5G时代车联网的通信协议——C-V2X
原文链接：C-V2X技术：5G出行打造智慧城市
联网汽车市场正在加速增长，但是，为了扩展现有司机的服务范围，比如更好的导航、信息娱乐、安全和远程信息处理服务，OEM必须找到一种新的技术方法来支持车辆与第三方之间的通信。
移动网络运营商现在正在介入以满足汽车和运输行业的新需求。移动网络运营商已经成功部署了安全、可靠和全面的端到端通信服务和覆盖范围。最先进的运营商（AT＆T，Sprint，T-Mobile，Verizon ，Orange，沃达丰，GSMA等）现在正准备支持各种设备之间的V2X 5g通信，从联网汽车到支持iot的基础设施。
在这个汽车需求和MNOs功能的交汇处，C-V2X技术出现了。
什么是C-V2X技术？
2017年6月，C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything)在3GPP第14版中被标准化，作为新的协议，支持联网车辆与其他“联网”道路用户和基础设施之间的通信。
与以前的连接技术相比，C-V2X标准具有几个主要优点：
- 它依靠现有完善的LTE网络，这些网络已经提供了出色的安全性和良好的覆盖范围。
- 支持不同网络参与者之间的可靠、实时、低延迟通信。随着5G蜂窝网络的到来，数据传输的速度和质量可以进一步提高。
- C-V2X支持车辆和其他连接的设备之间的短距离和远程传输。
C-V2X同时采用两种互补的传输模式：
- 车对车直接通信（V2V），车对基础设施（V2I）和车对行人（V2P）通信–所有功能均独立于蜂窝网络。
- 蜂窝塔式通信，使汽车能够通过标准移动网络收集交通信息和其他数据。
C-V2X是彻底改变汽车和运输行业的有力竞争者。改进的连通性意味着可以将单个车辆插入协作式智能运输系统（C-ITS），从而控制交通流量并减少拥堵。V2X标准还帮助城市在如何利用基础架构和管理交通系统方面变得更加智慧。
从更细的角度来看，驾驶员将能够从各种新的增值服务中受益，例如：
- 远程车辆诊断和预测性维护
- 车载商务和互联市场
- 随车付款保险
- 智能停车
- 互联信息娱乐
- 最重要的是–大量改进的安全功能和新一代的高级驾驶员辅助系统。
谁在引领C-V2X技术
互联汽车市场正在以指数级的速度增长，预计到2026年将产生2730亿美元的收入。别是C-V2X市场已经不远了，预计到同年规模将达到11亿美元。
这些未来的收入与当今正在部署的开创性V2X解决方案紧密相关，福特似乎是车对车通信技术的最大支持者。实际上，这家汽车制造商已经承诺到2022年在美国销售的每辆新车都配备C-V2X。今年在CES 2019上，该汽车制造商已经推出了与高通公司合作开发的C-V2X解决方案。
在下面，您可以看到同时展示福特和奥迪汽车以及杜卡迪Multistrada 1260摩托车的演示。
福特互联汽车平台和产品执行董事Don Butler 进一步解释了该公司关于V2X和自动驾驶的5G汽车愿景：
随着计划推出5G蜂窝网络的计划，C-V2X可以补充自动驾驶汽车的传感器。尽管这些车辆无需使用C-V2X即可完全运行，但该技术可能会增加LiDAR、雷达和摄像头传感器的综合视野。例如，如果应急车辆配备了C-V2X发射器，它们可以通知可能正在行驶的自动驾驶车辆，以便车辆在足够的时间内改变路线。自动驾驶汽车甚至可以获得影响其路线的实时路况更新。
该公司在开发一种创新的生态系统方面享有很高的声誉，所有道路使用者都可以无缝地相互通信：
- 配备C-V2X的车辆（无论是否自动驾驶）都可以协商它们采用哪种方式。
- 每当发生事故时，V2V通信系统将能够将信息中继到其他接近的车辆。通过蜂窝连接，汽车将能够向城市当局、保险公司或拖车服务发送更新。
- 携带有蓝牙设备的行人可以将其位置发送给其他道路使用者，以便车辆可以对其路线进行调整。
- 车辆到基础设施技术将实现与交通信号灯、道路标志和智能交通管理系统的通信，从而可以更好地调节交通流量。
奥迪和Ducati是C-V2X技术的第二大采用者，它们也与高通公司合作。他们的C-V2X试验系统已经在德国纽堡进行了测试。他们正在模拟该系统如何在三种经常导致事故的公路情况下最大程度地降低风险：进入路口，对前方车辆的突然制动做出响应以及横穿交通线。
宝马集团、爱立信和沃达丰已联手敦促在欧盟更快采用5G和C-V2X。宝马还一直在与高通公司合作开发其C-V2X服务套件。
高通还设法让法国国家铁路公司SNCF赶上了C-V2X 5G的潮流。目前，他们正共同致力于铁路运输的新安全应用，如火车到铁路道口和汽车到铁路道口的连接。
