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            白皮書 | 中國聯(lián)通車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線及布署策略

            發(fā)布時間:2017-11-02 10:05

            車聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù),產(chǎn)業(yè)鏈涉及各個方面,需要汽車制造商、芯片制造商、通信運營商以及內(nèi)容服務(wù)提供商等通力合作。這樣不僅打破了傳統(tǒng)汽車制造行業(yè)的壁壘,同時也是對通信運營商、互聯(lián)網(wǎng)、OTT 的機遇和挑戰(zhàn)。

            中國聯(lián)通于10月發(fā)表了《中國聯(lián)通車聯(lián)網(wǎng)白皮書(2017)》,該白皮書以車聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特征為基礎(chǔ),描述了車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的業(yè)務(wù)愿景,定義了車聯(lián)網(wǎng)的基本系統(tǒng)架構(gòu),從運營商角度探索了車聯(lián)網(wǎng)演進的技術(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù)。本文節(jié)選自白皮書第三部分“聯(lián)通車聯(lián)網(wǎng)演進及布署策略”,需要獲得白皮書全文,可添加車云菌個人微信號cheyunjun3索取。

            1車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

            為滿足車聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求,未來網(wǎng)絡(luò)將采用“終端—網(wǎng)絡(luò)—平臺—應(yīng)用”的統(tǒng)一架構(gòu),打造“多模通信+人車路協(xié)同+車云同步”的云網(wǎng)協(xié)同一體化網(wǎng)絡(luò),如圖1所示。

            圖1:云網(wǎng)協(xié)同一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)


            (1)立體化通信網(wǎng)絡(luò)

            支撐未來車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必然是一個立體化通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),通過橫向和縱向兩個方面實現(xiàn)多模接入、車車直通、支持多種低時延高可靠業(yè)務(wù)的車聯(lián)網(wǎng)通信。橫向?qū)崿F(xiàn)3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)共存,依據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求(例如Telematics業(yè)務(wù),V2X業(yè)務(wù))選用不同的網(wǎng)絡(luò)及技術(shù),實現(xiàn)多模通信??v向?qū)崿F(xiàn)車車之間無縫聯(lián)通,在有網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況下,可通過基站實現(xiàn)車車通信,而在無網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況下,可通過V2V實現(xiàn)車車之間直接通信。通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)路邊設(shè)施信息回傳與管理,實現(xiàn)RSU(Road Side Unit)的快速、靈活、低成本的部署,實現(xiàn)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)分流,降低網(wǎng)絡(luò)時延,避免資源沖突,實現(xiàn)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的回傳。為了增強基于基站通信的低時延高可靠業(yè)務(wù),考慮沿公路部署光纖傳輸管道,引入邊緣云計算,實現(xiàn)業(yè)務(wù)下沉,在靠近移動用戶的位置上提供IT服務(wù)環(huán)境和云計算能力,并將業(yè)務(wù)存儲和存儲分發(fā)能力下沉至靠近用戶側(cè)(如基站),降低網(wǎng)絡(luò)傳輸時延。

            (2)云網(wǎng)協(xié)同平臺

            打造車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同互聯(lián)云平臺,實現(xiàn)互聯(lián)互通。在功能上,車聯(lián)網(wǎng)云平臺一方面具有網(wǎng)絡(luò)管理能力,包括業(yè)務(wù)管理、連接管理,具有車聯(lián)網(wǎng)通用業(yè)務(wù)分析組件;實現(xiàn)車車協(xié)同和車云協(xié)同;另一方面具有網(wǎng)絡(luò)開放能力,例如進行大數(shù)據(jù)分析拓展新的業(yè)務(wù)渠道,或者向第三方企業(yè)開放網(wǎng)絡(luò)接入功能,允許第三方企業(yè)進行業(yè)務(wù)定制。統(tǒng)一的云平臺是未來車聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分,需具備以下特性,如圖2所示:云平臺作為連接網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用服務(wù)的橋梁,首先應(yīng)支持共性平臺建設(shè),具有一定的通用性,靈活性、安全性、開發(fā)性以及穩(wěn)定性;其次需要保證各類用戶的體驗,具有網(wǎng)絡(luò)開往能力,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通,支持泛在接入,通過模塊化實現(xiàn)云平臺的靈活彈性,保證用戶永遠在線,并對客戶做出實時響應(yīng)。最后,要實現(xiàn)多場景支撐功能,例如:主動安全,路徑規(guī)劃、共享數(shù)據(jù)以及協(xié)同感知等。


