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選擇過去還是未來——一場車聯網技術標準之戰(zhàn)

發(fā)布時間:2020-01-03 10:28

12月12日,華盛頓,美國通信領域的最高管理機構——聯邦通信委員會(Federal Communications Commission,簡稱:FCC)一錘定音,一場持續(xù)多年的汽車通信標準技術之爭暫且告一段落。

 這場爭端無關5G,也沒有涉及到華為。但它帶來的影響,卻像漣漪一樣擴散出去,整個美國汽車行業(yè)乃至全球汽車行業(yè)的通信技術與標準格局,或將因FCC的決議改寫。

故事要從一項名為DSRC(專用短程通信)的技術講起。在美國交通運輸部的主導下,DSRC在美國已經有二十余年的發(fā)展歷史,并且,即將在美國投入大規(guī)模應用。在相當長一段時間內,它是V2X車聯網唯一可用的通信技術。大眾、豐田等國外車企, 甚至已經給出了產品時間表,將在北美車型上搭載DSRC技術。

但在關鍵時刻,FCC卻選擇了重新分配原本劃分給DSRC的75MHz無線電頻譜資源——其中最下層的40MHz向全社會開放,上層的20MHz則被劃分給了更新的C-V2X(Cellular Vhicle to Everything,基于蜂窩網絡的車聯網通信技術)。僅僅只留下10MHz,分給已經準備多年,箭在弦上的DSRC。并且,DSRC要拿穩(wěn)這僅存的10MHz頻譜也不容易,它需要在評議期內證明自身的價值,否則將徹底在美國失去資格,被C-V2X取代。

然而,DSRC的支持者們,早已聽聞FCC態(tài)度搖擺的風聲,他們選擇了觀望。今年4月,豐田宣布暫停從2021年開始為美國市場的車型搭載DSRC的計劃。得知FCC的決議后,通用汽車未予置評。而福特早已站在了C-V2X技術的陣營中。如此以來,DSRC在美國大規(guī)模部署的希望正變得越來越渺茫。

據稱,美國交通運輸部已經為DSRC的推廣支出了超過7億美元;而在20年前,同樣是FCC,把處在5.9GHz頻段75MHz頻譜的資源劃給了DSRC。

那么,美國人為何選擇親手讓二十年付出的心血付諸東流呢?

這或許是一舊一新兩種車聯網技術爭鋒的自然結果,或許又有大國圍繞通信技術博弈的原因。但從本質而言,這是一道擺在企業(yè)、產業(yè)、國家面前的艱難選擇題——尊崇過去,還是相信未來?

同歸但殊途

上世紀90年代,發(fā)達國家的汽車產業(yè)已經高度發(fā)展,但隨之而來的交通問題造成了大量的擁堵、交通事故,帶來了嚴重的生命財產損失。懷著同一個目標,日本、美國、歐洲相繼出發(fā),嘗試構建一個智能交通系統(ITS,Intelligent Traffic System)。讓交通智能起來的重要前提是,車輛彼此能夠“說話”, 還能夠和各種交通基礎設施溝通。因此,通信技術很自然地成為ITS規(guī)劃中不可或缺的一環(huán)。

看上去,ITS有著非常宏大的藍圖,但它率先發(fā)力的重要場景卻顯而易見——高速公路收費站的ETC(不停車電子收費)。

當時,如今被廣泛使用的蜂窩網絡技術還不夠先進,無法可靠地支持汽車場景的通信,人們轉而尋找新技術。1992年,美國率先提出了DSRC技術的概念,將其無線電頻段安置在915MHz波段。因低頻波段帶寬窄、干擾多,業(yè)界繼續(xù)向上尋找,來到了5.8-5.9GHz頻段。

以美國提出的DSRC為技術基礎,以發(fā)展ETC為契機,從上世紀90年代到20世紀初,美國、日本、歐洲相繼為車輛通信技術分配了頻譜,制定了標準,開始在汽車行業(yè)加以推廣。其中,美國選擇了5.9GHz,日本和歐洲則選擇了5.8GHz。雖然三地的標準有一定出入,但它們都基于同一套更基礎的標準——IEEE 802.11p。 

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我們可以據此簡略地認為,DSRC與WiFi是同源的技術——802.11本身就是為無線局域網(WLAN)定義的標準,我們平時所使用的的WiFi,遵循的就是802.1a、802.11ac等一系列協議。802.11p則是無線局域網技術針對車輛場景特別優(yōu)化的一個子集。因此,無論是哪個國家的DSRC,它們與WiFi都有著血緣關系。

