典型車聯網基本安全消息機制分析

馬佳榮，王潤民，張晉崇，張志恒

（1. 西安文理學院 信息工程學院，西安 710065；2. 長安大學 車聯網教育部-中國移動聯合實驗室，西安 710061；3. 中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300；4. 空軍工程大學 防空反導學院，西安 710043）

基本安全消息[1]（Basic Safety Message，BSM）是在車聯網與智能網聯汽車應用中，基于無線通信按固定周期向外部車輛或路側感知設備傳播車輛基本參數和運行狀態的一種消息。目前，多個標準化組織均給出了BSM的定義：美國汽車工程師學會（Society of Automotive Engineers，SAE）定 義 車聯網BSM為一種綜合考慮車輛狀態，在車輛間進行交換的、用于多種應用的、描述車輛狀態的安全數據。這一數據類型周期性地向鄰居車輛發送包含有安全應用及其他應用所需的數據。歐洲電信標準化協會（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）將BSM定義為合作式感知消息[2]（Cooperative Awareness Message，CAM），是借助周期性發送數據包以幫助道路使用者和路側基礎設施感知彼此的一種消息類型。中國汽車工程學會（China Society of Automotive Engineers，China-SAE）標準中的車輛基本安全消息被定義為，一個使用最廣泛的應用層消息，用來在車輛之間交換安全狀態數據。

車輛通過對BSM進行廣播，將自身的實時狀態告知周圍車輛，以此支持一系列系統安全等應用。如圖1所示，作為一個典型的前向碰撞預警（Forward Collision Warning，FCW）場景，當主車（Host Vehicle，HV）在車道上行駛，與在正前方同一車道的遠車（RV-1）或在相鄰車道進行變道行駛的遠車（RV-2）存在追尾碰撞危險時，RV-2可借助BSM將當前行駛狀態告知HV、RV-1和路側設備（Road Side Unit，RSU），提示HV進行減速或變道行駛操作，提示RV-1進行加速或變道行駛操作，以避免三車發生連續碰撞。RSU對BSM中的數據可進行進一步的廣播和上傳處理。BSM的生成和傳遞一般采取周期性的、單跳點對多點廣播方式。

圖1 前向碰撞預警場景

對于車聯網與智能網聯汽車安全應用而言，為了避免發生車輛碰撞等事故，需要車輛獲取實時性更高、準確性更強的鄰居車輛狀態信息，這需要利用較高的BSM生成和傳遞頻率。然而，為保證不造成車聯網信道擁堵，BSM生成和傳遞頻率應保持在適當較低的水平。因此，制定完善的BSM生成傳播機制是車聯網與智能網聯汽車安全應用研究和部署過程中的首要環節，以保證BSM消息能滿足各項車聯網與智能網聯汽車的應用需求。

為解決上述問題，美國、歐洲和中國等多個國家和地區的標準化組織，在構建的車聯網體系架構基礎上，開展了一系列關于BSM消息的標準化工作，對BSM消息集進行了定義，并根據不同應用進行了相應的需求分析。2016年，SAE發布了專用短程通信（Dedicated Short Range Communication，DSRC）消息最小性能需求——車輛安全應用中的基本安全消息標準SAE J2945.1[3]，給出了BSM消息的推薦使用規則。同年，SAE發布了基于5.9 GHz DSRC的車聯網應用消息集標準SAE J2735[4]，明確了最終的消息結構、數據幀和數據元素。2014年，歐洲ETSI組織發布了ETSI TS 102 894-2[5]標準，對智能交通系統應用層、設備層的通用數據集進行了定義，在此基礎上，2018年，ETSI發布了ETSI EN 302 637-2標準草案，給出了CAM的推薦發送機制和數據格式。2017年，China-SAE發布了車用通信系統應用層及應用數據交互標準T/CSAE 53—2017[6]，明確了車用通信系統的應用類型，定義了BSM數據集、數據幀、數據元素和對應的服務接口。

