V2X的標準之爭 - 談車聯網之前，先聊聊V2X技術

V2X的標準之爭

目前主要有專用短程通信技術標準（DSRC）與研制中的基于 4.5G/5G 的 LTE-V 技術標準在性能上符合需求，V2X的主流通信標準之爭將在這兩者之間展開。當前智能交通系統 ITS 正處在第三階段，5G 標準在 LTE-V 的基礎上，為滿足未來自動駕駛的需求，性能指標會更進一步提升。

V2X的標準之爭_車聯網

DSRC技術概要

DSRC由物理層標準IEEE 802.11p又稱為WAVE（Wireless Access in Vehicular Environment）及網絡層標準IEEE 1609所構成，在此基礎之上，美國汽車工程師協會（Society of Automotive Engineers，SAE）規范V2V與V2I信息的內容與結構，歐洲相關標準由ETSI CT-ITS所規范。IEEE802.11p由IEEE 802.11標準擴充，專門應用于車用環境的無線通信技術，支持915MHz與5.9 GHz。

802.11p物理層架構與802.11a大致相同，采用正交多頻分工（Orthogonal Frequency-division Multiplexing，OFDM）調變技術，且52個子載波可支持正交振幅調變（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）、相位移鍵調變（Phase-shift keying，PSK）等調變技術，同時搭配向前錯誤校正技術（Forward Error Correction，FEC），減少信息重新傳輸所發生的延遲情況，能夠因應在高速移動下信息傳遞的實時性。

802.11p在915MHz頻段中，支持傳輸距離小于300公尺，傳輸速率低于0.5 Mbit/s，使用5.9GHz頻段通訊時，傳輸距離最遠可達1，000公尺，以頻道帶寬10 MHz為單位，傳輸速率最高為27 Mbit/s，允許在車速260km/h下進行車與車之間以及車與道路設備之間的信息傳輸。

DSRC系統包含車載裝置（On Board Unit，OBU）與路側裝置（Road Site Unit，RSU）兩項重要組件，透過OBU與RSU提供車間與車路間信息的雙向傳輸，RSU再透過光纖或行動網絡將交通信息傳送至后端平臺（圖1）。由于車間與車路通訊應用情境復雜，汽車數量多寡、距離與道路氣候等都會影響無線網絡的通訊，通訊速度與質量將對用路人安全造成極大影響，因此車聯網安全應用相關通訊網絡通常被要求須要具備高移動性與低延遲率，IEEE將安全應用通訊延遲容許范圍定在50ms內，最多不超過100ms，允許接收訊息后有足夠反應時間。

DSRC技術

圖1　DSRC技術包含車載單元與路側單元，可以支持車與車之間和車與路側設備的雙向數據傳輸。

LTV-V技術概要

車間與車路間的通訊技術除DSRC外，華為、高通（Qualcomm）等網通廠商積極推動以LTE網絡為基礎的LTE V2X技術，3GPP自2015年底將LTE-V技術納入Release 14標準制定，目前于SA WG1內進行相關服務之研究及討論。

德國電信亦宣布將與華為、豐田（Toyota）及奧迪（Audi）汽車合作，在因哥爾斯塔特高速公路的測試場域上進行LTE-V技術實證。德國電信將在LTE基地臺上設置華為供應的LTE-V硬件，Toyota及Audi車載LTE-V裝置同樣由華為提供。中國政府也看好LTE應用于車聯網環境中，由中國信息通信研究院主導成立LTE-V核心工作組，在中國通訊標準化協會與3GPP架構下推動LTE-V的標準化與商業化發展。

在3GPP架構下，與V2X相關技術標準包含多媒體廣播群播（Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS）與LTE Direct通訊。利用MBMS技術可同時對大量裝置廣播如公共警示等緊急訊息，LTE Direct通訊部分，3GPP于2011年展開相關研究，并正式將其納入Release 12的標準制定，LTE Direct可自動搜尋鄰近上千臺裝置，能夠讓處于LTE訊號覆蓋范圍內外之車輛、路側裝置等在不透過基地臺情形下相互溝通（圖2）。

LTV-V技術

圖2　LTE-V可以再細分為LTE-V Cell（集中式）與LTE-V-Direct（分布式）兩種不同通訊模式。前者需由基地臺提供服務，后者則類似DSRC，可實現直接聯機。

3GPP于TS 22.185文件中描述LTE-V應用情境與傳輸要求，LTE-V應用情境包含LTE網絡范圍內及范圍外的V2V、車對基礎建設/網絡（V2I/N）及車對行人（V2P）等。傳輸部分須達到支持最大相對速度280km/h、絕對速度160km/h的高速移動，以及V2V環境下延遲速度低于100ms等要求。

LTE-V的實際運作可分為LTE覆蓋范圍外的V2X通訊，單一營運商透過基地臺管理的V2X通訊以及多營運商透過基地臺管理的V2X通訊等。3GPP認為，在多營運商提供V2X服務的情境下，訊息傳遞有三種情形需被考慮：

第一，特定區域內僅有一家營運商有基地臺，該營運商與其他營運商分享基地臺提供包含V2X等多種服務；

第二，特定區域內僅有一家營運商擁有V2X頻段，該營運商分享基地臺給其他營運商限定提供V2X服務；

第三，特定區域內有2家營運商都擁有基地臺，V2X服務器分配V2X訊息給2家營運商的網絡。終端應能夠接收不同營運商之V2X訊息，避免漏接重要信息。

DSRC、LTE標準對比

在標準進程與導入方面，DSRC發展較成熟，美國、歐洲等國家已提出相關標準規格，LTE-V目前已在3GPP進入標準制定流程，但至少需到2017年Release 14中才會完成，在布建上DSRC由于需要安裝新的路側設備，將增加導入成本與時間，LTE-V則能夠整合既有的基地臺裝置，不需要大量布建新基礎建設，可縮短導入時間，兩者之間互有優勢。

DSRC關鍵指標：支持車速 200km/h，反應時間 100ms，數據傳輸速率平均 12Mbps（最大27Mbps），傳輸范圍 1km。根據美國交通運輸部的報告，違反交通信號燈指示的時延要求是小于100ms；車輛防碰撞指示的時延要求是小于20ms。

LTE-V-Cell 關鍵指標：傳輸帶寬最高可擴展至100MHz，峰值速率上行500Mbps，下行1Gbps，時延用戶面時延≤10ms，控制面時延≤50ms，支持車速 500km/h，覆蓋范圍與 LTE 范圍類似。LTE-V-Direct 目前還沒有詳細的技術指標，據悉 LTE-D 具備能尋找 500 公尺內數以千計裝臵以及服務的能力，因此能讓兩個以上最接近的 LTE-D 裝臵在網內通訊。

DSRC、LTE標準對比