            圖2:車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同互聯(lián)云平臺核心特點

            圖2:車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同互聯(lián)云平臺核心特點


            (3)業(yè)務(wù)綜合化和多樣化

            未來車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)以“Telematics—智能網(wǎng)聯(lián)—智能交通”為基本路線,將朝著綜合化和多樣化方向發(fā)展。已有的Telematics業(yè)務(wù)主要提供遠程信息服務(wù),例如智能導航、視頻下載、故障診斷等。隨著LTE-V2X標準化的完成,輔助駕駛漸漸滲透到人們生活中,包括主動安全(交叉路口防碰撞、前向剎車提醒、超車提醒等)、交通效率(紅綠燈車速引導、交通信息及路徑規(guī)劃等)和信息服務(wù)(汽車分時租賃、興趣點提醒、充電站引導等)。在5G階段車聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)自動駕駛功能,包括高級駕駛、編隊行駛、傳感器信息共享、離線駕駛等。在大數(shù)據(jù)時代,針對車聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù),融合通信網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)、個人用戶大數(shù)據(jù)以及智能汽車和智能交通數(shù)據(jù),提供大數(shù)據(jù)分析及推廣服務(wù),打造基于互聯(lián)網(wǎng)和汽車的大數(shù)據(jù)生態(tài)圈。

            (4)運營商的產(chǎn)業(yè)角色

            在傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中,服務(wù)用戶的不僅是車廠和4S店,還包括互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供商、軟硬件提供商、汽車遠程服務(wù)提供商以及電信運營商,如圖3-3所示,其中直接服務(wù)于用戶的有4S店、汽車后裝設(shè)備提供商以及電信運營商,其他行業(yè)則是間接服務(wù)于用戶。未來產(chǎn)業(yè)鏈將呈現(xiàn)各行業(yè)交錯模式,資金的流動也呈現(xiàn)多向化、快速化的特點。

            對電信運營商而言,車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局處于變革期,運營商的角色也在發(fā)生變化。傳統(tǒng)運營商在車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中主要提供通信管道、維護網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定與安全,以流量運營為主要營收點。隨著車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局的變化,運營商也在探索新的服務(wù)角色,開始向搭建車聯(lián)網(wǎng)平臺、開展車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運營轉(zhuǎn)型,創(chuàng)造新的營收機會。目前的轉(zhuǎn)型探索主要有一下三種方式:

            • (1)搭建車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運營平臺。例如:中國聯(lián)通提供汽車信息化服務(wù)支撐平臺(Telematics Service Support Platform,TSSP),提供豐富的車載信息服務(wù);

            • (2)基于網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗為汽車廠商提供車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)解決方案。例如:Verizon利用4G網(wǎng)絡(luò)、云計算平臺,向汽車廠商等等提供全套網(wǎng)絡(luò)連接解決方案;

            • (3)基于流量優(yōu)勢進行車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的軟硬件捆綁銷售。例如:AT&T重點定位車聯(lián)網(wǎng)流量經(jīng)營及車聯(lián)網(wǎng)軟硬件捆綁銷售。

            圖3:車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈示意圖


            2車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)演進


            2.1車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線

            V2X技術(shù)演進路線如圖4所示。目前的車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以LTE-V2X為主,包括U u口通信以及PC5口通信兩種方式,功能上滿足3GPP提出的27種應(yīng)用場景(3GPPTR22.885),包括主動安全,交通效率和信息娛樂。而LTE-eV2X的目標是在保持與LTE-V2X兼容性條件下,進一步提升V2X直通模式的可靠性、數(shù)據(jù)速率和時延性能,以部分滿足更高級的V2X業(yè)務(wù)的需求。其相關(guān)技術(shù)主要針對PC5的增強,采用與LTE-V2X相同的資源池設(shè)計理念和相同的資源分配格式,因此可以與LTE-V2X用戶共存且不產(chǎn)生資源碰撞干擾影響。LTE-V2X中的增強技術(shù)主要包括載波聚合、高階調(diào)制、發(fā)送分集,以及低時延研究和資源池共享研究等。未來車聯(lián)網(wǎng)將是5G-V2X與LTE-eV2X多種技術(shù)共存的狀態(tài),主要實現(xiàn)與自動駕駛相關(guān)的25種應(yīng)用場景(3GPPTR22.886),包括編隊行駛、高級駕駛、傳感信息交互和遠程駕駛等。