上述有關BSM的標準因不同國家/地區政策以及所選的不同通信技術呈現出一定程度的差異。本文通過對幾種典型的車聯網通信協議進行介紹，對不同車聯網體系架構下的底層框架和現行標準進行了梳理。然后，就不同地區的研究組織對車聯網頻段、信道的具體劃分進行了明確。在給出了BSM消息定義的基礎上，對不同標準中的BSM數據結構進行了詳細剖析，并在網絡層和接入層層面上分析了BSM機制中涉及的兩個重要傳輸參數和當前BSM發送機制的研究現狀。最后，圍繞車聯網BSM機制中涉及的發送頻率、發送功率參數設定和基于交通感知的動態車聯網BSM動態生成及傳播機制的研究現狀進行了討論和分析。相關研究成果可以支撐面向交通感知的BSM生成及傳播機制的進一步研究。

1 典型車聯網通信協議

1.1 基于802.11p的DRSC通信協議

1.1.1 WAVE車聯網通信協議

1999年，美國聯邦通信委員會（Federal Communications Commission，FCC）提議將5.9 GHz頻譜處的75 MHz專門用于支持高速移動環境中車輛與車輛（Vehicle to Vehicle，V2V）、車輛與路側設備（Vehicle to Infrastructure，V2I）間的通信。2010年7月，美國電氣和電子工程師協會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）在802.11a協議的基礎上，率先發布了車聯網技術的底層協議802.11p[7]。隨后，IEEE相繼發布了IEEE 1609.2、IEEE 1609.3、IEEE 1609.4[8]系列標準，定義了MAC層以上的高層通信協議棧，并就此搭建了5.9 GHz頻譜處DSRC/WAVE的標準體系框架[9]。WAVE體系結構如圖2所示。

圖2 WAVE體系結構

1.1.2 ITS-G5車聯網通信協議

在IEEE 802.11p標準的基礎上，2010年，ETSI發布了其在5 GHz頻段上的智能交通系統物理層和MAC層標準，定義了其基于802.11p框架下的ITS-G5協議?？蚣?，并對其通用需求進行了解釋[10]。同年9月，給出了智能交通系統體系框架標準，明確了智能交通系統通信架構[11]（Communications for Intelligent Transport Systems，ITSC）。2014年，發布了智能交通系統應用層、設備層的通用數據集，并明確了系統中的應用需求。ITS-G5協議棧體系架構如圖3所示。

圖3 ITS-G5協議棧體系架構

1.1.3 日本DSRC通信協議

日本的DSRC體系與美國相似，1997年，日本無線工業及商貿聯合會（Association of Radio Industries and Businesses，ARIB）發布了面向交通信息和控制系統的DSRC標準，通過選取開放系統互聯基本參考模型[12]（Open Systems Interconnection Basic Reference Model，OSI/RM）中的物理層L1、數據鏈路層L2和應用層L7，搭建了DSRC的基本通信框架，并將L3、L4、L5、L6層的功能在L7層中進行了標準化整合。2001年發布的標準則對DSRC系統中不同設備間的無線空中接口參數進行了定義和明確。

1.2 基于蜂窩通信的C-V2X通信協議

移動通信技術的快速發展使車聯網技術實現超大帶寬、低延時可靠通信、移動終端海量連接成為可能。自2015年以來，國際通信標準組織（the 3rd Generation Partnership Project，3GPP）相繼推出了包含有長期演進-車聯網（LTE-V2X）和5G-V2X的C-V2X技術。在完成基于LTE PC5接口的V2V（PC5-Based V2V）的標準化工作和基于LTE Uu 接口的V2X的標準化工作的基礎上，3GPP無線電接入網（Radio Access Network，RAN）組織于2017年3月凍結了3GPP LTE Rel-14[13]的V2X標準化工作，實現了對基于LTE技術，并滿足LTE-V2X基本業務需求的RAN物理層標準的設計。

