基于LTE和5G的C-V2X網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)研究

宋菲

近年來，人民生活水平的提高，汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，促生人們對(duì)汽車的需求量越來越大。為了提高道路效率，輔助駕駛者判斷，甚至將駕駛者從日益復(fù)雜的道路狀況中解放出來，車聯(lián)網(wǎng)V2X的研究日漸深入。它包含專用短距離通信技術(shù)DSRC和基于蜂窩的車聯(lián)網(wǎng)C-V2X。我們主要研究基于蜂窩移動(dòng)通信的C-V2X，根據(jù)國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分類為LTE-V2X和5G-NRV2X。目前5G網(wǎng)絡(luò)是全國關(guān)注的未來智慧生活的核心技術(shù)，基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究也正逐步輔助化，開始向5G-NRV2X轉(zhuǎn)變。2018年6月，3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)制定了Rel-15版本中關(guān)于LTE-V2X的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);計(jì)劃在2020年下半年在Rel-17版本中完成5GNRV2X標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié);隨著5G網(wǎng)絡(luò)商用，社會(huì)對(duì)于5G的V2X的需求不斷出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于運(yùn)營商組網(wǎng)的合理性提出了考驗(yàn)，在實(shí)際組網(wǎng)過程中，可以參考兩種網(wǎng)絡(luò)的不同特性，采用不同的組網(wǎng)方式來滿足最終需求。

C-V2X;EPC;5GC;DSRC

中圖分類號(hào)：F378??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.LTEC-V2X和NRC-V2X網(wǎng)絡(luò)對(duì)比

1.1LTEC-V2X和NRC-V2X網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)比

除了LTE核心網(wǎng)（EPC）移動(dòng)管理實(shí)體（MME）、HSS等實(shí)體（家庭用戶服務(wù)器）和S/P-GW（服務(wù)/分組網(wǎng)關(guān)），3GPP引入了一個(gè)V2X架構(gòu)，其中有兩個(gè)新的功能元件、V2X控制功能和V2X應(yīng)用服務(wù)器[1]。

5GNRC-V2X相比于LTE主要在核心網(wǎng)側(cè)變化較大，接入網(wǎng)側(cè)基本相同。

1.2LTEC-V2X和NRC-V2X性能對(duì)比

基于LTE的V2X和基于NR的V2X性能在傳輸速率、覆蓋范圍、時(shí)延以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面有很大不同，在速率方面NR占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)，在覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)部署方面LTE的復(fù)雜程度更低，便于實(shí)現(xiàn)。

2.不同V2X層級(jí)，不同網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

2.1自動(dòng)駕駛分層概念

通信要求因通信場(chǎng)景和類型而異，但也可能與支持V2X應(yīng)用程序的UE之間共享傳感器信息時(shí)支持?jǐn)U展傳感器的要求有關(guān)（最大端到端延遲為3ms，99.999%的可靠性，50Mbps的數(shù)據(jù)速率，最低要求的通信范圍為200米）。不同用例和場(chǎng)景的需求表可以在TS22.186[15]中找到。

2.1.1 0級(jí)非無自動(dòng)化：

主要靠駕駛員對(duì)車輛完全控制，無任何的自動(dòng)駕駛技術(shù)?，F(xiàn)階段能集成的輔助駕駛類技術(shù)，像某些車輛選配的碰撞距離預(yù)警、車道偏離預(yù)警、車燈感應(yīng)控制，均不屬于車輛的自動(dòng)化。

2.1.2 1級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（DAS）：

某個(gè)功能的自動(dòng)化。駕駛員可以對(duì)這個(gè)功能放棄控制，由系統(tǒng)來判斷自動(dòng)調(diào)整車輛，比如某些車輛配置的自動(dòng)巡航功能（ACC）、緊急自動(dòng)剎車輔助（EBA）和行車車道保持（LKS）系統(tǒng)等。

2.1.3 2級(jí)局部行車自動(dòng)化：

預(yù)先設(shè)置簡單環(huán)境的操控權(quán)限，駕駛員可將車輛的控制權(quán)完全交給系統(tǒng)，但駕駛員需觀察行車情況，環(huán)境變化時(shí)可隨時(shí)掌握車輛的控制，負(fù)責(zé)行車安全。像自動(dòng)跟隨功能。

2.1.4 3級(jí)高度行車自動(dòng)化：

基本可以完全在一段時(shí)間內(nèi)代替駕駛員行車，對(duì)復(fù)雜的路況也能完善判斷，駕駛員可從駕駛?cè)蝿?wù)中脫離，不需隨時(shí)待命，駕駛員可通過系統(tǒng)監(jiān)控行車情況，行車安全由系統(tǒng)負(fù)責(zé)。

2.1.5 4級(jí)完全行車自動(dòng)化：

車輛乘員行為與駕駛完全脫離，行車完全自動(dòng)化，不需任何人類參與，車內(nèi)空間和時(shí)間促生車內(nèi)行為市場(chǎng)。根據(jù)以上等級(jí)情況，結(jié)合LTEC-V2X和NRC-V2X網(wǎng)絡(luò)性能，建議L0-L2層級(jí)自動(dòng)駕駛可利用LTEC-V2X，對(duì)于L3/L4層級(jí)自動(dòng)駕駛支持能力有限;NRC-V2X網(wǎng)絡(luò)性能可全向支持L0-L4自動(dòng)駕駛層級(jí)。

2.2針對(duì)LTEV2X與NRV2X建網(wǎng)要求LTEC-V2X需軟件升級(jí)，參考現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行站點(diǎn)建設(shè)參數(shù)，這里不多做描述。

2.3廣域商務(wù)需求

針對(duì)當(dāng)前5G啟蒙階段，3.5G產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，結(jié)合當(dāng)前5G需求調(diào)研，擴(kuò)展5G用戶需從源頭著手，從產(chǎn)業(yè)鏈源頭到終點(diǎn)，提供多維產(chǎn)品和服務(wù)，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，包括5Gsignal、UE、MEC、Cloud、NFV和SDN等全套服務(wù)（待研究）。

3.結(jié)論

本文結(jié)合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向支持LTEC-V2X和NRC-V2X新技術(shù)的演進(jìn)，介紹了3GPP中V2X的不同活動(dòng)。目前正在對(duì)5GURLLC（TR23.724）進(jìn)行研究，這將借助不同制式的V2X網(wǎng)絡(luò)提高UES的可靠性。我們描述了需要超低延遲和超可靠性的服務(wù)和用例，并區(qū)分了不同自動(dòng)駕駛層級(jí)對(duì)于LTEC-V2X和NRC-V2X網(wǎng)絡(luò)的需求，并根據(jù)具體層級(jí)選擇網(wǎng)絡(luò)類型。同時(shí)給出了LTE和5G組網(wǎng)建設(shè)的不同點(diǎn)，并對(duì)后續(xù)V2X新版本持續(xù)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1]周俊，權(quán)笑，馬建輝.5G無線優(yōu)化面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略[J].電信科學(xué)，2020，36（01）：58-65.

[2]陳美娟，管銘鋒.雙連接場(chǎng)景中基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的基站選擇算法[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，39（06）：9-14.

[3]莊曉明.5G語音解決方案探討[J].電信技術(shù)，2019（12）：106-108+112.