在互联网时代，新概念新名词总是层出不穷，例如云计算、大数据、物联网等。V2X作为一种新鲜的名词，到底是炒作还是概念呢？下面我们就来揭开V2X的神秘面纱。

什么是V2X？

（一）V2X的定义

作为一种新鲜事物，我们心中总是会有一个疑问：到底什么是V2X？

V2X 是“Vehicle to Everything”（车用无线通信技术）的缩写，简单可以理解为车与万物互联。后续又产出了很多衍生术语，如 V2V（ V = vehicle ，车辆）、V2I （I = infrastructure，基础设施）、V2P（P = pedestrian，行人）和 V2N。

最早罗马人改进了希腊字母形成了拉丁字母，而拉丁字母只有22个。后来古罗马吸纳了大量的外国人，有些外国人的人名无法用拉丁字母表示，罗马人就发明了x用来表示那些无法表示的音和字，这就是x用来表示未知数的由来。因为未来可能存在更多的未知的通信对象，所以“Vehicle to Everything”没有被缩写为V2E，而是被缩写为V2X。

了解了V2X的定义，那么建设V2X的目的是什么呢？

（二）V2X的终极目标

如本章的的标题，V2X的终极目标是智慧交通。

从经济效益角度来看。高德地图《2018 年度中国主要城市交通分析报告》显示，以北京为例，人均年拥堵时间高达 174 小时。按照拥堵损失公式（拥堵损失=城市平均时薪*因拥堵造成的延时*人均全年通勤次数的计算公式）来测算，国内每年因为交通拥堵大概会造成全国GDP 5%-8%的损失。更高效的交通体系意味着城市拥堵时间的减少，相对应的提升总的社会生产力和GDP。

从社会效益角度来看。世界卫生组织报告显示，中国每年有超过26万人死于交通事故。通过提升整体交通体系的安全性，尽可能防范和降低交通事故的发生，是造福于民的大事。

试想下早晨出行，你再也不用担心交通的堵塞的问题，也不用担心自己驾驶水平不足，而导致车祸的问题。你可以坐在驾驶座上，甚至是后座上，拿一本自己喜爱的书籍，静心阅读。车辆达到公司后，自动寻找车位，车辆停好后自动提示你下车关闭好车门。不仅仅节约了出行时间，降低了交通事故的发生率，还让你腾出手做一些喜欢的事情。这就是V2X期望实现的终极目标。

V2X并不是与生俱来的，而是有着一个长期演进的过程，下面我们来看一下V2X的发展历程。

V2X的发展历程

（一）互联网阶段

这要先从互联网说起，最早美国的ARPA机构为了方便大学之间的沟通交流，第一次实现了几台电脑的互连（美国西南部的加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福大学研究学院、UCSB（加利福尼亚大学）和犹他州大学的四台主要的计算机连接起来），这就是互联网的前身。互联网的目的是希望所有电脑连接在一起，实现数据与信息的互通。

（二）物联网阶段

后来，比尔盖茨在其《未来之路》中，第一次提到了物联网的概念。物联网顾名思义，就是万物互联。而要实现这一目标，则是任重道远。那么如何实现物联网呢？

（三）如何实现物联网？

早期著名科学家笛卡尔，发明了一种解决问题的科学方法-笛卡尔方法论，其中他指出：当我们遇到难题时，可以尽可能将问题分解成若干部分，把这些若干部分解决后，将所有分解的难题合并起来，进行周全无误的核算与检查，最终实现目标。其实这种方法论我们研发工程师天天都在使用：将系统分为模块开发并进行单元测试，最后将模块合并成系统继续继集成测试。

（四）车联网阶段

在回到物联网上面，如果想要实现万物互联，我们不如将万物分解成各个小的部分进行连接，最后在全部连接成为一个大的平台。而对于物联网，目前最需要解决，而且最有利润空间的，自然就是车与车的互联，那么车联网应运而生。

（五）V2X雏形

车联网早期的目标是希望实现车与车的互联，最终期望实现类似于铁路交通那样的综合调度。这种调度系统运用于公交、铁路上倒是无妨，因为公交和铁路的轨迹都是事先规划好的。而如果希望所有车辆实现统一调度，可能难度系数会比较大。所以，车联网后期就加入了车与人、车与车、车与交通灯等车与万物互联的交互模式，最终期望能够实现无人驾驶条件下的智慧交通，而这个整体架构就是V2X的雏形。