而WiFi具有的一些傳統優(yōu)點,DSRC也都有——通信時延低且質量穩(wěn)定。事實上,這正是DSRC被早期的車聯網通信選中的關鍵特質。但另一方面,它與WiFi技術相同的其他一些特質——比如本質上是局域網,需要鋪設“路由器”將車輛與其他通信設備連接起來,信號范圍有限。正是這些特質,為DSRC日后的坎坷,埋下了伏筆。

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作為后起之秀,在DSRC提出超過二十年之后,C-V2X才開始嶄露頭角。2015年,國際通信標準組織3GPP開始針對C-V2X的概念和需求進行研究。當3GPP在R14中正式發(fā)布C-V2X的物理層標準時,已經是2017年。

從Cellular(蜂窩網絡)可以看出,C-V2X與我們手中的手機所使用的通信技術,同屬一個體系。這也是C-V2X在4G網絡實現部署之后才開始崛起的天然限制。因為蜂窩網絡技術迭代到4G時,其通信時延的指標、對高速運動物體的支持,才能滿足汽車安全通信的要求。事實上,直到今天,4G對超高速運動物體的信號支持仍然有些力不從心——當你搭乘時速300km/h的高鐵時,盡管鐵軌旁的4G基站一個接一個,手機的信號仍然不太好使。

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盡管C-V2X相對老資格的DSRC來說,在車輛通信領域只是個楞頭青,但它背后站著的,卻是繁榮昌盛的移動通信產業(yè),以及隨著產業(yè)興旺成長起來的大批蜂窩網絡領域的技術人才,還有,不計其數的可為其所用的通信基礎設施。

 正因為如此,C-V2X雖姍姍來遲,但稍有進展便贏得了各方支持,其中包括全球各地的通信運營商、通信技術公司,如華為、高通等,乃至于一部分車企如寶馬、奔馳、福特也站在了C-V2X一方。

 而DSRC一方的支持者則主要有豐田、通用、大眾等數家車企,以及處在它們供應鏈體系中的半導體公司恩智浦、瑞薩等。

 對熱衷于做多選題的汽車行業(yè)來說,面對一項技術選擇旗幟鮮明地站隊,并不常見。對啊,為什么DSRC與C-V2X就不能共存互補?理論上, 兩種路線雖然可以共存,但現實的殘酷在于,這樣做需要付出難以承受的沉重代價,讓兩種技術事實上水火難容。

 由于通信是基礎中的基礎,對利益相關方來說,兩種技術試圖兼容的代價是巨大的:

 對政府機構來說,標準統一是推進建設、高效管理的前提; 

對許多通信技術公司來說,技術的分化意味著它們必須選邊站,而不可能跳到對手擅長的領域作戰(zhàn);

對汽車市場來說,兼容兩套車聯網標準,意味著要建設兩套不同的基礎設施,車企要測試、驗證兩套不同的功能模塊,消費者最終必然會在購車款中為此買單。

在面臨車載通信標準的重大抉擇時,對絕大多數利益相關者而言,正確的做法是選一個看上去會更好的。顯然,美國重新選擇了C-V2X。

大國的轉變

從曾經DSRC的堅定支持者,到“背棄”DSRC選擇C-V2X,美國人到底經歷了什么?直接的原因不復雜——DSRC推廣不成功。

根據原中興通訊副總裁、現高新興科技集團方案架構師吳冬升的數據,美國有35萬個交叉口,但在DSRC推廣過程中,對應的DSRC路側設備(也就是通信需要的“路由器”)只有5000余個。到2016年,美國的DSRC還處在多地試點階段。

通用汽車是身體力行應用DSRC技術的先鋒。事實上,通用汽車是在美國唯一將DSRC技術量產應用的車企。兩年前,通用汽車在美國市場推出了搭載DSRC的CTS(因為基礎設施限制,也就是“路由器”不夠,主要實現的是車輛間通信功能V2V),但擁有此功能的CTS車型壓根就未大規(guī)模銷售,連一萬臺都不到。

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從1999年分配頻譜,到2004年首次確立標準,到如今卻成績寥寥。DSRC在美國難言成功。為什么?

除了美國普通人對車聯網似乎天生不太感興趣,更多的或許是對技術成本的考慮。美國路網發(fā)達,如果要推廣DSRC,意味著需要在美國大陸上鋪滿“路由器”。然而美國地廣人稀,這樣做的經濟效益堪憂。其實,就連幾乎人人都用的蜂窩網絡技術,美國通信運營商在搭建基站時,也是“挑三揀四”,第一目標是尋求利益最大化而不是信號覆蓋率和信號質量。

美國交通運輸部曾估算,實現DSRC的規(guī)?;渴穑辽傩枰獢凳畠|美元的基建支出。美國高速公路安全管理局(NHTSA)則計算了車輛端的DSRC部署成本——大約每臺車300美元。