3GPP LTE Rel-14主要針對的是現階段輔助駕駛的應用需求。針對未來自動駕駛的應用需求，3GPP組織自2016年逐步推進了一系列關于5G-V2X的標準化工作。2018年6月，3GPP RAN組織完成了面向5G-V2X應用用例的評估方法研究，并對評估場景進行定義，明確了6 GHz以上的Sidelink信道模型。同年，啟動了“基于5G新空口（NR）的V2X（Rel-16）”工作，旨在通過增強多進多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）使毫米波頻段的有效性得到提高，同時，3GPP Rel-16針對NR Sidelink的物理層架構、傳播方式、同步機制進行了設計，并根據NR Uu接口對5G-V2X應用的適用情況進行了增強。此外，對無線接入技術的選擇機制進行了明確，并給出了空口服務質量管理技術方案。

在中國，隨著4G/5G蜂窩通信網絡的大規模鋪設，中國通信標準化協會（CCSA）、中國智能交通產業聯盟（C-ITS）和China-SAE等組織積極開展了LET-V端到端的標準體系構建工作。2017年，China-SAE發布了車用通信系統應用層及應用數據交互標準，參照國際標準化組織制定的通信系統七層參考模型和美國、歐洲主流的車用通信系統架構，中國車用通信系統主要包括系統應用、應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。通過向下制定與不同通信設備對接的服務提供接口（SPI），該標準可實現對包含有DRSC和3GPP LTE-V2X等不同通信方式和多種通信設備的兼容。China-SAE數據交互標準的通信技術兼容范疇說明如圖4所示。

圖4 China-SAE標準的通信協議兼容范疇

2019年7月，歐盟正式發布聲明，否決了此前由歐盟委員會提出的指定DSRC為未來車聯網技術的方案。2020年，ETSI獲批的最新標準EN將C-V2X作為智能交通系統（Intelligent Transport System，ITS）終端的接入層技術。與此同時，通過對接入層之上的全部ETSI標準系列和規范進行更新，當前所有ETSI標準均可支持基于C-V2X技術的接入層協議。上述標準和規范目前已形成ETSI ITS Release1規范集，是幫助行業相關廠商未來開發C-V2X ITS解決方案和終端的基礎。

此外，2019年12月，美國聯邦通信委員會（Federal Communications Commission，FCC）通過了重新分配5.9 GHz頻譜的提案，并將其中20 MHz頻段專用于C-V2X技術。

1.3 車聯網通信協議特性對比

基于目前國際上主流車聯網通信協議分析結果可以認為，目前世界上主流車聯網通信協議基本上是以IEEE主導的IEEE 802.11P為核心的DSRC和3GPP 發起制定的以LTE-V和未來5G NR為主的C-V2X。本節主要對上述兩種通信協議特征進行對比。

表1 典型車聯網通信協議特征對比

如表1所示，C-V2X技術[14]與802.11p技術[15]相比，主要差異表現在以下幾個方面：首先，兩者通信方式不同，802.11p技術采用的是異步通信，C-V2X技術則使用同步通信，由于同步通信具有較低的信道訪問開銷，因此，C-V2X技術具有更高的頻譜效率；其次，相比802.11p技術，C-V2X技術在跨車輛的資源多路復用技術中，可靈活使用頻分 復 用（Frequency Division Multiplexing，FDM）和時分復用（Time Division Multiplexing，TDM）兩種方式，在相同范圍內具備更多的鏈路預算；再次，C-V2X技術使用Turbo編碼并在上行鏈路中使用單載波頻分多址（SC-FDM）技術，有效地提高了頻譜的利用率和速率；最后，C-V2X技術支持混合自動重傳請求（Hybrid Automatic Repeat Request，HARQ）的重傳機制，可實現數據更遠距離的傳輸[16]。

1.4 國際車聯網通信標準進展分析

目前，世界上多個國家或地區的政府或標準化組織圍繞IEEE 802.11p和LTE-V制定了關于所在區域內的車聯網通信標準體系，見表2。由表2可知，無論是IEEE 802.11p還是C-V2X技術，目前均已完成了階段性的技術研究和標準化制定。