下面我们来了解下V2X的相关技术是否完备，是否“万事俱备只欠东风”？

V2X的相关技术

（一）V2X的无线通信接口

当前市场上主要有两种支持V2X通信的标准

第一种：基于 IEEE无线LAN技术 802.11的DSRC（专用短程通信），此标准主要是美国早期提出的一种通信方式，但是在中国这种通信方式被抛弃。由于车辆一般都是在高速运动中的，DSRC在高速运动的情况下，速度和可靠性大大的降低。

第二种：基于3GPP移动无线电标准的蜂窝V2X，我们可以理解为3G、4G、5G。我们目前尚不清楚汽车行业最终将采用哪种V2X技术，但这种技术的全球性应用会首先集中在美国、欧洲、日本和中国。

了解了V2X的无线通信接口，那么安置于车辆的无线通信设备也必须了解下。

（二）v2x与整车天线架构

天线是车辆与外界进行信息交换的单元，起到收发外界信息的作用。

车辆架构的一个主要挑战是为 V2X 天线如何选择合适的进行安装。

图1展示了乘用车上典型的安装区域。该天线的其中一个可安装位置位于鲨鱼鳍天线的中央，并且通常与安装于后视镜底座中的天线或车辆外后视镜中的天线结合使用。

小型汽车典型的V2X天线安装区域

良好的天线设计必须保证车辆在极端的情况下（例如高速行驶中、地下室信号差的条件下），能够从各个方向接收信息并向各个方向发送信息。

由于车辆类型的不同，天线的类型可能也不同，例如小汽车天线使用图1的位置安装特定的天线设备，卡车因长度问题很难实现全方位的可视性，因此，需要在驾驶室前端的左侧和右侧安装侧翼天线，如图2.

V2X天线概念，采用适用于重型车辆的侧翼设计

此外还有摩托车等其他类型车辆也有不同的天线设计。

除了天线的设计与安装位置，车辆还需要增加“补偿器”。根据车辆安装场景的不同，天线和 V2X 控制单元之间通常须使用同轴电缆，以覆盖两者之间较长的距离。在 5.9 GHz 的频率下，传统同轴电缆通常大约每 10 cm 产生0.12 dB 的衰减，每个连接器产生 0.4 dB

的衰减。因此，2 米长电缆可能会造成高达 3 dB 的衰减。温度影响和老化可能会造成额外的信号衰减。使用补偿器可以抵消这些影响。

所以，不仅仅要考虑V2X技术的实现，还必须考虑到当前的车辆架构，才能找到 V2X 系统的最佳解决方案。天线、补偿器、电缆、连接器和电子设备都必须与车辆架构无缝配合。

那么有了这些基础技术，V2X在当下可否进入快车道？

（三）V2X的5G通信场景

v2x的实现离不开5G环境的建设，下面我们来看下他们的关系。

v2x需要大范围的信号覆盖，无论是静止还是高速运动，无论是露天还是封闭环境，v2x均需要数据能够高速、稳定、无延迟的进行传输。例如车辆正在 高速公路上以120km/小时 的速度运动，通过v2x中枢系统获取周围车辆的运动情况， 如果时间延迟超过2秒后通知 前方100米有车辆B紧急制动，而2秒的时间车辆A已经行驶大概70米的距离， 这时仅距离前车B剩余30米的紧急制动距离 ，这样很可能无法避免交通事故。所以v2x的预警信息不能有超过1秒的延迟， 最好能够在100毫秒以内，这样的诉求5G的环境下就有望实现 。

除了延时性的问题，还有5G的还有哪些特性能够解决v2x的应用场景呢？

（1）连续广域覆盖场景：在保证用户移动性和业务连续性的前提下，无论是静止还是移动，覆盖中心还是覆盖边缘，用户都能够随时随地的获取100M以上的体验速率。

由低频段形成有效的网络覆盖、高频段作为低频段的有效补充，在信道条件较好时，能够实现超高速传输。

（2）低延时高可靠场景：主要面向车联网、工业控制等物联网及垂直行业的特殊应用需要，为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

为满足低延时性指标要求，一方面要通过技术手段大幅降低传输时延，另一方面要尽可能减少转发节点，来降低网络转发时延；为满足高可靠性指标要求，需要增加单位内的重传次数，同时还应有效提升单链路的传输可靠性。