高昂的支出和難以預計的回報,讓參與DSRC推廣的各方勢力,無論是美國政府,還是企業(yè),都沒有付諸全力。

DSRC失意之時,C-V2X卻在快馬加鞭中顯露出更大的成長潛力。其實,C-V2X的技術還遠談不上完美,DSRC陣營隨手便可以挑出它在抗干擾性、安全協議等方面的不足,但3GPP頻繁的研討會,清晰的路線圖,和DSRC的“冷清”形成了鮮明對比。

它成功地吸引了美國最大的通信技術公司高通公司,與美國第二大汽車生產商福特的注意。

事實上,高通與福特曾經也支持過DSRC,并進行了相應的技術準備。直到2017年,高通還在技術方案中尋求DSRC與C-V2X的兼容。但在目睹了DSRC的慢與C-V2X的快之后,兩家公司都倒向了C-V2X陣營。

而FCC對DSRC與C-V2X的態(tài)度轉變,與來自高通與福特的游說脫不開關系。今年9月,在美國眾議院舉行的一場名為“Legislating to Secure America’s Wireless Future”聽證會上,高通公司負責頻譜戰(zhàn)略與技術策略的高級副總裁Dean R. Brenner稱,C-V2X的覆蓋范圍和可靠性都要比DSRC的大得多,“FCC須放棄或更改目前僅允許部署DSRC技術的5.9 GHz頻譜規(guī)則,以促進C-V2X技術在美國的部署?!?/p>

美國轉變的動力,不僅僅是因為企業(yè)的呼吁,還有來自大洋彼岸的國家在C-V2X路線上傾盡全力而帶來的壓力。而這個國家曾經只是車用通信技術與標準的跟隨者。

當美國、歐洲、日本等國家、地區(qū)在為打造智能交通系統艱難地推動DRSC時,中國這個后發(fā)者,卻迎來了汽車和交通產業(yè)的爆炸式發(fā)展,試圖從前輩們的舉措中學習一些經驗。實際上,中國確實也學習并應用過DSRC技術,但并不多——1996年,中國開始借鑒美國、日本、歐洲的技術,建設ETC(不停車電子收費系統),而高速收費站里的電子裝置與車輛間進行通信使用的技術,就是DSRC。

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其實,中國原本可能在DSRC這條路上走得更久。早前,由于眾所周知的原因,中國通信行業(yè)與歐洲走得更近。在ITS領域,中國也跟著歐洲亦步亦趨。不過,歐洲這位老師更傾向于選擇使用DSRC技術構建V2X車聯網體系。

但當4G網絡在中國大規(guī)模鋪開之后,中國迅速投入到C-V2X的陣營中。2017年,在無錫舉辦的“2017年世界物聯網博覽會”上,基于C-V2X的商業(yè)應用開始演示。中國工程院院士李駿在接受電視采訪時旗幟鮮明:“我們推的就是LTE-V(基于4G的C-V2X)”。2018年,工信部出臺《車聯網直接通信使用5905~5925MHz的管理規(guī)定》正式發(fā)布,明確規(guī)劃5.9G頻段作為基于LTE的C-V2X技術的車聯網(智能網聯汽車)直連通信的工作頻段。自此,C-V2X在中國取得了壓倒性的地位。

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在政府牽頭下,不僅國內車企、通信運營商、通信設備公司全面倒向C-V2X,由于中國對C-V2X技術大開綠燈,連高通與福特這樣根正苗紅的美國公司,都選擇將中國作為研發(fā)、部署C-V2X的戰(zhàn)略高地。

2019年7月,高通稱,中國或將在自動駕駛領域先于全球推行C-V2X。而福特則是從2018年開始,在中國無錫進行C-V2X的輔助駕駛應用開發(fā)與測試。一個讓美國政府尷尬的事實是,福特宣布,將于2021年率先在中國推出搭載C-V2X的試驗車型,而這項技術在美國的量產時間是2022年。

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選擇過去還是選擇未來?

其實,中國在C-V2X領域的出挑原本也不會引起美國如此大的反應,因為事實上美國、日本、歐洲由于早年對DSRC的推廣應用,導致在這些汽車產業(yè)強國/發(fā)達地區(qū),車企是認可DSRC——比如,豐田、大眾、通用,都是DSRC的支持者。 

DSRC相對成熟,經過驗證,對于看重可靠性的車企來說,DSRC本應是最佳選擇。而C-V2X雖然有更大的成長潛力、更高的理論上限,不過對于有歷史包袱的汽車行業(yè)來說,它本該要更長的時間,才有可能受到今天的重視。但一項關鍵技術的熱潮,成為了C-V2X的催化劑——5G。

