驱动未来：V2V和V2I如何开创道路
介绍V2V和V2I
V2V（车辆对车辆）
定义V2V及其对交通的影响：V2V利用专用短程通讯（Dedicated Short Range Communication, DSRC）在连接的车辆之间传输数据。透过使用这项技术，车辆可以在速度、位置和方向等方面进行「对话」。V2V允许车辆预测交通状况，以提高安全性和效率。车辆可以直接通讯以防止碰撞并协调剎车，从而减少交通事故。
V2V的运行机制和好处：V2V使用无线讯号在车辆之间发送基础安全讯息（Basic Safety Messages, BSM）。每个BSM存储车辆速度、方向和剎车状态。实时数据促进了场景意识和道路安全决策。美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）研究估计，V2V和V2I技术可能减少高达80%的非醉驾碰撞情况，并节省69亿小时的交通时间。因此，它促进了事故预防和驾驶反应时间。
V2V技术在事故预防中的应用：需要快速应对变化的交通状况的应用程序从V2V中受益。例如，卡车队列行驶利用V2V技术保持安全距离，同时提高道路效率和降低燃油消耗。交叉口运动辅助功能警告驾驶危险的交叉口。V2V可以通过警告驾驶即将发生的事故来减少城市碰撞并提高道路安全性。
V2I（车辆对基础设施）
探索V2I与智慧城市：车辆与道路基础设施（包括交通信号灯、标志和行人过路处）之间通过V2I进行通讯。智慧城市利用这项技术来管理交通和提高安全性。车辆可以利用基础设施数据对实时交通信号和道路危险作出反应。整合创建了更具响应性和适应性的城市交通系统，促进了交通流量并减少壅塞。
车辆与城市基础设施之间的互动：V2I连接使得车辆和基础设施能够在智慧城市中协同工作。例如，当交通信号灯发送其当前状态和变更时间时，车辆可以调整其速度以安全通过交叉口。智能道路标志可以直接在仪表盘上提醒驾驶员有关结冰路面和突发交通壅塞的情况，以便更好的判断和反应时间。
V2I在城市环境中的好处：在交通壅塞和道路条件差的城市地区，V2I具有巨大的优势。V2I功能可以在根据实时交通流量数据调整信号时间的系统中减少交通延误。V2I系统还可以向驾驶通报路况，例如事故或施工区域，使他们能够改道并保持交通流量。研究显示，V2I技术通过允许车辆和交通管理系统之间的通讯并简化交通信号调整和事故管理，增强了旅行时间的可靠性。
实施V2V和V2I的挑战
V2V和V2I中的隐私问题
由于交换了位置、速度和方向等敏感数据，V2I和V2V必须解决隐私问题。用户的行踪可能会通过这些数据传输被跟踪，从而引发隐私问题。例如，错误匿名化的位置数据可能被用于在未经许可的情况下监视某人。此外，V2V系统必须每秒最多传输10次BSM，其中包含详细的遥测数据。尽管基于属性型访问控制（Attribute-based Access Control, ABAC）和假名化可以隐藏驾驶的身份，但隐私问题依然存在。当与外部数据结合时，匿名化的驾驶习惯可能与特定的驾驶相关联。超过一亿行代码和数百个电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU）使汽车拥有庞大的攻击面。因此，遵循隐私法规并使用同态加密等加密技术可以减少这些问题。
资源有限的市政基础设施需求
升级基础设施以适应V2I和V2V需要安装路边单元（Roadside Units, RSU），这些设备与汽车和其他设备通讯。这需要处理大量高速、实时数据，这对于资源有限的小区来说既昂贵又具有挑战性。美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）预测2020年V2V设备和通讯成本为每辆车341-350美元。在资源紧张的小型市政当局难以在不削减其他基本服务的情况下支付升级费用。随着V2V技术的进步，这些市政当局还必须考虑维护和技术升级的费用。为了资助这些基础设施改进，需要政府资金和私人合作。此外，利用现有的蜂巢式网络和探索可扩展的基于云的解决方案可以降低初始成本并提高基础设施部署的灵活性。
法律障碍和通讯协议的标准化
此外，法律障碍也阻碍了V2I和V2V的采用。缺乏共同的通讯标准阻碍了车辆和路边基础设施在不同制造商之间的兼容性。协调DSRC和C-V2X协议使V2V能够在不同平台上工作。尽管DSRC在美国很受欢迎，但由于其与现有蜂巢式网络和5G的整合可能性，C-V2X正变得越来越重要。由于频谱共享和讯号干扰问题，立法者 对于推动这些技术采用保持谨慎。然而，国际V2V标准的差异使全球贸易变得更加复杂。这需要国际机构（如国际标准化组织（ISO））的协调努力来推动全球标准。这些举措对于跨国技术互操作性以及全球范围内V2V和V2I的安全和成功实施至关重要。
V2V和V2I的未来
V2I和V2V技术将增强车辆安全、减少壅塞和改进交通管理，同时改变汽车行业。通过5G网络的高速数据传输，车辆可以实时通讯交通、车辆和道路基础设施数据。这加快了自动驾驶系统的决策。例如，V2V可以快速传达车辆的剎车状态给附近的车辆，将反应时间从毫秒缩短到微秒。研究发现，V2V车辆可以减少20-30%的壅塞延误。V2I技术还允许交通信号灯和道路标志向汽车广播安全警告和交通更新，以提高意识。
V2I每年可在美国挽救近3万条生命，节省1900亿美元的医疗费用，同时防止近90%的道路死亡。基于云的边缘计算可以在网络边缘本地管理和处理大量数据，从而减少延迟和带宽使用，同时保护数据。通过实时分析数据，边缘计算使得交通管理系统能够根据当前情况调整交通流量。随着网络安全企业的加入，车辆通信协议将采用加密和数据保护技术来防范