            圖4:V2X網(wǎng)絡(luò)演進


            2.2車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

            2.2.1C-V2X通信

            2015年2月,3GPPSA1正式啟動了LTE-V2X業(yè)務(wù)需求研究項目,拉開了LTE-V2X技術(shù)在3GPP各小組的標準化序幕,并于2017年3月完成V2X第一階段標準的制定。

            按C-V2X按業(yè)務(wù)模式可以分為以下4類,包括:

            • V2N(vehicle-to-network)通信,包括動態(tài)地圖下載,自動駕駛相關(guān)線路規(guī)劃、遠程控制等;

            • V2V(vehicle-to-vehicle)通信,包括核心防碰撞,避擁塞等安全類應(yīng)用,V2V安全類應(yīng)用不受限于網(wǎng)絡(luò)覆

            • 蓋;

            • V2P(vehicle-to-pedestrian)通信,車與人之間通信,主要用于行人安全;

            • V2I(vehicle-to-infrastructure)通信,用于車與道路設(shè)施之間通信,提供或接受本地道路交通信息。

            圖5:LTE-V2X的分類 

            同時C-V2X根據(jù)接口的不同又可分為V2X-Direct和V2X-Cellular兩種通信方式,如圖3-5所示。V2X-Direct通過PC5接口,采用車聯(lián)網(wǎng)專用頻段(如5.9GHz),實現(xiàn)車車、車路、車人之間直接通信,時延較低,支持的移動速度較高,但需要有良好的資源配置及擁塞控制算法。V2X-Cellular則通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)U u接口轉(zhuǎn)發(fā),采用蜂窩網(wǎng)頻段(如1.8GHz)。具體的PC5口和U u口對比如表所示。

            表1:基于Uu通信和基于PC5通信比對

            表1:基于Uu通信和基于PC5通信比對

            2.2.2邊緣云

            車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中有關(guān)駕駛安全類業(yè)務(wù)的主要特征是低時延、高可靠。在時延需求上,輔助駕駛要求20~100ms,而自動駕駛要求時延可低至3ms。邊緣云是在現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)低時延業(yè)務(wù)的使能技術(shù)之一。

            移動多接入邊緣計算(Multi-access Edge Computing,MEC)是在靠近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè),融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的開放平臺,就近提供邊緣智能服務(wù),滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。一般情況下針對車聯(lián)網(wǎng)場景,MEC系統(tǒng)有兩種構(gòu)建方式,一種是在基站側(cè)利用若干臺通用服務(wù)器構(gòu)建的邊緣云系統(tǒng),完成流量本地卸載,及植入車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)

            用。另一種是在基站內(nèi)部提供一定的計算能力。邊緣云提供本地化的云服務(wù),并可連接公有云或者其他網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的私有云實現(xiàn)混合云服務(wù)。

            邊緣云計算通過將本地云平臺下沉在基站側(cè),可為移動終端提供低時延業(yè)務(wù)。如圖3-6所示,通過LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)和MEC車聯(lián)網(wǎng)平臺的本地計算,在緊急情況是下發(fā)警告等服務(wù)駕駛信息給車載OBU,相比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)時延,車到車時延可降低至20ms以內(nèi),大幅度減少車主反應(yīng)時間。此外,通過MEC車聯(lián)平臺還可實現(xiàn)路徑優(yōu)化分析,行車與停車引導,安全輔助信息推送,和區(qū)域交通服務(wù)指引等。

            圖6:基于MEC平臺實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

            圖6:基于MEC平臺實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

            2.2.3網(wǎng)絡(luò)能力開放

            運營商作為傳統(tǒng)的通信服務(wù)提供者,正在努力嘗試在新的產(chǎn)業(yè)合作中進行角色轉(zhuǎn)換,以增加新的利潤營收點,網(wǎng)絡(luò)能力開放便是其中的重要方式之一。5G網(wǎng)絡(luò)能力開放將具有更加豐富的內(nèi)涵,除了4G網(wǎng)絡(luò)定義的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信息、QOS控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)能力等方面能力的對外開放外,網(wǎng)絡(luò)虛擬化、SDN技術(shù)、以及大數(shù)據(jù)分析能力的引入,也為5G網(wǎng)絡(luò)提供了更為豐富的可以開放的網(wǎng)絡(luò)能力,比如:網(wǎng)絡(luò)切片的編排管理能力等。

