DSRC与LTE大战-汽车纵横网

无人驾驶当中，对交通信号灯的识别是相当困难的，但要是用V2I来实现，不仅可以做到几乎零成本，还可以有100%的准确率。不仅如此，V2X相当于一个NLOS（超视距）传感器，大大提高无人驾驶的安全性，即便不考虑无人驾驶，V2X对传统的智能交通系统有巨大的提升，包括车辆队列行驶，绿波带等以前设想的非常理想化的智能交通系统都可以轻松实现。因此V2X是L5级无人驾驶必备的，没有V2X即便是Waymo也只能是L4，此外V2X也是新一代智能交通系统必备的元素。

V2X一直是各国政府预定的智能交通系统路线图，所以对V2X的研究早在上世纪80年代就开始了，在90年代末欧美日政府基本确定以DSRC技术为V2X核心。日本政府效率极高，2017年底基本已经完成路测单元部署，美国多个州目前已展开测试，欧洲则刚刚起步。2015年开始LTE V2X，NB-IoT的概念开始出现，运营商强大的公关能力开始让欧美政府犹豫不决，美国原本要通过的在2023年强制安装DSRC的议案被搁置。

2017年11月，恩智浦与Autotalks联合写了一篇18页的文章，文章的题目就叫IEEE802.11p 将先于LTE-V2V 用于安全应用，IEEE802.11p基本等同于DSRC。2017年12月，5GAA联盟发布了Toward fully connected vehicles:Edge computing for advanced automotive communications白皮书，没有正面回应NXP的文章。2018年2月15日，5GAA宣布在2020年部署LTE V2X。DSRC与LTE的硝烟味已经明显。

先来看一下5GAA的阵营，整车厂包括宝马、奥迪、北汽、奔驰、福特、捷豹路虎、日产、PSA、上汽、大众等。整车厂通常都两头押宝，像大众也曾经表示计划在2019年将DSRC用在量产车上，不过目前FCA和现代起亚缺席，虽然他们也可能稍晚加入，但至少目前，他们还是中立的。通用和丰田则明确支持DSRC，通用已经有量产车卡迪拉克CTS搭载DSRC(由Aptiv提供系统，Autotalks提供模块，NXP提供芯片)，丰田则在2016年就开始销售具备DSRC技术的皇冠和普锐斯，销量已经超过10万辆（电装提供系统，瑞萨提供芯片）。

5GAA的阵营里Tier 1包括博世、ZF、法雷奥、电装、日立、大陆、阿尔派，运营商包括中国移动、中国联通、KDDI、DOCOMO、Orange、SK电信、AT&T、沃达丰、德意志电信，基本上全球主流运营商都囊括了，LTE V2X是运营商最欢迎的。芯片厂家包括ADI、英飞凌、英特尔、高通，其他中国机构还有北京工业大学、上海安亭汽车城、华为、大唐电信、千方科技。

DSRC方面，日本走得最快，日本开发了最早的汽车综合(交通)控制系统(CACS)。20世纪80年代中期至90年代，相继完成了路车间通信系统(RACS)、先进的车辆交通信息与通信系统(AMTICS)、超智能车辆系统(SSVS)、安全车辆系统(ASV)及新交通管理系统(UTMS)等方面的研究。1994年1月成立路车交通智能协会(VETIS)专门负责在省厅、大学和科研机构以及民间企业之间的联络。同年，日本建设省和道路工团邀请日本10家公司和集团联合进行了电子不停车收费系统(ETC)的野外试验，为专用短程通信(DSRC)日本频率的选定提供了依据。

1995年7月，日本成立道路交通信息通信系统(VICS)中心，并于1996年4月正式启动，1998年向全国推进。日本的ITS研究与应用开发工作主要围绕三方面进行，它们分别是：汽车信息和通讯系统VICS（Vehicle Information and Communication System）、不停车收费系统ETC、先进道路支援系统AHS（AdvancedHighway System）。VICS同时运用了“无线电信标”、“光信标”、“FM立体频道”特性各异的方法，因此无论何时、何地都能够向驾车人提供需要的信息。自从VICS开始以来一直使用的是2.4GHz无线电波的信标，能够提供车辆前方大约200公里以内的道路交通信息。光信标主要设置在一般道路的主要干线道路上。当车辆通过光信标的覆盖区域，能够自动提供车辆前方大约30公里和后方1公里以内的道路交通信息。而且，VICS信息是通过FM立体频道来提供。这利用的是日本公共广播NHK设在各个都道府县的FM立体频道基地局发出的无线电波。在FM立体频道的接收区域内行驶的车辆能够接收各个都道府县以及周边区域的道路交通信息。

2011年，日本开始布设或升级路测单元为5.8GHz的DSRC，到2017年底基本布设完成，目前日本是2.4GHz与5.8GHz双重频率使用，日本国土交通部在2018年2月初宣布在2022年3月底停止老旧的2.4GHz VICS系统，全部转移到5.8GHz DSRC技术的VICS系统。

