階段。殊不知，V2X已經飛入尋常百姓家，已經在一些可售車型上配備了相關的消費者功能。

　　奔馳Car-To-X系統于2013年問世，主要作用是通過奔馳自己的云服務將路上所有搭載了該系統的車型連接起來，當這個網絡中的某一輛或者某一些奔馳車遇到交通事故時，Car-To-X系統就會將這個事件反饋給云端然后迅速下發給其他奔馳車主，系統還會繞開事故發生地，推送更順暢的路線地圖給這些車主。而去年升級后的Car-To-X系統還增加了道路坑洼預警功能，這套系統根據經過坑洼爛路時車輛避震閾值記錄到此類事件并激活Car-To-X通信服務，該信息與位置數據將會一起通過手機網絡實時發送到奔馳云端。附近的奔馳車主就會收到該通知，并在導航地圖上用圖標顯示該時間，如果駕駛者沒有留意地圖的提示，在行進到該坑洼路段前10秒時，車輛還會發出聲音警告。

　　另一德系豪強奧迪在中國市場的A7L和A6L上也搭載了配備5G通訊模塊的V2X功能：危險信息提示（LHI）和危險信息警告（LHW）。系統通過車載傳感器來監測危險狀況，如低能見度、事故、濕滑道路、故障車輛、前車緊急制動及緊急車輛等。傳感器可通過V2N（車云互聯）和V2V（車車直連）進行實時網聯和相關車輛間的預警通訊。根據數據分析情況在人機交互界面以及虛擬座艙屏幕上會彈出提示信息，提醒駕駛者注意道路情況，以提前采取措施。

　　個人體會

　　V2X是5G和人工智能落地的契合點，隨著路側建設和技術發展，其技術優勢會越來越明顯。而它目前最為詬病的點無外乎是基礎建設成本高。但是成本在技術進步、數量暴增、經濟發展和政策導向等多方面共同作用下，往往也會以超出人們想象的速度下降。想想10年前，激光雷達還是昂貴得不敢想象能前裝量產的奢侈品。而到了這一兩年，單車安裝多個激光雷達的量產新車已經如雨后春筍般涌現。

　　我從事智能駕駛的這些年，經歷了行業不同階段的發展。數年前，正是ACC和LKA等L2 ADAS功能落地的爆發期。最近則是結合高精地圖和定位，加上單車傳感器升級的城市領航等功能的爆發期。待這波浪潮過后，很大機會是V2X接過大旗，進一步推動智能駕駛的風起云涌。

　　V2X的關鍵通信技術

　　車聯萬物中的“聯”字很關鍵，而通信技術是V2X中最為關鍵的技術之一。

　　關于V2X的通信技術，曾經有過兩大技術路線之爭，分別是美國主導的DSRC（Dedicated Short Range Communications，專用短程通信）和中國主導的C-V2X（Cellular-V2X，基于蜂窩網絡的V2X）兩種技術路線。前者類似WiFi技術，后者類似手機通信技術。

　　兩大路線之爭基本已分勝負。美國在2020年11月將原來分配給DSRC通信的頻段5.9GHZ完全取消，分別劃分給WIFI和C-V2X。這一事件也常被認為是標志著美國放棄DSRC路線。因此本文重點聊聊C-V2X。

　　與其他通信問題一樣，V2X面臨著通信距離、時延、容量、可靠性等眾多問題。要同時解決所有這些問題，難度很大，但是可以基于V2X的典型應用場景分類做出合理的取舍。C-V2X基于這個思路也細分為兩種通信接口方案：

　　Uu接口

　　用于終端和基站之間的通信接口，使用LTE將信息從V2X服務器廣播到車輛和其他地方進行網絡通信（V2N）。車輛可以通過單播向服務器發送消息。其特點：

　　-長距離和更大范圍的廣域網絡可靠通信

　　-充分利用現有的LTE網絡

　　-更能容忍延遲的用例，如V2N態勢感知

　　圖5：Uu通信接口模型

　　PC5接口

　　用于終端和終端之間的通信接口，可以在車輛之間進行直接通信（V2V），也可以用于車輛和附近的路端終端設備之間直接通信（V2I）。在LTE直接設備對設備（D2D）設計的基礎上，加強了對高速度/高多普勒、高密度、時間同步和低延遲的設計。其特點：

　　-近端直接通信（100多米）

　　-在蜂窩網絡覆蓋范圍內和覆蓋范圍外均可運行

　　-對延遲敏感的用例，如V2V安全

　　圖6：PC5通信接口模型

　　下圖是C-V2X的架構示意圖，Uu接口和PC5接口相互補充輔助冗余。例如分別以120km/h對向行駛的兩輛汽車之間可以通過PC5高速直連，避免碰撞。汽車等紅燈時，也可以與信號燈通過PC5直接連接，提前知道該路口紅綠燈剩余秒數。而紅綠燈則可以通過Uu接口與基站通信，將數據傳回云端，云端通過分析區域內交通數據后動態優化紅綠燈的切換時長規則。