表2 主流車聯網通信標準匯總

DSRC作為車聯網的主流通信技術得到眾多關注和發展。然而，由于DSRC依賴較大基礎設施的部署數量，致使系統的建設和運行成本顯著增加。同時，DSRC物理層存在異步通信的固有缺陷，且針對物理層的改進方案一直未出現較為明確的演進方向，車聯網與智能網聯汽車安全應用的及時性遭遇極大挑戰。此外，車聯網與智能網聯汽車應用呈現多樣化和復雜化，DSRC技術難以滿足其對魯棒性和可靠性的要求?？紤]到移動通信技術的超大覆蓋范圍和穩定的通信質量，以及其明確的演進路線，利用蜂窩通信技術支持車聯網應用完成數據交互的趨勢愈發明確。因此，C-V2X技術得到越來越多的國家和地區，以及標準化組織的青睞，并在全球范圍內形成一系列的標準成果。

盡管相關標準化工作、測試試驗已陸續開展并取得一定成果，綜合當前實際的產業進展情況，實現全面的基于5G–V2X技術的車聯網及智能網聯汽車應用仍需要一定的時間?，F階段LTE-V2X主要關注基礎V2X業務，NR-V2X更多作為補充技術出現。

2 車聯網載波頻段和信道劃分

2.1 載波頻段

在發展電子收費系統（Electronic Toll Collection，ETC）技術的過程中，美國、日本、歐洲相繼為車聯網通信技術分配了相應的工作頻段，其中，美國選擇了5.9 GHz，日本、歐洲選擇了5.8 GHz。1999年，美國FCC將5 850～5 925 MHz頻段用于基于DSRC的智能交通業務，其中，5 850～5 855 MHz的5 MHz是預留的保護頻段，余下的5 855～5 925 MHz頻段根據業務進行平均分配。

20世紀90年代末，日本將5 770～5 850 MHz頻段劃分給DSRC，用于車輛信息與通信系統（Vehicle Information and Communication System，VICS）和ETC。2012年，ARIB發 布 的《700MHz Band Intelligent Transport Systems》規范中則將755.5～764.5 MHz頻段規劃給ITS的道路安全應用業務。

歐洲ETSI根據不同的應用需求，對5 GHz頻段上的ITS系統無線電頻譜資源進行了重新分配，其中，ITS-G5A（5.875～5.905 GHz）主要面向安全相關應用，ITS-G5B（5.855～5.875 GHz）主要面向非安全相關應用，ITS-G5C（5.470～5.725 GHz）主要面向使用其他通信技術（BRAN，WLAN）的應用。此外，ETSI還預留5.905～5.925 GHz以滿足未來ITS應用的需求。

2013年，中國工業和信息化部發布的《關于調整5 725-5 850兆赫茲頻段頻率使用事宜的公示》中，將5 725～5 850 MHz頻段規劃為寬帶無線接入系統、智能交通專用無線通信系統（包括ETC等）、點對點或點對多點擴頻通信系統及通用微功率（短距離）無線電發射設備等無線電臺站的使用頻段。2018年，中國工業和信息化部出臺《車聯網直接通信使用5 905～5 925 MHz的管理規定》，明確規劃5.9 GHz 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[17]。各國車聯網通信技術頻段如圖5所示。

圖5 各個國家和地區車聯網通信技術頻段

此外，2019年12月12日，FCC宣布重新分配了原本劃分給DSRC的75 MHz無線電頻譜資源——最下層的45 MHz（5.850～5.895 GHz）劃撥給非授權技術使用，并向全社會開放；上層的30 MHz（5.895～5.925 GHz）將保留專用于運輸和車輛安全，特別是其中的20 MHz（5.905～5.925 GHz），被劃分為基于蜂窩網絡的車聯網通信技術（Cellular Vehicle to Everything，C-V2X）的專用頻段。

2.2 信道劃分

美國將5 855～5 925 MHz頻段劃分成了7個10 MHz信道，包括1個控制信道（Control Channel，CCH）、2個安全服務信道（Service Channel，SCH）和4個非安全服務信道。其中，控制信道用于傳輸服務聲明信息和其他WAVE協議中的控制信息，服務信道則用于交換ITS應用相關信息。編號174、176的非安全服務信道可合并編號為175的20 MHz服務信道，編號180、182的非安全服務信道可合并編號為181的服務信道。對BSM而言，由于其采用WSMP封包格式，所以對部分應用程序而言，能夠在不注冊服務的情況下，使WSMP在所有控制信道和服務信道上完成發送任務。美國信道分布及編號如圖6所示。

