LTE筆記: V2X 的架構

在所有 IoT 應用中, 除了穿戴裝置和感測器外,
另一個常被討論的應用就是車載網路,
不同於上述兩種應用, 面臨藍牙, LoRa, OneM2M的競爭,
車載網路由於其反映延遲和安全性的需求,
主要仍在 3GPP 的架構下討論, 稱為 V2X (Vehicle-to-everything).
Note: 還有 802.11P 的 DSRC, 不過, 不在此文討論...

事實上, 在目前的架構中, V2X又 可以大概分成4個部分:
V2V (車對車), V2I (車對號誌), V2N (車對網路), 以及V2P (車對行人)
如下圖所示:

來自: https://www.hksilicon.com/articles/1453396

目前主要推動國家為中國大陸和美國, 圖片連結有詳細的沿革紀錄,
可以了解雙方推動 V2X 網路重點的不同.

其中, 或許有人困惑的一點是 V2N 和 V2I 的差別,
簡單來說, V2I 是考慮反應時間的特殊架構,
透過在基礎建設 (Infrastructure), 包括路燈, 號誌等, 的小基地台,
以及其內部的運算伺服器, 提供即時的反饋.
至於 V2N 則連回大基地台, 也就是既有的 4G 網路架構,
可以提供高頻寬, 而即時性要求不高的服務.

而對於 V2I 和 V2V, 此兩種網路從不同角度出發,
V2I 是小細胞基地台的架構, 透過多個基地台的合作, 提供訊息,
考慮到換手, 以及覆蓋的需求, V2I 通常運作在較低頻段 (如: 700Hz)
而 V2V 為車輛之間的通訊, 為 ad-hoc 網路架構,
此處會使用指向性較強的高頻載波 (5.9GHz)
一方面可以在車輛間的短距離中, 有較高的通訊頻寬,
也同時透過波束成型技術 (beamforming) 開發空間重複利用性,

在目前 3GPP 的規劃下, 已經於 2017 年著手制定 LTE-V,
主要專注於 V2I 和 V2V 的討論,
事實上, V2I 和 V2V 正好可以對應於 LTE-V 中兩種通訊架構,
也就是直接通訊的 LTE-V-Direct, (對應V2V)
以及小細胞網路的 LTE-V-Cell, (對應V2I), 如下圖所示:

來自: https://read01.com/xxzBGO.html#.Wku5G9-WY2w

在 LTE-V 架構中, 仍未放棄中央主控式的網路,
因此, 控制訊息, 如註冊, 換手, 排程等, 仍透過 V2I/V2N 送到核心網路處理,
V2V 的網路比較類似點對點網路, 而非網狀網路,
而透過 V2X 的架構, LTE-V-Cell 可以實現像是道路預警, 壅塞避免等功能,
LTE-V-Direct 則可以形成一個車載感測器共享網, 並避免道路上的緊急危難,
LTE-V 的最終目標應該仍是要和無人車等議題結合,
提供自動化, 安全, 且省時的交通網路.