　　圖7：C-V2X架構圖

　　C-V2X是基于蜂窩網絡技術的，隨著蜂窩網絡本身的發展，例如4G到5G網絡的發展，C-V2X技術也在不斷進化。C-V2X中的LTE-V2X就是基于4G，而基于5G網絡的5G NR C-V2X也逐漸商業化落地鋪開。

　　5G NR C-V2X有以下特點：

　　具備基于OFDM的可拓展空中接口，可高效應對多樣化的頻譜、部署和服務

　　具有基于時隙的靈活框架，支持超可靠和低時延通信，前向兼容未來通信技術

　　運用先進的信道編碼，高效實現大數據塊傳輸和千兆級吞吐量

　　支持更多天線數量，實現更高的數據傳輸率和網絡覆蓋范

　　支持寬帶載波，提高通信速率和系統容量

　　與LTE-V2X類似，同樣覆蓋終端之間直接通信和終端與基站間通信

　　終端設備向下兼容LTE-V2X

　　5G商用已有數年，基于5G的NR C-V2X技術相信能夠賦能自動駕駛等更多的汽車功能，并結合蜂窩網絡技術持續突破發展。

　　V2X通信安全技術

　　與通信技術共生的是通信安全技術。幸運的是，移動通訊已經發展多年，其移動通信安全技術也可以給V2X借鑒。信息安全是個系統工程，諸如IDS、IPsec、TLS等技術都可以應用于V2X。而關于數據傳輸的信息安全，目前主流的V2X方案采用PKI非對稱加密體制。

　　非對稱加密機制已經相當成熟，簡單來說就是在這機制下密鑰都是一對一對地生成的。一對密鑰包含一把公鑰和一把私鑰，兩者之間有內在的數學關系，實現了公鑰加密的信息只能用對應的私鑰來解密，而私鑰加密的信息只能用對應公鑰來解密。而“公”是公開給大家所見的，“私”指只有自己知道。有了密鑰，就可以采用諸如TLS和HTTPs等方式實現安全傳輸了。

　　基于PKI非對稱加密體制，車端和路端設備的私鑰可以在生產設備時預置到控制器中的安全硬件中，而公鑰則可以通過相應管理系統來公開。

　　那么在這個機制下，誰來生成這些成對的密鑰，誰又能保證這把聲稱是當前路口交通燈的公鑰是真的？這個問題是不是有點似曾相識？這不就是怎么證明我是我媽的女兒嗎？與現實生活類似，PKI機制下需要一個有公信力（和有資質）的機構來負責生成密鑰和管理身份證書等安全數據。這個機構就是CA，全稱Certificate Authority，證書頒發機構。在我國，由政府來擔任根CA這個角色。基于根CA可以衍生下層的從屬CA，來管理不同層面的密鑰信息和數字證書。從屬CA可以對接各個汽車制造商自己的云端和安全機構，又或者對接負責管理路側單元的有關部門。

　　圖8：V2X的PKI示意圖

　　CA作為公信力的象征，當然少不了相關的資質審查和規定。而車載單元和路側單元在運行加解密算法時也需要特定的硬件設計支持，以保證在相應硬件加速器的加持下，數據吞吐量和解析速率能夠得到保障。

　　V2X的挑戰和發力方向

　　V2X作為一項先進技術，優點鮮明，但要讓其大規模量產鋪開，還是面臨不少挑戰。

　　路側建設

　　路側建設的速度目前明顯落后于車端開發的速度。而且路側建設一般由地方政府負責，而不是中央統一。這為V2X系統對不同地區的兼容性提出了更高要求。

　　工程技術

　　V2X相關的許多技術仍然有很大的研發空間。例如早高峰與深夜路上的車輛密度相差很大，更優化的網絡擁塞控制機制和組網方式可以更高效地滿足V2X功能的同時降低成本。又例如V2X帶來的網聯數據脫敏和匿名化等需求也對軟件算法和硬件加速設計提出了新挑戰。

　　商業模型

　　一項功能要大規模鋪開，不能不談到錢。V2X怎么收費怎么賺錢仍然有很多商業想象空間，例如終端消費者是不是可以像手機話費充值一樣購買服務？地方政府又能不能像高速收費一樣收取路側建設成本？申請數字證書的時候要不要向CA交錢？ 標準化建設

　　V2X相關的標準和規范已經發布了很多，但仍然不夠。不少關鍵規定和標準仍在草擬階段。V2X產業鏈長，利益相關方眾多，也為制定統一標準帶來了難度。

　　當然，挑戰約等于機遇。這些難題和痛點也為我們指明了發力方向。那么看到這里的同學，你覺得V2X能大規模商用落地嗎？你是否愿意加入到V2X的建設隊伍中？

　　編輯：黃飛