車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)簡析

李福濤

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心通信發(fā)明審查部，廣州 510530）

1 車聯(lián)網(wǎng)

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，汽車數(shù)量不斷增長，智能交通系統(tǒng)愈加受到人們的關(guān)注，作為下一代智能交通的核心，車聯(lián)網(wǎng)的研究為智能交通系統(tǒng)提供了解決方案。車聯(lián)網(wǎng)（Vehicle to Everthing，簡稱V2X）是指通過裝載在車輛上的傳感設(shè)備、車載終端（On Board Unit，簡稱OBU）及電子標(biāo)簽提供車輛數(shù)據(jù)信息，采用先進(jìn)的通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車與車（Vehicle to Vehicle，簡稱V2V）、車與路邊基礎(chǔ)設(shè)施（Vehicle to Infrastructure，簡稱V2I）、車與行人（Vehicle to personal，簡稱V2P）間的實(shí)時(shí)信息交互，例如車輛的位置、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡等，獲知當(dāng)前的道路的環(huán)境信息，對(duì)車輛進(jìn)行有效的管控和提供綜合服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)車輛間協(xié)作感知道路危險(xiǎn)狀況，并能及時(shí)提供多種道路危險(xiǎn)告警信息，防止道路交通安全事故的發(fā)生，成為當(dāng)前社會(huì)試圖解決道路交通安全問題的一種新思路。

2 車聯(lián)網(wǎng)中通信的模式

2.1 車與車通信（V2V）

在車聯(lián)網(wǎng)通信中，許多的應(yīng)用場景是車輛與車輛之間的通信，即V2V。V2V通信是車輛間實(shí)時(shí)或周期性的相互廣播車輛自身的位置、速度、行駛方向等信息。因此，在路面車輛密集的場景下，V2V通信可以增強(qiáng)車輛間的相互感知能力，在一定程度上降低了司機(jī)的視線盲區(qū)導(dǎo)致的安全隱患，提高了駕駛安全性，避免了交通事故的發(fā)生，因此V2V通信在智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。

V2V通信采用3GPP所定義的設(shè)備到設(shè)備（Device to Device，簡稱D2D）通信技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)V2V通信，每輛支持V2V通信的車輛都需要獲得通信所需的資源，例如：通信的頻率和時(shí)隙等物理資源。采用D2D技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同車輛間直接交換與V2V相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，而不需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備（例如基站和核心網(wǎng)）的轉(zhuǎn)發(fā)，從而車輛能夠更好的利用頻譜資源，提高頻譜利用率及數(shù)據(jù)速率，并且減輕了網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，且具有低時(shí)延和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。由于D2D通信距離的局限性，V2V的直接通信范圍有限，此時(shí)不同車輛之間還可通過諸如RSU的路邊基礎(chǔ)設(shè)施交換與V2V相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。在與車輛安全相關(guān)的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景下，使用V2V通信相比于車輛通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸通信信息可以降低傳輸?shù)臅r(shí)延。

2.2 車與路邊基礎(chǔ)設(shè)施通信（V2I）

V2I作為V2X服務(wù)的另一種通信模式，是車輛與路邊設(shè)備（Road Side Unit，簡稱RSU）之間的通信。因此V2I通信也稱為V2R通信，R為路邊設(shè)備，其可以接收車輛發(fā)送的接入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求，使車輛接入到Internet中，因此其具有網(wǎng)關(guān)的功能；此外，它還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算、轉(zhuǎn)發(fā)的功能。由此可以看出，V2I和V2R通信實(shí)質(zhì)是為車輛與網(wǎng)絡(luò)間的通信，其中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備可以為路邊設(shè)備RSU，演進(jìn)性基站eNB，中繼relay等。

V2R通信的主要特點(diǎn)包括：一是RSU進(jìn)行信息廣播時(shí)，廣播信息只發(fā)送給它覆蓋范圍內(nèi)的所有車輛；二是RSU和車輛之間是單跳傳輸，防止多跳傳輸帶來的數(shù)據(jù)包傳遞成功率低、網(wǎng)絡(luò)吞吐量低等不利影響；三是RSU可以快速的接收探測到經(jīng)過的車輛和一些路況信息，并把這些信息進(jìn)行處理之后再發(fā)給車輛。上述三個(gè)方面保證車輛經(jīng)過RSU時(shí)，通過與RSU建立連接保證車輛可以可靠、實(shí)時(shí)的接入Internet或者下載RSU存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

2.3 車與行人通信（V2P）

作為V2X中的V2P即車輛與行人之間通信，可以實(shí)現(xiàn)車輛與行人之間進(jìn)行通信，通過行人設(shè)備為行人提供安全告警，從而提高行人的交通安全。

在車與行人V2P通信中，V2P支持傳輸應(yīng)用層信息，此類信息可以由支持V2X服務(wù)的車輛將自身的車速、位置、加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡等V2P消息實(shí)時(shí)或周期性地廣播給周圍的行人設(shè)備（也稱用戶設(shè)備）；同時(shí)還能由支持V2X服務(wù)的行人設(shè)備向車輛廣播行人自身的V2P消息，例如，行人自身的位置、速度、運(yùn)動(dòng)軌跡等信息。相應(yīng)地，車輛可根據(jù)行人設(shè)備發(fā)送的V2P消息來進(jìn)行安全告警，行人設(shè)備可根據(jù)車輛發(fā)送的V2P消息進(jìn)行安全告警，從而有效避免車輛與行人發(fā)生安全事故。此外，V2P還能實(shí)現(xiàn)不同行人設(shè)備之間直接交換與V2P相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，其中一個(gè)用于車輛，另一個(gè)用于行人設(shè)備，不同行人設(shè)備之間通過諸如RSU的路邊基礎(chǔ)設(shè)施交換與V2P相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。

3 結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)V2X的信息交互技術(shù)，是智能交通系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，可以用于防止和減少車輛發(fā)生事故，改善駕駛安全性、避免行人受到傷害，提高交通效率和減少擁堵。因此，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代車輛安全技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和趨勢。