圖6 美國信道分布及編號

歐洲ETSI組織在對信道進行分配時，同樣將其分為1個控制信道（ITS-G5 Control Channel，G5CC）和5個服務信道（ITS-G5 Serbice Channel，G5SC），5個服務信道中有4個信道固定，剩余1個信道頻段可變。與此同時，在使用上述6個信道時，需要遵循3個使用方案：一是G5CC應用于保證道路安全和提升交通效率，或用于為G5SC1至G5SC5信道上的ITS應用提供服務聲明；二是G5SC1和G5SC2應用于保證道路安全和提升交通效率；三是其他ITS應用主要使用G5SC3、G5SC4和G5SC5。歐洲信道分布情況及編號見表3。

表3 歐洲信道分布及編號

中國當前對5 905～5 925 MHz頻段內的信道劃分還未給出官方說明。就國內目前已開展的基于5.9 GHz DSRC技術而言，其信道劃分主要參照的是美國802.11p標準。

3 基本安全消息結構與傳播機制

3.1 基本安全消息數據幀結構

3.1.1 SAE J2735標準數據幀結構

根據SAE J2735標準，消息由數據幀和數據元素構成。對BSM消息而言，主要包括BSM Part1和BSM Part2兩部分數據幀。BSM Part1數據幀內寫入的是coredata，每個BSM消息中都必須包含有BSM Part1數據；BSM Part2數據作為非必需數據幀，可根據不同應用需求和不同政策插入多個包含不同內容的數據幀，不包含BSM Part2數據的BSM仍被認為是合法消息。SAE BSM消息框架如圖7所示。

圖7 SAE BSM消息框架

作為SAE J2735標準中最重要的一種消息類型，BSM消息的BSM Part1數據幀需要準確寫入包含有車輛位置、速度的動態信息，并通過提供系統的狀態信息，為多種車間安全應用提供數據支持。BSM Part1包含的數據元素如圖6所示?？紤]到BSM消息對帶寬消耗極為敏感，因此，除消息ID之外，其中的各項數據元素不單獨進行遞歸編碼。BSM Part1數據共39個字節。

相比BSM Part1數據，BSM Part2數據更具有靈活性，這主要表現在3個方面：一是總體上對數據的刷新頻率要求比BSM Part1數據更低；二是對由新型傳感器和新應用產生的新的狀態信息數據具有更強的適用能力；三是可添加多種自定義消息。尤其是，在安全應用領域使用頻率最高的BSM Part2數據元素有4種，分別是：報告事件觸發的標識元素EventFlags、報告車輛節點路徑歷史的數據元素PathHistory、預估車輛節點路徑的數據元素PathPrediction和以RTCM格式傳輸的GPS更正數據元素RTCMPackage。上述4種數據元素構成了BSM Part2數據幀VehicleSafetyExtension。

3.1.2 ETSI EN 302 637標準數據幀結構

參照ETSI EN 302 637標準，當CAM消息的生成設備為車輛節點時，其標準的數據格式包括1個協議數據單元ITS PDU Header、1個基礎容器Basic Container、多個高頻容器HF Container、多個低頻容器LF Container和附加容器，如圖8所示。ITS PDU Header寫入協議版本、消息類型和設備ID信息；Basic Container寫入包含設備類型、設備所屬區域等設備基礎信息；HF Container寫入動態變化的數據信息；LF Container寫入靜態數據信息；附加容器寫入其他信息，如特定用途車輛的角色信息等。ETSI CAM消息結構如圖8所示。

圖8 ETSI CAM消息結構

同樣的，對1個CAM消息而言，ITS PDU Header和其他所有容器是構成消息的基本數據幀，每個數據幀又根據不同需求寫入不同數據元素。ITS PDU Header、Basic Container和HF Container為必需的數據幀，LF Container和附加容器根據不同內容選擇性寫入。

