驅動未來：V2V和V2I如何開創道路
介紹V2V和V2I
V2V（車輛對車輛）
定義V2V及其對交通的影響：V2V利用專用短程通訊（Dedicated Short Range Communication, DSRC）在連接的車輛之間傳輸數據。透過使用這項技術，車輛可以在速度、位置和方向等方面進行「對話」。V2V允許車輛預測交通狀況，以提高安全性和效率。車輛可以直接通訊以防止碰撞並協調剎車，從而減少交通事故。
V2V的運行機制和好處：V2V使用無線訊號在車輛之間發送基礎安全訊息（Basic Safety Messages, BSM）。每個BSM存儲車輛速度、方向和剎車狀態。即時數據促進了場景意識和道路安全決策。美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）研究估計，V2V和V2I技術可能減少高達80%的非醉駕碰撞情況，並節省69億小時的交通時間。因此，它促進了事故預防和駕駛反應時間。
V2V技術在事故預防中的應用：需要快速應對變化的交通狀況的應用程序從V2V中受益。例如，卡車隊列行駛利用V2V技術保持安全距離，同時提高道路效率和降低燃油消耗。交叉口運動輔助功能警告駕駛危險的交叉口。V2V可以通過警告駕駛即將發生的事故來減少城市碰撞並提高道路安全性。
V2I（車輛對基礎設施）
探索V2I與智慧城市：車輛與道路基礎設施（包括交通信號燈、標誌和行人過路處）之間通過V2I進行通訊。智慧城市利用這項技術來管理交通和提高安全性。車輛可以利用基礎設施數據對即時交通信號和道路危險作出反應。整合創建了更具響應性和適應性的城市交通系統，促進了交通流量並減少壅塞。
車輛與城市基礎設施之間的互動：V2I連接使得車輛和基礎設施能夠在智慧城市中協同工作。例如，當交通信號燈發送其當前狀態和變更時間時，車輛可以調整其速度以安全通過交叉口。智慧道路標誌可以直接在儀表盤上提醒駕駛員有關結冰路面和突發交通壅塞的情況，以便更好的判斷和反應時間。
V2I在城市環境中的好處：在交通壅塞和道路條件差的城市地區，V2I具有巨大的優勢。V2I功能可以在根據即時交通流量數據調整信號時間的系統中減少交通延誤。V2I系統還可以向駕駛通報路況，例如事故或施工區域，使他們能夠改道並保持交通流量。研究顯示，V2I技術通過允許車輛和交通管理系統之間的通訊並簡化交通信號調整和事故管理，增強了旅行時間的可靠性。
實施V2V和V2I的挑戰
V2V和V2I中的隱私問題
由於交換了位置、速度和方向等敏感數據，V2I和V2V必須解決隱私問題。用戶的行蹤可能會通過這些數據傳輸被跟蹤，從而引發隱私問題。例如，錯誤匿名化的位置數據可能被用於在未經許可的情況下監視某人。此外，V2V系統必須每秒最多傳輸10次BSM，其中包含詳細的遙測數據。儘管基於屬性型訪問控制（Attribute-based Access Control, ABAC）和假名化可以隱藏駕駛的身份，但隱私問題依然存在。當與外部數據結合時，匿名化的駕駛習慣可能與特定的駕駛相關聯。超過一億行代碼和數百個電子控制單元（Electronic Control Unit, ECU）使汽車擁有龐大的攻擊面。因此，遵循隱私法規並使用同態加密等加密技術可以減少這些問題。
資源有限的市政基礎設施需求
升級基礎設施以適應V2I和V2V需要安裝路邊單元（Roadside Units, RSU），這些設備與汽車和其他設備通訊。這需要處理大量高速、即時數據，這對於資源有限的社區來說既昂貴又具有挑戰性。美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）預測2020年V2V設備和通訊成本為每輛車341-350美元。在資源緊張的小型市政當局難以在不削減其他基本服務的情況下支付升級費用。隨著V2V技術的進步，這些市政當局還必須考慮維護和技術升級的費用。為了資助這些基礎設施改進，需要政府資金和私人合作。此外，利用現有的蜂巢式網路和探索可擴展的基於雲的解決方案可以降低初始成本並提高基礎設施部署的靈活性。
法律障礙和通訊協議的標準化
此外，法律障礙也阻礙了V2I和V2V的採用。缺乏共同的通訊標準阻礙了車輛和路邊基礎設施在不同製造商之間的兼容性。協調DSRC和C-V2X協議使V2V能夠在不同平台上工作。儘管DSRC在美國很受歡迎，但由於其與現有蜂巢式網路和5G的整合可能性，C-V2X正變得越來越重要。由於頻譜共享和訊號干擾問題，立法者 對於推動這些技術採用保持謹慎。然而，國際V2V標準的差異使全球貿易變得更加複雜。這需要國際機構（如國際標準化組織（ISO））的協調努力來推動全球標準。這些舉措對於跨國技術互操作性以及全球範圍內V2V和V2I的安全和成功實施至關重要。
V2V和V2I的未來
V2I和V2V技術將增強車輛安全、減少壅塞和改進交通管理，同時改變汽車行業。通過5G網絡的高速數據傳輸，車輛可以即時通訊交通、車輛和道路基礎設施數據。這加快了自動駕駛系統的決策。例如，V2V可以快速傳達車輛的剎車狀態給附近的車輛，將反應時間從毫秒縮短到微秒。研究發現，V2V車輛可以減少20-30%的壅塞延誤。V2I技術還允許交通信號燈和道路標誌向汽車廣播安全警告和交通更新，以提高意識。
V2I每年可在美國挽救近3萬條生命，節省1900億美元的醫療費用，同時防止近90%的道路死亡。基於雲的邊緣計算可以在網絡邊緣本地管理和處理大量數據，從而減少延遲和帶寬使用，同時保護數據。通過實時分析數據，邊緣計算使得交通管理系統能夠根據當前情況調整交通流量。隨著網絡安全企業的加入，車輛通信協議將採用加密和數據保護技術來防範