根据移动通信系统的功能划分，5G技术框架还包括：帧结构及信道化、双工技术、波形技术、多址接入技术、调制编码技术、多天线技术、底层协等，在这里就不一一介绍。当前，5G愿景与需求已基本明确，概念和技术路线逐步清晰，国际标准制定工作即将启动。而目前5G技术路线仍待细化，需要形成5G无线技术框架并推动达成国际共识，以指导5G国际标准及后续产业发展。可见5G的全覆盖仍需要一段的时间，而基于5G的v2x可以提前设计其体系架构，为5G的到来做好充足的准备。

除了5G基建以外，还有哪些基建需要提前准备？

（四）谁将是V2X的先锋军-基础建设

贝尔与他的电话

这里我们讲一个关于电话的故事。出生于苏格兰-爱丁堡的亚历山大·格拉汉姆·贝尔，在1876年3月10日，与他的助理试验成功了第一台电话机。随后贝尔申请了个人专利，同时建立了自己的公司，这就是著名的AT&T公司。后来该公司还建设了著名的贝尔实验室，这所实验室先后雏形诺贝尔物理学奖11人，计算机图灵奖4人，美国最高科学技术奖16人。

在贝尔建立公司以后，贝尔最需要的就是让公司盈利。早期贝尔发明的电话是需要电线的，贝尔需要首先铺设几十公里甚至是几百公里的的电缆，才能够实现远程通话。电缆建设工虽然程浩大但是又不可获取，这个故事告诉我们，一项新技术的发明，尤其是电信技术的发明，是离不开基础设施的。

那么V2X的基建先锋军到底是谁？

（五）V2X路网基建与智能终端-车载单元/路边单元

从4G产业链的受益顺序，基本遵循：“电信设备—终端手机—运营商&应用服务商”，可见基础设施完善才能带来整体产业的百花齐放。

参考通信网的受益顺序，我们预计V2X的产业将遵循：”路网基础设施建设—智能汽车—运营商&应用服务商”的顺序向前发展。那么路网基础设施建设里面的先行军又是谁呢？

在V2X中车辆需要安装 车载单元OBU ，十字路口需要安装 路边单元RSU ，OBU和RSU都是用于在V2X体系中进行通信的设备单元。所以在V2X整体建设中，OBU和RSU的建设将会是先锋军。换句话说，如果没有OBU、RSU的全面覆盖，也将不会有车网互联，更不会有无人驾驶的全面推广。

除了这些基建以外，安全方面也需要我们考虑。

（六）V2X的安全体系架构

任何系统都会存在风险及漏洞，任何风险和漏洞妨碍系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪、数据泄密、人身安全等，所以v2x的安全体系也是重中之重，下面我们来了解下v2x的安全架构。

v2x的安全问题可以从 网络通信层安全、物理接入层安全 两个方面入手。对于物理接入安全，例如终端设备固件应用安装、部署与维护等，攻击者可以通过固件升级、应用安装植入、固件逆向分析等方面入手进行攻击，这里不是我们的讨论范围，我们主要讨论下网络通信安全的问题。

前面我们提到了v2x通信层有两种接口：pc5接口和uu接口，其实就是终端与终端直连通信以及终端与管控平台之间的通信。对于这两种通信方式，均有对应的安全架构。如图1、图2

（六）V2X的安全体系架构-蜂窝通信

蜂窝通信安全架构

蜂窝通信安全架构主要包括： 网络接入层安全、网络域安全、v2x控制功能与终端、各个域之间的安全 等。网络接入安全可以使用安全网关，利用证书签名机制实现身份认证等功能；网络域安全可以通过网闸、前后置机等实现安全管控，也可以通过双向证书认证实现IPSec、TLS等安全链接；

（六）V2X的安全体系架构-直连通信

直连通信安全架构

直连通信安全架构主要包括：终端与终端之间的安全、终端固件与应用层之间的安全、以及RSU与外部域（RSU设备可以通过有线接口与交通信号控制系统及业务云平台交互）之间的安全。有线安全不在我们讨论范围，主要来看下终端与终端直接的通信安全。为了实现OBU、RSU等V2X设备间的安全认证和安全通信，LTE-V2X车联网系统使用基于公钥证书的PKI机制确保设备间的安全认证和安全通信,采用数字签名等技术手段实现V2V/V2I/V2P直连通信安全。密码算法应采用国家密码管理局批准的国密算法，数字证书应符合国家标准或者行业标准的技术要求。