3.1.3 China-SAE標準數據幀結構

China-SAE遵循“消息集-數據幀-數據元素”層層嵌套的邏輯對應用層數據集進行定義。作為一種最基本的消息體，China-SAE中BSM對SAE中的BSM Part1數據幀進行了參考和補充。相比BSM Part1數據幀，China-SAE中BSM的主要變化在于：（1）對車輛ID信息的位數進行了擴展，使其能適應車輛的電子標簽位數。（2）將描述區域信息的數據元素lat和long合并為3D位置信息數據元素pos，將描述區域信息準確程度的數據元素elev和accuracy合并為單一數據元素accuracy。（3）變更描述轉向角度的數據元素angle為非必需數據元素。（4）增加了描述車輛類型的數據元素VehicleClass、描述車輛運動置信集的非必需數據元素motionCfd和擴展數據元素safeExt。China-SAE BSM消息結構如圖9所示。

圖9 China-SAE BSM消息結構

3.2 基本安全消息發送機制

基本安全消息機制的研究主要圍繞BSM的發送頻率和發送功率兩方面進行。目前，不同的標準體系針對這兩個參數給出了推薦的參數范圍。

3.2.1 BSM消息發送頻率

BSM消息的發送頻率是影響信道負載和應用性能的關鍵因素。BSM消息的設計邏輯依據的是WAVE短消息協議[18]（WAVE Short Message Protocol，WSMP），根據IEEE 1609.3標準的定義，利用WSMP封包進行信息交換時，不使用相對更具穩固性的傳輸機制，如傳輸控制協議（Transmission Control Protocol，TCP），而是由上層應用自行決定其傳輸機制，這使BSM消息的發送頻率機制呈現靈活化和多樣化。對與安全相關的應用而言，SAE J2935標準中推薦以10 Hz作為BSM中VehicleSafetyExtension數據幀的傳輸頻率，同時，從數據的時效性出發，規定BSM Part1數據幀具有更高的發送頻率。

根據ETSI標準，協同感知基礎服務提供者（CA Basic Service設備）根據ITS基站（ITS Station，ITS-S）不同的角色管理具體BSM的發送頻率。當發送基站為車輛節點（Vehicle ITS-Ss）時，其BSM的最小生成間隔T_GenCamMin應大于100 ms，最大生成間隔T_GenCamMax應小于1 000 ms，即BSM的發送頻率應在1～10 Hz之間。對發送基站為路側設備（RSU ITS-Ss）時，其BSM的生成間隔T_GenCamMin應保證通信設備至少能接受到1個發送的BSM即可，此值一般大于等于1 000 ms。在上述BSM發送頻率范圍內，CA基礎服務提供者根據ITS-S請求并對信道擁堵狀態進行評估后即可觸發BSM的生成。如果ITS-S基站長時間不發出請求，其BSM生成間隔將維持在一個固定的頻率T_CheckCamGen，該值小于等于T_GenCamMin，以此進行系統的低功率運行。

目前，中國相關車聯網標準化組織尚未指定BSM消息的底層通信技術?？紤]到BSM定義的功能，即用來在車輛之間交換安全狀態數據，本文引用2018年China-SAE發布的團體標準T/CASE 100《車聯網數據采集要求》，對其中數據采集頻率的內容進行介紹。T/CASE 100確定了車載設備進行數據采集時的采集周期、編碼規則的一般原則，并將設計的數據采集分為周期性采集和事件觸發性采集，其中，周期性采集又分為采集周期最大不大于1 s的高頻采集和采集周期最小不小于15 s的低頻采集。事件性觸發采集未對事件類型進行明確。

3.2.2 BSM消息EIRP值

根據3.2節，SAE和ETSI組織發布的標準中均要求利用控制信道傳遞BSM消息，即主要傳遞ITS應用的服務聲明信息，同時，還可以看到，控制信道的EIRP值均大于或等于其他信道的EIRP值，SAE標準中為44.8 dBm，ETSI標準中為33 dBm，這一要求是保證控制信道上傳遞的安全聲明消息能夠在保證數據準確度的前提下，具備傳遞更遠距離的能力。在中國，根據《車聯網（智能網聯汽車）直連通信無線電設備技術要求》，在5 905～5 925 MHz工作頻率范圍內，車載或便攜無線電設備的EIRP值為26 dBm，路邊無線電設備為29 dBm。

