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近年來，隨著汽車保有量持續(xù)增長，道路承載容量在許多城市已達(dá)到飽和，交通安全、出行效率、環(huán)境保護(hù)等問題日益突出。在此背景下，汽車的智能化和網(wǎng)聯(lián)化作為解決這些問題的重要途徑，受到了業(yè)界的高度重視。車聯(lián)網(wǎng)的誕生及飛速發(fā)展帶動(dòng)著汽車產(chǎn)業(yè)變革，同時(shí)改變著人們的生活。車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車2025年目標(biāo)的唯一手段（見圖1）。

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在車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，無線通信技術(shù)對車聯(lián)網(wǎng)通信的發(fā)展及演進(jìn)起著基石性的關(guān)鍵作用。在車載終端急速增加、車輛通信需求不斷增強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，如何在高密度場景下滿足車輛通信的低時(shí)延、高可靠性、高傳輸速率、高容量等需求，是無線通信網(wǎng)絡(luò)面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

車聯(lián)網(wǎng)是車與一切事物相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)（V2X：Vehicle to Everything），利用車載電子傳感裝置，通過移動(dòng)通信技術(shù)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、智能終端設(shè)備與信息網(wǎng)絡(luò)平臺，使車與路、車與車、車與人、車與互聯(lián)網(wǎng)之間實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通，從而對車、人、物、路、位置等進(jìn)行有效的智能監(jiān)控、調(diào)度、管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。是未來智能汽車、自動(dòng)駕駛、智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。

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作為車輛智能化的單車智能技術(shù)，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS：Advanced Driver Assistant System）是車輛智能化的初級階段，屬于提高安全性的主動(dòng)安全技術(shù)。ADAS利用安裝于車上的各種傳感器（攝像頭、雷達(dá)、激光和超聲波等），收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺可能發(fā)生的危險(xiǎn)，從而提高安全性。早期的ADAS技術(shù)主要以被動(dòng)式報(bào)警為主，當(dāng)車輛檢測到潛在危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況；而最新的ADAS技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式干預(yù)。但是，ADAS技術(shù)應(yīng)用上也存在一定的局限性：

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（1）ADAS以毫米波雷達(dá)加攝像頭的感知系統(tǒng)無法做到全天候全路況的準(zhǔn)確感知。由于ADAS是單車智能技術(shù)，傳感器成本高且作用距離有限，同時(shí)受到雨雪霧霾等天氣狀況的影響較大，容易造成系統(tǒng)判斷失誤，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

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（2）ADAS技術(shù)不能涵蓋智能交通基本應(yīng)用集合。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI：European Telecommunications Standards Institute）在其技術(shù)報(bào)告TR 102 638中定義了智能交通基本應(yīng)用集合，包含了54個(gè)應(yīng)用。Telematics車載信息服務(wù)可提供25個(gè)信息服務(wù)應(yīng)用，ADAS可提供18個(gè)預(yù)警類駕駛輔助應(yīng)用，但剩余的11個(gè)關(guān)鍵駕駛輔助功能ADAS則無法提供服務(wù)，如交叉口碰撞預(yù)警等。

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車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)能夠?qū)④囕v感知范圍擴(kuò)展到數(shù)百米，這與ADAS系統(tǒng)中的雷達(dá)、光學(xué)攝像頭的探測范圍相比有很大優(yōu)勢。將車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)與ADAS系統(tǒng)的多種探測手段相結(jié)合，借助融合信息處理技術(shù)，能夠有效提升行車安全和交通效率問題。單車智能化與車聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合最終實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

車聯(lián)網(wǎng)主要包括4個(gè)應(yīng)用場景：車與互聯(lián)網(wǎng)互連（V2N ：Vehicle to Network）、車車互聯(lián)（V2V：Vehicle to Vehicle）、車路互聯(lián)（V2I：Vehicle to Infrastructure）以及車人互聯(lián)（V2P：Vehicle to Pedestrian），通過人、車、路的有效協(xié)同實(shí)現(xiàn)智能交通的目的。

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（1）V2N是目前應(yīng)用最廣泛的車聯(lián)網(wǎng)場景，其主要功能是使車輛通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接到云服務(wù)器，使用云服務(wù)器提供的導(dǎo)航、娛樂和防盜等應(yīng)用。

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（2）V2V用于車輛之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。通過V2V，車輛可實(shí)時(shí)采集周邊車輛的速度、位置、方向以及告警等信息，主要應(yīng)用于車輛間防碰撞安全系統(tǒng)。此外，也可通過車輛間通信實(shí)現(xiàn)圖片、短信、音視頻等信息的實(shí)施交換功能。

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（3）V2I是車輛與道路甚至其他基礎(chǔ)設(shè)施（如交通信號燈、路障等）進(jìn)行通信的應(yīng)用。通過V2I系統(tǒng)，車輛可獲取交通燈信號時(shí)序等道路管理信息、基于位置的車輛服務(wù)信息，主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)的信息服務(wù)、車輛的運(yùn)行監(jiān)控、電子收費(fèi)的管理等。