            網(wǎng)絡(luò)能力的開放應(yīng)結(jié)合具體業(yè)務(wù)場景,并綜合考慮第三方應(yīng)用平臺在系統(tǒng)架構(gòu)及業(yè)務(wù)邏輯方面的差異性,從而實現(xiàn)簡單友好的開放。此外,網(wǎng)絡(luò)能力開放必須具有足夠的靈活性,隨著網(wǎng)絡(luò)功能的進一步豐富,網(wǎng)絡(luò)能力可向第三方應(yīng)用實現(xiàn)持續(xù)開放,而不必對第三方平臺及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身進行復(fù)雜的改動。網(wǎng)絡(luò)能力開放主要包括:(1)網(wǎng)絡(luò)及用戶信息開放,(2)無線業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)資源開放,(3)網(wǎng)絡(luò)計算資源開放。

            運營商在新的產(chǎn)業(yè)模式下,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開放勢在必行,包含業(yè)務(wù)域,平臺域和網(wǎng)絡(luò)域,如圖7所示。

            圖7:網(wǎng)絡(luò)能力開放的三域架構(gòu)愿景圖

            圖7:網(wǎng)絡(luò)能力開放的三域架構(gòu)愿景圖

            網(wǎng)絡(luò)域包含了運營商的BSS/OSS、MANO、網(wǎng)絡(luò)切片和網(wǎng)元實體、MEC、大數(shù)據(jù)分析平臺等網(wǎng)絡(luò)要素實體。其中,BSS/OSS和MANO能力的結(jié)合實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)切片的統(tǒng)一編排管理,以及對平臺域的能力開放。網(wǎng)絡(luò)切片可支撐不同車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求,在不同應(yīng)用場景下實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)配置。網(wǎng)元實體實現(xiàn)具體的網(wǎng)絡(luò)控制能力、監(jiān)控能力、網(wǎng)絡(luò)信息以及網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)能力的開放。大數(shù)據(jù)分析平臺實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析,并將分析結(jié)果上報給平臺域進行對外開放。

            其中,平臺域是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開放的大腦和核心,是連接網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能力和外部業(yè)務(wù)需求的紐帶,也是真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化的關(guān)鍵。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,平臺域不僅具有網(wǎng)絡(luò)管理能力,向下實現(xiàn)連接管理、終端管理,向上實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理。允許第三方應(yīng)用接入,實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)虛擬運營管理,因此需要具備第三方業(yè)務(wù)的簽約管理,對業(yè)務(wù)域的API開放和計費功能,以及對網(wǎng)絡(luò)域的能力編排和能力調(diào)度功能。

            業(yè)務(wù)域包含了車聯(lián)網(wǎng)所有可以和網(wǎng)絡(luò)有交互能力的個人和企業(yè),可以是第三方業(yè)務(wù)提供商、虛擬運營商、終端用戶,或是運營商的自營業(yè)務(wù)等。業(yè)務(wù)域既可以向平臺域輸入網(wǎng)絡(luò)能力的需求信息,并接受平臺域提供的網(wǎng)絡(luò)能力,也可以向平臺域提供網(wǎng)絡(luò)域需求的能力信息,實現(xiàn)反向的能力開放。

            2.2.4車聯(lián)網(wǎng)信息安全

            作為低時延、高可靠通信的重要應(yīng)用,車聯(lián)網(wǎng)的信息安全問題同樣受到重視。隨著車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍不斷擴大,那么安全攻擊也就相應(yīng)增多。在車聯(lián)網(wǎng)“端—管—云”的基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下,每一個環(huán)節(jié)都是信息安全的防護重點。車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈較長,涉及到終端設(shè)備、通信設(shè)備、以及云端管理和服務(wù)平臺,涉及的廠商有元器件供應(yīng)商、設(shè)備生產(chǎn)商、整車廠商、軟硬件技術(shù)提供商、通信服務(wù)商、信息服務(wù)提供商等,包括控制安全、數(shù)據(jù)安全、功能安全等各個方面。車聯(lián)網(wǎng)安全防護環(huán)節(jié)眾多、網(wǎng)絡(luò)安全問題復(fù)雜,其中容易受到攻擊的部分主要包括:

            端:信息娛樂系統(tǒng)、T-box、CAN網(wǎng)絡(luò)、鑰匙;手機、手表上的App;與CAN網(wǎng)絡(luò)連接的OBD設(shè)備等;

