通信的应用
(1)专用短程通信(DSRC)
DSRC是基于美国电气电子工程师协会(IEEE),在IEEE802.11的Wi-Fi技术基础上改进制定的}EEE802.11 p标准和IEEE1609标准的V2V和V2I通信协议,是比较成熟、高效的无线通信系统技术,它是智能交通系统的重要基础之一,目前已被欧洲、日本等国汽车制造企业采用并完善。我国在高速公不停车收费设备(ETC)也采用该项技术。
DSRC通信在5.9GHz附近的频段上,专门将车与车、车与道路基础设施有机连接,实现在数百米的范围内对高速行驶的车辆进行识别和双向通信,提供实时图像、语音和数据信息传输,保证通信链路的低时延和低干扰以及系统的可靠性。
例如DSRC在有效通信距离范围内,本车辆通过DSRC以10Hz的频率,向路上其他车辆发送位置、车速、方向等信息;同时本车辆还能收到其他车辆所发出的信号,在必要时(例如马路转角有车辆驶出,或前方车辆突然紧急刹车,变换车道的情况发生)车内信号装置会以闪烁、语音提醒或座椅、方向盘振动等方式提醒驾驶员注意,采取必要安全措施,如图9所示。
DSRC系统结构主要由三部分组成。分别是车载单元(on Board unit,OBU)、路侧单元(road-side unit,RSU)、专用通信链路。OBU安装在车辆上的嵌入式车载通信单元内,它通过专用的通信链路依照通信协议的规定与RSU进行信息交互。RSU是安装在指定地点(如车道旁边、车道上方等)固定的通信设备,与不同OBU进行实时高效的通信,并通过有线光纤的方式接入移动互联网设备,与云端智能交通(ITS)平台进行数据交互。专用通信链路是OBU和RSU保持信息交互的通道,它由两部分组成:下行链路和上行链路。RSU到OBU的通信应用为下行链路,主要实现RSU向OBU写入信息的功能。上行链路是从OBU到RSU的通信,主要实现RSU读取OBU的信息,完成车辆状态的自主识别功能。因此在DSRC的架构中需要部署大量的RSU才能较好地满足业务需要,建设投资较大。
(2)C-v2x通信
C-V2X通信是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术,包含基于4G网络的LTE-V2X系统以及未来5G资源的5G -V2X系统,借助已存在的LTE网络设施来实现V2V、V21、V2P、V2N的信息交互,适应于更复杂的安全应用场景,满足低时延高可靠性和带宽要求。
10LTE-V2X技术
LTE-V (Long Term Evolution-Vehicle,长期演进,V2X)是我国具有自主知识产权的V2X技术,是基于TD.LTE(Time Division-Long Term Evolution,分时长期演进)的ITS(Intelligent Transport System,智能交通系统)系统解决方案,属于LTE后续演进生态系统的重要应用分支。
OZLTE-V2X协议架构与组成
LTE-V2X标准协议架构由三部分组成,包括物理层、数据链路层、应用层。物理层是LTE-V2X系统的底层协议,主要提供帧传输控制服务和信道的激活、失效服务,定时收发及同步功能。数据链路层负责信息的可靠传输,提供差错和流量控制,对上层提供无差错的链路链接。应用层基于数据链路层提供的服务,实现通信初始化和释放程序、广播服务、远程应用等相关操作。LTE-V2X系统设备组成包含了UE(User Equipment,用户终端)、RSU(Road Side Uni,路侧单元)、和基站三部分。
UE包含了车载设备、个人用户便携设备等。RSU处于基站和UE之间,承担着V21的数据通信任务。基站是承担了LTE-V2X系统的无线接入控制功能的设备,主要完成无线接入功能,包括管理空中接口、用户资源分配、接入控制、移动性控制等无线资源管理功能。GpS信号则通过卫星地面站与基站进行通信。
03LTE-V2X主要技术指标分析
V2X技术影响用户体验的主要系统指标有延时时间、可靠性、数据速率、通信覆盖范围移动性、用户密度、安全性等。其相关指标有安全类时延≤20ms,非安全类时延≤100ms,峰值速率上行500Mbps、下行1 Gbps,支持车速280km/h,在后续演进5G版本中提升至500km/h,可靠性几乎为100%5覆盖范围与LTE范围相当。
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