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（4）V2P是指行人使用移動(dòng)電子設(shè)備，如便攜式電腦、智能手機(jī)或其他手持設(shè)備與車載電子設(shè)備之間進(jìn)行的通信，重要應(yīng)用場景是車輛給道路上行人或非機(jī)動(dòng)車發(fā)送安全警告。

目前，車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)分為IEEE 802.11p（DSRC專用短程通信使用的底層無線通信技術(shù)）和3GPP C-V2X（基于蜂窩網(wǎng)的V2X無線通信技術(shù)）兩個(gè)陣營。

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4.1 DSRC/IEEE 802.11p

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專用短程通信（DSRC：Dedicated Short Range Communications）是一種短程無線通信技術(shù)，專門用于V2VV2I的通信標(biāo)準(zhǔn)。DSRC可以實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語音和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和可靠地雙向傳輸。DSRC發(fā)展相對成熟，國際上DSRC標(biāo)準(zhǔn)主要有歐、美、日三大陣營，美國的ASTM/IEEE，日本的ARIBSTD-T75和ARIBSTD-T88標(biāo)準(zhǔn)以及歐洲的CEN/TC278。

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為了促進(jìn)DSRC的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化，IEEE2004年成立了車輛無線接入（WAVE）工作組，負(fù)責(zé)研究美國ASTM制定的5.9 GHz頻段DSRC標(biāo)準(zhǔn)，并對其進(jìn)行升級完善，設(shè)計(jì)制定統(tǒng)一的、全球通用的車聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)。2010年7月，WAVE工作組正式發(fā)布了IEEE 802.11p車聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了DSRC標(biāo)準(zhǔn)向802.11p協(xié)議和IEEE 1069/WAVE（Wireless Access in the Vehicles Environment）系列標(biāo)準(zhǔn)的融合演進(jìn)。

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IEEE 802.11p是一個(gè)由IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充的通信協(xié)議，能夠支持相鄰車輛之間行車安全數(shù)據(jù)的相互通信和數(shù)據(jù)交換，符合智能交通系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用。從技術(shù)上來看，IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)對IEEE 802.11進(jìn)行了多項(xiàng)針對車輛特殊環(huán)境的改進(jìn)，例如增強(qiáng)了熱點(diǎn)間切換、更好地支持移動(dòng)環(huán)境、增強(qiáng)了安全性、加強(qiáng)了身份認(rèn)證等。

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IEEE 1609系列標(biāo)準(zhǔn)則是為了完善DSRC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層功能而提出，是以IEEE802.11p標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的高層系列標(biāo)準(zhǔn)，定義了包括車輛之間以及車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)交換格式以及安全等。

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4.2 3GPP C-V2X

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C-V2X（Cellular Based V2X）是基于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。以LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)的C-V2X稱為LTE-V2X，3GPP已于2017年3月完成LTE-V2X的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。未來基于5G New Radio（新空口）蜂窩網(wǎng)絡(luò)的C-V2X稱為NR-V2X。

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LTE-V2X系統(tǒng)的空中接口分為兩種，一種是Uu接口，需要基站作為控制中心，車輛與基礎(chǔ)設(shè)施、其他車輛之間需要通過將數(shù)據(jù)在基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)通信；另一種是PC5接口，可以實(shí)現(xiàn)車輛間數(shù)據(jù)的直接傳輸（見圖2）。LTE-V2X的工作場景有兩種，一種是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景，此時(shí)即可以由蜂窩網(wǎng)絡(luò)的Uu接口提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)大帶寬、大覆蓋通信，也可以通過PC5接口提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)車輛與周邊環(huán)境節(jié)點(diǎn)低時(shí)延、高可靠的直接通信；另一種是獨(dú)立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的工作場景，在無網(wǎng)絡(luò)部署的區(qū)域通過PC5接口提供車聯(lián)網(wǎng)道路服務(wù)，滿足行車安全需求。在有蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景下，數(shù)據(jù)傳輸可以在Uu接口和PC5接口之間進(jìn)行靈活的無縫切換。

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LTE-V2X的Uu接口在LTE的Uu接口基礎(chǔ)上進(jìn)行了針對性的增強(qiáng)，例如優(yōu)化了LTE廣播多播技術(shù)來有效支持車聯(lián)網(wǎng)這種廣播范圍小且區(qū)域靈活可變的業(yè)務(wù)，對控制信道進(jìn)行裁剪以便進(jìn)一步降低延遲。

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LTE-V2X的PC5接口是在Release 12 LTE-D2D（Device to Device）基礎(chǔ)上進(jìn)行了多方面的增強(qiáng)設(shè)計(jì)，從而支持車輛之間的車輛動(dòng)態(tài)信息（例如位置、速度、行駛方向等）的快速交換和高效的無線資源分配機(jī)制，此外，還對物理層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了增強(qiáng)以便支持更高的移動(dòng)速度（500km/h）。