            管:包括從車機、T-box到后臺的通訊,App到后臺的通訊等;其中V2X是車聯(lián)網(wǎng)通信的關(guān)鍵技術(shù),對于不可信節(jié)點的檢測、隔離以及處罰都缺乏相應(yīng)的機制;

            云:TSP后臺所在的云端服務(wù)器等;

            在解決車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全策略上,針對不同的部分采取不同的安全防護措施,如圖8所示:

            車載智能終端:除了硬件采取加密措施,例如芯片防護、硬件加密外,開啟車聯(lián)網(wǎng)終端安全監(jiān)測分析,加強對終端應(yīng)用程序的應(yīng)用加密、安全啟動等。

            通信安全:加強訪問控制,實施分域管理,對網(wǎng)絡(luò)進行分域管理,將控制域與信息服務(wù)域進行隔離,對數(shù)據(jù)進行分域管理,降低攻擊風險;加強網(wǎng)絡(luò)切面的功能,網(wǎng)絡(luò)側(cè)進行異常流量檢測,提升車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全防護能力;加強身份認證及秘鑰管理,進行基于證書的私有通信加密。

            云服務(wù)平臺:采用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行安全加固,部署防火墻、入侵檢測系統(tǒng)等安全設(shè)備;建立車聯(lián)網(wǎng)用戶憑證管理系統(tǒng),對車輛、移動終端、應(yīng)用程序等進行身份驗證、加強秘鑰管理;對不同業(yè)務(wù)進行物理隔離,依照業(yè)務(wù)的安全級別采用不同級別的安全防護措施;對數(shù)據(jù)進行加密處理,同時建立數(shù)據(jù)共享、集中管理的核心憑條,對威脅情報及不安全因素進行系統(tǒng)共享。

            圖8:車聯(lián)網(wǎng)信息安全防護措施

            2.2.5高精度定位

            位置信息為實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的提供重要參考,位置信息越準確,車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可靠性越高。因此,高精度定位研究是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

            在室外場景下,常用的定位技術(shù)包括GPS、北斗、輔助GPS(Assisted GPS,A-GPS)以及基于無線通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)的定位,如小區(qū)ID技術(shù)(Cell-ID),增強型小區(qū)ID技術(shù)(Enhance Cell ID,ECID)。其中北斗導航定位系統(tǒng)是我國擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星定位系統(tǒng),目標是形成完善的國家衛(wèi)星導航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系,推動衛(wèi)星導航在國民經(jīng)濟社會各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。而定位技術(shù)在室內(nèi)場景下的更為復(fù)雜,為滿足室內(nèi)定位性能要求,近年來國內(nèi)外學者及科研機構(gòu)研究利用WLAN、射頻識(Radio Frequency Identification,RFID)、超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)、藍牙等無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)室內(nèi)移動終端的定位技術(shù),其定位精度可達米級,而采用UWB技術(shù)甚至可達厘米級精度。

            圖9:無線定位系統(tǒng)示意圖

            圖9:無線定位系統(tǒng)示意圖

            無線定位系統(tǒng)主要由兩部分組成,如圖9所示,包括信息提取和位置計算。各部分功能如下:

            信息提?。?/strong>可用于定位的對象包括無線信號(例如GPS、北斗、WiFi、蜂窩網(wǎng)等)、傳感器(例如加速器、陀螺儀等)以及地圖信息等,而不同的對象提取出的定位信息參數(shù)也各不相同。對于無線信號,收發(fā)機之間距離信息需要通過估計兩者無線信道鏈路的參數(shù)信息來獲取,該參數(shù)包括接收信號強度(Received Signal Strength,RSS)、到達時間(Time of Arrival,TOA)、到達時間差(Time Difference of Arrival,TDOA)、到達角(Angle of Arrival,AOA)等。實際接收的無線信號受非視距傳輸及多徑效應(yīng)、陰影效應(yīng)的影響,因而即使精確估計信道參數(shù)信息,也難以獲取準確的收發(fā)機之間的直線距離。傳感器獲得的是定位目標的運動方向、步長等信息。地圖信息通常通過繪制高精地圖,獲得向量化參數(shù),用來對定位目標進行約束或優(yōu)化。上述參數(shù)是進行下一步位置估計的前提。