從2018年開始,美國、中國、歐洲、韓國爭先恐后地開始5G的商用(或預商用)。同時,5G更成為中美兩國博弈的著力點。事實上,中美兩國的通信技術公司,如中興、華為以及高通等都因此吃過苦頭。

2018年4月,中興通訊受到美國制裁,由此一蹶不振。

2018年,高通公司收購世界最大汽車半導體公司恩智浦的計劃宣告失敗。在中國,針對該收購的反壟斷調查環(huán)節(jié),高通未能獲得中國商務部的審批。

2019年5月,華為收到美國商務部禁令,來自美國的供應鏈一度被掐斷。

原因無他,無論是中國還是美國都達成了這樣的共識——5G是通向IoT時代的鑰匙,是未來一段時間的技術制高點。而能否與5G接軌,成為決定一項技術最終命運的重要指標。

DSRC雖然千好萬好,但有一個致命傷——并不能向5G平滑演進。因為底層通信協議的不同,DSRC與5G若想在一輛車內共存,必須建設兩套基礎設施,搭載兩套車端通信單元,切出兩個互不干擾的頻譜······

如果5G能夠在未來一段時間內推廣開,選擇先大規(guī)模部署DSRC再向5G V2X硬切換的路線,不僅使得DSRC所投入的各種資源將難以被5G復用,整個社會也會面臨眾多因為標準不統一而產生的系統性問題。

而C-V2X由于與5G同源(都是蜂窩網絡),可以更順利地向5G實現演進,并被吸納為5G技術的一個子集。事實上,C-V2X的支持者們就是這么做的,他們正在籌謀C-V2X從4G步入5G時代的路線圖——LTE V2X-LTE eV2X-NR V2X。某種意義上,如果一國加速推廣C-V2X,就意味著這個國家的汽車產業(yè),將在對接5G時代的賽跑中博得一個先發(fā)的身位。

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顯然,從DSRC轉向C-V2X的美國,是在搖擺中開始朝未來踏出一步,而全力加碼C-V2X的中國則是毫不猶豫地往未來飛奔。

原因在于,并非中國的產業(yè)界掌握了更高的認知,而是國內實在沒有DSRC的歷史包袱。并且,在類似的選擇中,中國有過成功的經驗。

中國在移動互聯網上的躍進,就是一個很好的例子。

當年,中國為了在世界通信領域中立足, 在3G時代可謂是嘔心瀝血,不惜花費巨大代價研發(fā)了具有自主知識產權的TD-SCDMA,并將其作為中國最大網絡運營商中國移動的3G制式加以推廣。

但TD-SCDMA在部署后,通信質量表現不佳,與國外同類技術存在顯著差距。在意識到中國在3G技術標準領域的話語權仍然邊緣化后,中國迅速地戰(zhàn)略性放棄了3G,轉而全力推動4G的部署。這一選擇的最終結果是,到今天全球4G基站有超過一半分布在中國,大多數移動網絡用戶直接從2G時代步入了4G時代。

巨大的技術代差釋放出的人口紅利,讓中國一躍成為移動互聯網產業(yè)大國。反過來,中國通信產業(yè)在4G的繁榮下積累的技術、經驗、基礎設施,又讓中國在5G時代獲得了更高的起點,成為5G技術的先發(fā)國家。

結語:

 在美國大幅度倒向C-V2X技術之后,這場曠日持久的車聯網技術之爭,仍然未見分曉。畢竟,DSRC與C-V2X都還未能真正意義上大規(guī)模部署。

 然而,在汽車行業(yè)與通信行業(yè)同時具有巨大影響力的美國選擇轉向,使得DSRC與C-V2X的勢力天平發(fā)生了巨大的偏轉。其實,歐洲的監(jiān)管機構亦在今年表態(tài),對DSRC與C-V2X的技術競爭,持技術中立態(tài)度。如今,只有日本在DSRC的推廣上取得了顯著成效,據說其分布在道路旁為DSRC服務的“路由器”已經架設完畢,而搭載DSRC技術的皇冠與普銳斯已經賣出超過10萬臺。當然,這樣的成就與日本國土面積小、豐田品牌實力強大密不可分。

 只是,翻閱日本在DSRC領域所取得的成就時,你會發(fā)現,日本在5G的話題上幾乎是個邊緣人。

 汽車通信標準之爭,到底選DSRC還是選C-V2X?至少在全球范圍內,這個問題還沒有標準答案,各國各地區(qū)是根據自身的情況出發(fā)去設定,或做調整。

 只不過,DSRC與C-V2X之爭,并不只是一道單純的技術選擇題。它也映射著這樣的思維區(qū)隔:是選擇以過去為出發(fā)點,將從前的成果置于現在;還是以未來為著眼點,讓現實朝向它不斷更改。

 顯然,中國和中國人常常選擇后者。

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