3.2.3 BSM發送機制研究分析

設計合理的BSM消息的結構及發送機制需要解決幾個問題：首先，BSM消息發送機制的標準化工作應該基于標準的安全應用，但安全應用的標準化暫未完成，同時，安全應用的性能等級對應消息發送參數的轉化方案還沒有進展；其次，最優的消息發送機制勢必與通信信道的物理特性相關，現有通信技術中信道類型和特征種類過于繁多。

針對BSM傳播機制問題，目前，相關科研機構主要從應用層層面對BSM消息機制進行研究。SEPULCRE等[19]設計了一種依據不同應用需求和實時信道負載動態調整BSM通信參數的自適應方案。RAWASHDEH等[20]通過在周期性傳播的消息包中共享其最大容忍時長和信道負載信息，設計了一種可調節發送頻率和發送功率的BSM廣播機制，以此提高網絡性能。章未哲[21]通過設計基于BSM的分布式密度估計算法和分布式功率控制算法，提出了一個基于局部車輛密度的功率自適應調整方案。ROBINSON[22]設計了一種車輛同時多種應用并行運行場景下的BSM廣播方案，借助一個消息調度器幫助車輛避免在同時運行多種應用時重復發送不必要的BSM。當不同應用需要傳輸相同的數據元素，卻要使用不同的發送頻率時，消息調度器以滿足所有應用需求的最低頻次生成消息包。

上述BSM機制研究成果中，文獻[19]～[21]中改進方案的應用場景均較為簡單，對于復雜的車聯網及智能網聯汽車應用場景而言適用性較差。文獻[22]中未考慮到不同車聯網及智能網聯汽車應用對通信范圍、發送功率的不同需求。此外，多數BSM機制研究未涉及V2I和V2P通信技術。因此，在未來的研究中，有必要針對包含有安全、效率和服務等多種類型應用的BSM機制進行分析和改進，并通過對不同交通狀態參數（如車流密度、車速）條件下的BSM機制的性能進行研究，使其能夠適用于復雜多變的實際交通系統。

4 結論

移動通信技術的逐步演進和發展是構建快速、高效車輛網聯環境的基石。在早期，以IEEE 802.11p為底層通信技術構建的WAVE和ITS-G5通信架構，幫助人們實現了多種簡單車聯網應用，包括ETC、輔助駕駛和路況實時跟蹤等。隨著蜂窩移動通信技術的發展，借助C-V2X技術，以車聯網、車路協同、智能汽車為代表的前沿技術不斷涌現，為進行全息交通信息感知、高精度及高實時性的交通管控提供了可能。對車聯網安全應用而言，移動通信技術的發展有效保證了應用的時效性。目前，多個國家和地區制定了車聯網環境中數據交互主體間的數據格式。同時，BSM消息的傳播機制亦經歷了從基于拓撲信息、地理信息，到基于交通感知技術的演進過程?？紤]到BSM消息是安全應用中使用范圍最廣的消息類型，本文對BSM機制展開了研究，對現行BSM機制進行了系統性的分析和總結。在介紹了不同標準體系下車聯網架構的基礎上，從物理層、無線接入層和應用層等多個層面，對BSM機制進行了全方位的討論。對BSM消息機制而言，合理的消息機制不僅能提高車聯網安全應用的準確度，更能使系統維持較低的網絡損耗，因此，開展關于BSM消息機制中平衡應用需求和網絡性能的研究將是未來的主要研究方向。同時，考慮到車聯網應用復雜、多樣的使用場景，研究針對多個場景、多個應用并行運行時的BSM機制也將是必然的趨勢。此外，對車聯網環境中的通信主體而言，傳播BSM消息需要考慮身份認證、完整性、機密性、可用性和接入可控等多個方面的因素，以保證用戶的數據安全。