可以看出5.8GHz DSRC性能要强大许多。日本是全球智能交通系统最发达的国家。不过要用V2I实现交通信号灯信息获得，还需要车道线绝对定位技术，如果不采用低轨道卫星，车道线级绝对定位是无法实现的，目前的所谓车道线级定位都是相对定位，用数学概率的方法获得，而低轨道卫星是绝对定位，且准确度远在数学概率算法之上。日本在2017年发射3颗准天顶卫星，将QZSS系统搭建完成，已经可以实现车道线级绝对定位。日本已经在着手将QZSS系统融入智能交通系统中。预计到2022年日本可以实现V2I特别是交通信号灯信息的准确推送。

美国方面有多个州或城市展开DSRC测试。

怀俄明州首府哥伦布、亚利桑那州的Tampa、纽约三大城市的DSRC实验最为全面。

其中纽约的测试比较全面，包括有闯红灯警告。

欧洲管DSRC叫ITS-G5，注意跟5G没任何联系。

下图是欧洲ITS时间表

恩智浦指出，LTE-V2X 技术源自蜂窝上行链路技术，与目前的 LTE 系统保持着很多相似性：比如帧结构、子载波间距、时钟精度要求以及资源块概念等。这些属性不是很适合汽车应用场景，只是继承自现有的峰窝技术。因此 LTE-V2X 要满足车到车通信的特殊应用要求比较吃力。从技术上讲，LTE-V2X 在没有网络覆盖的情况下会出现问题。它有严格的同步要求，否则将不能正确地从相邻和附近的发射器接收消息，并且通信距离也将受到限制。另外，它所采用的资源分配机制无法正确处理具有不同长度的消息，而多用户访问机制也不能很好的处理广播消息或消息冲突。LTE-V2X 的重载设计也会导致更高的开销。在商用方面，LTE-V2X 无法利用汽车中已有的标准 LTE 调制解调器。不同的安全要求和技术需求强烈建议 LTE-V2X 的安全关键域要与标准 LTE 调制解调器的娱乐域分离开来。严格的同步要求也会显著地增加 LTE-V2X 硬件的成本。

LTE-V2X对时钟误差要求极高，达正负0.39微秒，而DSRC是正负1000微秒，频率误差方面LTE-V2X要求正负0.1ppm，而DSRC是正负20pp。所以LTE-V2X离不开GPS，IEEE1609.4 也需要 GNSS 信号，但只用于从一个信道切换到另一个信道，也就是说需要低得多的时钟和频率精度。

恩智浦认为LTE-V2X的周期远比DSRC长，结果就是多普勒效应，LTE-V2X的适用速度范围被限制在每小时140公里以下，DSRC则可以做到每小时250公里以上。不过LTE阵营也指出，DSRC的响应时间长，反而是LTE更适合高速。

在一条道路的指定区段会有多个用户，每个用户以有规律的间隔发送消息。IEEE802.11p通过实现 CSMA-CA 协议解决潜在的冲突问题，它会在开始新的传送之前检查无线信道是否在使用状态。LTE-V2X 没有等效的机制，如果发生冲突也不会被检测到。两个用户可能使用相同的资源块发送消息。在重新选择资源之前资源会通过半永久分配技术保持用于多次传输。因此这两个用户的多次传输将丢失。LTE-V2X 通过增加一定程度的随机性在用户之间重新选择事件时间来减轻这个问题，但不能完全解决冲突风险。

举例来说，两辆汽车都在接近交叉路口。一旦进入有效通信范围，IEEE802.11p将确保无冲突操作，必要时会发出警告。LTE-V2X 则无法这样做，它会优先选择一个车辆的警告信号。

DSRC最强的在于网络安全领域，它有一套数字签名密钥系统，而LTE-V2X还没有考虑到网络安全部分。

DSRC的缺陷是覆盖距离短，基础设施成本高。

上图是高通批评DSRC的图

DSRC要想解决问题，就要加大路侧单元覆盖密度，实际DSRC一般情况覆盖距离大约500米，极端情况才会到225米，高通夸大了DSRC的缺陷。

上图是爱立信对DSRC的评价

LTE或者说蜂窝阵营意识到欧美政府不可能放弃DSRC后，在2017年下半年开始，出现了DSRC与蜂窝并行混合组网的思路，这种结合DSRC与蜂窝各自的优点。

实际早在2015年，诺基亚也是支持蜂窝与DSRC混合网络的。

早期的爱立信也是如此，近期思科也明确表示支持DSRC和LTE混合网络，华为也提出了蜂窝加AD HOC的设想，众所周知，DSRC就是AD HOC的一种，也有叫车载自组网 VANET (Vehicle Adhoc Network)。DSRC基本能够满足VANET应用对QoS的管理要求。但是,当组网车辆密度与网络流量较大时,VANET应用的端到端时延、信道接入时延与网络吞吐量性能会明显降低。因此需要对DSRC协议进行一定的优化,以实现车辆密度与网络流量大时保障VANET的QoS性能。