            位置計算:定位算法是整個定位系統(tǒng)性能的關(guān)鍵性影響因素,一方面要求定位算法有較好的精準度;另一方面又要求定位系統(tǒng)有較低的復(fù)雜度和時延。精準度與復(fù)雜度之間的平衡,是定位系統(tǒng)開發(fā)考慮的重要因素。根據(jù)提取參數(shù)的不同,采用的定位算法也各不相同。例如根據(jù)無線信號提取的參數(shù),可以采用非線性方程組算法、最優(yōu)化算法或圖樣匹配算法,而采用傳感器信息和地圖信息則可采用位置跟蹤算法,包括粒子濾波、路徑約束等。另外,在高精度定位系統(tǒng)中,通常采用多源信息融合的混合定位算法。

            3車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部署


            3.1車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部署方案

            基于LTE-V2X的車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3-10所示,是在蜂窩網(wǎng)架構(gòu)基礎(chǔ)上進行的增強和改進,其中涉及的關(guān)鍵網(wǎng)元及其功能如下:


            圖10:車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

            圖10:車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

            V2X應(yīng)用服務(wù)器:核心網(wǎng)側(cè)邏輯單元,完成對UE數(shù)據(jù)的接收和處理,以及對廣播信息的配置與發(fā)送。同時是運營商間異網(wǎng)互通的接口。

            V2X控制單元:核心網(wǎng)側(cè)的邏輯控制單元,為V2X通信提供參數(shù)。

            LTE-V基站:無線側(cè)實體單元,實現(xiàn)U u口通信的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),在PC5口通信的mode3下實現(xiàn)資源分配,在mode4下修改預(yù)配置信息。

            路側(cè)單元(RSU):終端實體單元,分為終端型RSU和基站型RSU,均可以實現(xiàn)V2X數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

            車載終端:終端實體單元,實現(xiàn)V2X數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收,在PC5通信mode4模式下實現(xiàn)資源選擇的功能。

            MEC服務(wù)器:提供基于U u口的低時延業(yè)務(wù),對V2X的數(shù)據(jù)進行本地化處理。在交叉路口場景(車速引導、交通燈控制等業(yè)務(wù)場景),考慮到基站機房資源受限等因素,可在就近的基站/RSU集成MEC功能,進行本地數(shù)據(jù)采集和邊緣計算;在工業(yè)/企業(yè)園區(qū)等場景,可考慮在就近的站點機房/綜合接入局房部署MEC邊緣服務(wù)器,對園區(qū)內(nèi)的車輛進行實時監(jiān)控和調(diào)度;在高速公路等道路沿線,考慮到廣覆蓋等因素,MEC邊緣服務(wù)器需分布式部署在公路沿線,但現(xiàn)階段,受限于切換場景下MEC移動性管理及資源遷移方案尚不成熟,該場景可在5G網(wǎng)絡(luò)商用部署之后(連續(xù)性覆蓋高速公路等道路沿線),隨著UPF核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)關(guān)下沉進行推廣使用,同步的,計費、QoS等問題也可隨之解決。

            3.2車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路

            車聯(lián)網(wǎng)是智慧城市和智能交通的重要組成部分,聯(lián)通車聯(lián)網(wǎng)將以實際技術(shù)發(fā)展為依據(jù),打造多維的立體化網(wǎng)絡(luò),為車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的多樣化提供支持與服務(wù),聚焦重點區(qū)域進行部署,加快推進LTE-V技術(shù)成熟,并探索與5G-V2X的平滑對接的發(fā)展道路。

            初步部署方案及時間表如圖3-11所示,整體上可分為四個階段:

            • 第一個階段(2017-2018)以建設(shè)開放實驗室為主,廣泛開展產(chǎn)業(yè)交流與合作,進行車聯(lián)網(wǎng)試驗基地建設(shè)以及典型場景業(yè)務(wù)演示;

            • 第二階段(2019)對LTE-V2X進行組網(wǎng)驗證,同時對基于LTE-V2X的輔助駕駛業(yè)務(wù)進行預(yù)商用部署,包括主動安全、交通效率及信息娛樂類業(yè)務(wù);

            • 第三階段(2020-2021)實現(xiàn)輔助駕駛業(yè)務(wù)的規(guī)模推廣,同時開展基于5G-V2X車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的試點部署,為實現(xiàn)自動駕駛打下基礎(chǔ);

            • 第四階段(2022-)開展5G-V2X自動駕駛試驗及試點推廣。

            圖11:車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)推進時間表

            圖11:車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)推進時間表 

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