我们国家也把希望寄托在C-V2X汽车和城市解决方案上，我们已经为LTE-V2X网络留出了5.9GHz频段。预计到2020年，大城市和主要高速公路的覆盖率将达到90%。例如，廊坊就在全市范围内进行了一项基于蜂窝网络的智能交通系统的试验，该系统融合了几个不同的C-V2X道路用户(连接公共交通、汽车和基础设施)。
C-V2X将改变驾驶体验，促进智慧城市发展
目前和未来的C-V2X技术的使用案例是丰富和多样的。目前，其中大部分都是围绕改善驾驶员和行人的安全，以及交通管理和流量。
目前的辅助驾驶系统已经利用汽车传感器来演示人们如何用眼睛在复杂的道路情况下导航。C-V2X可以显著增强这些系统，就像听觉和方向感可以补充我们的视觉一样。
下面是几个示例，说明了“车到车”通信如何改变移动性。
1.实时态势感知
C-V2X技术使车辆能够同时从各种来源（其他车辆，智能基础设施，运输管理系统以及其他外部导航和信息来源）收集信息。结果，可以通知驾驶员：
- 封路和道路工程
- 前方的交通事故
- 避免碰撞的附近车辆的位置、速度和方向
- 潜在不可预见的危险-道路使用者驶离视线范围、被雾遮盖的危险等
- 接近的应急车辆需要让路
- 前方的弱势道路使用者，例如行人和骑自行车的人。
一个全面的C-V2X模块可以创建一个汽车周围环境的实时地图，从而提高安全性并改善导航。例如：大陆公司、德国电信、华为、弗劳恩霍夫ESK和诺基亚，最近展示了如何借助多访问边缘计算（MEC）技术通过移动网络将实时信息传递到互联汽车。事件驱动的数据（例如紧急警告）以及高清地图数据在几毫秒内被传输到车辆，从而实现了更智能、更安全的驾驶。
沃达丰德国公司和福特公司还展示了车对车通信技术如何在应急车辆方面发挥作用。该系统会提前向驾驶员通知正在驶入的车辆，并建议他们应在道路上的哪个位置以避免障碍物。
2.排队有助于改善交通管理，缓解大城市的拥堵
排式驾驶是将车队作为一个整体来驾驶的一种方法，在技术的帮助下，车辆被非常紧密地安置在一起。半自治车队，减少道路占用空间，降低油耗，提高货物运输效率。下面是半自动卡车排队的工作原理:
半自治车队管理在商用车队管理中得到了积极的探索，但也存在一些障碍。目前，在车辆之间实现快速和顺畅的通信传输是有问题的，因为传输有很大的延迟。目前，C-V2X技术可以有效地解决由最多3辆卡车组成的排缺陷。随着低延迟5G基础设施的到来，支持更大的车队将成为可能。
想象一下这个场景：当进入高速公路的5G联网汽车时，为了更快、更安全地到达目的地，朝同一个方向行驶可能会被提示加入一个队列。弗劳恩霍夫•福库斯(Fraunhofer FOKUS)和戴姆勒(Daimler)已经对这种合作驾驶进行了测试。今年早些时候，两家公司推出了一款飞行员紧急电子刹车灯预警系统。在试验期间，两辆搭载华为设备的车辆快速加速，而前车突然刹车。后面的车辆通过C-V2X协议收到即时通知，并调整了速度。
3.运输管理系统可以获得一个新的智能水平
世界各地的大多数智慧城市计划都旨在提高交通运输的质量和效率，即减少拥堵，使交通流量正常化，尤其是在高峰时段，改善停车，降低污染水平。许多车对车通信项目都在追求同样的目标。
因此，汽车公司现在与有关部门联手推出V2X联合项目，应该不足为奇。例如，BMW最近在柏林举办了一个演示会议，展示了如何使用V2I设置。在演示期间，一辆配备了高通车载C-V2X单元的车辆及其软件栈与SWARCO交通信号进行了有效通信。这个用例允许司机监视即将到来的红绿灯。随着更多的LTE或5G联网汽车上路，交通管理人员将能够设计出更先进的交通信号策略。例如，知道不同的车辆在哪里，他们可以自定义改变信号，以加速在某些地区的运动。
美国主要的智能运输系统（ITS）和物联网（IoT）移动技术开发组织之一的Applied Information Inc宣布，他们计划将C-V2X集成到其最新的交通基础设施产品中。
该公司新的智慧城市监控系统将包括：
- 交通信号
- 工作区警告
- 接近紧急车辆通知
- 公交信号灯优先
- 学区闪烁信标
- 可变的信息标志
所有这些基础架构元素都将能够与任何支持云或C-V2X的设备相互通信。他们的TravelSafely智能手机应用程序可为驾驶员提供来自多个基础设施来源的最新数据，并将其与其他应用程序用户的行人、骑自行车的人和踏板车联系起来，以提供及时的警报。运输工程师还可以使用该应用程序从任何地方监控交通管理网络。
结论
最新的汽车已经具有强大的连接能力，但是，如果没有统一的通信协议，他们将无法充分利用这些协议。C-V2X已成为一个强有力的竞争者，受到领先的汽车公司、政府和游说协会的支持。目前的LTE移动网络基础设施已经可以在一定程度上维持快速、低延迟的连接。随着5G技术在世界范围内的广泛应用，有可能维持一个更具包容性的道路用户生态系统。