V2X系统网络层与应用层标准化及测试验证---中国信息通信研究院

V2X系统网络层与应用层标准化及测试验证中国信息通信研究院葛雨明,2016.10.28中国信息通信研究院车联网(V2X系统)基础二V2X系统网络层与应用层标准化及测试验证一车联网(广义V2X系统)：借助新一代信息通信技术，实现车内、车与人、车与车、车与路、车与服务平台的全方位网络连接和汽车智能化水平提升，构建汽车生活新型业务生态，提高交通效率，为用户提供智能、舒适、安全、节能、高效的综合服务V2X系统的内涵及意义3GPP对V2X的定义V2X短距离通信技术支撑实现驾驶辅助，将感知范围扩展到车载传感不可及范围几十米无遮挡相邻车辆紧急防撞多车协同感知单车感知数百米有遮挡路线规划/辅助驾驶V2X安娜堡等示范区对DSRC技术进行测试验证美国交通部利用DSRC技术减少交通拥堵和加快道路通行速度通用2017款凯迪拉克CT6将前装DSRC通信模块日本将ITSConnect车路/车车间通讯系统作为合作式智能交通的重要部分丰田、本田、电装等推进DSRC产品研发和试验验证荷兰、德国和奥地利联合建立欧洲C-ITS走廊，基于ETSIITS-G5（欧洲DSRC标准）技术，探索ITS与智能汽车发展模式法国Scoop@FC-ITS试验项目，基于ETSIITS-G5提供车路/车车通信美国-预商用欧洲-示范验证日本-试商用V2X系统的发展现状我国从关键技术研发、标准制定和应用示范，协同推进V2X（V2V/V2I/V2P）技术创新和产业发展。例如上海、北京、杭州、重庆示范区；大唐、华为的LTE-V传输设备；清华、东软的V2X产品和应用等美国V2X无线通信标准体系欧洲V2X无线通信标准体系中国尚不完善频谱、底层物理技术等基础性资源尚不明确标准体系和核心技术标准仍不完善跨行业跨企业互操作差、公共测试验证服务缺失困难及挑战我国V2X系统标准现状LLCMAC（IEEE802.11p）PHY（IEEE802.11p）IEEE802.11pRLC/PDCPMACPHYLTE-V2X网络层（NetworkLayer）1.兼容性能够适配不同的底层物理技术，并具备灵活的管理界面进行配置2.多业务支持能力具备Non-IP和IP两个协议通道，支持ITS的多种类别应用应用层（ApplicationLayer）V2X系统网络层设计需求Sourcefrom3GPPTR23.785V1.0.0(2016-06)V2X系统网络层标准设计考虑从支撑各类业务实现来讲，当前蜂窝网、LTE-V2X/DSRC各个网络技术之间是独立；兼容但不互通，3GPPSA1有eV2X项目，考虑LTE-V2X和5GnewRAT、以及DSRC等关系；LTE-V2X的PC5支持Non-IP，Uu不支持Non-IP。LTE-V的路侧单元包含UE类型RSU（PC5）和eNodeB类型RSU（Uu）。UE类型支持Non-IP，eNodeB类型只支持IP；网络层不需要处理多跳转发。认为V2X短距离通信实现的业务最多需要实现一次转发（V-I-V），也是通过应用层来转发DSRC、LTE-V2X都会走到短消息协议（DSMP）。DSRC的IP/Non-IP业务会对应到LLC；LTE-V2X会对应到PDCP/RLC（在国内的LTE-V2X底层接入标准会明确，在本标准不制定）适配层（AdaptationLayer）PDCPRLCMACPHYMAC(IEEE802.11p)MAC(IEEE802.11p)IPv4/IPv6UDP/TCP专用短程通信短消息协议DSMP专用短程通信管理实体DME应用层SAPSAPSAPSAPSAPSAPSAPSAPV2X系统网络层标准协议架构及原语适配层接收上层发送的DSMP数据包、IP数据包或DME数据包，区分待发送数据包所使用的底层物理传输技术（即，LTE-V2X或IEEE802.11P），并将相应数据包递交到指定的底层物理传输技术进行传输或接收来自底层物理传输技术LTE-V2X或IEEE802.11P的数据包，区分相应数据包所属的上层协议类型，并将数据包递交给指定的上层协议栈适配层帧格式的设计准则，适配层帧包含适配层帧头以及适配层有效载荷两部分适配层帧头至少需要携带ProtocolType字段，用于指示相应适配层帧在有效载荷中封装的上层数据包的类型，0x00用于指示IPv4数据，0x01用于指示IPv6数据，0x02用于指示DSMP数据，0x03用于指示DME数据适配层有效载荷用于封装上层数据包V2X系统网络层的适配层设计V2X系统网络层的短消息协议格式•版本（Version），区分不同的版本号•应用标识（ApplicationID，AID），应用服务商的应用标识，区分不同的应用•扩展域（Extension），预留可用于其它信息，例如信道编号、数据速率和使用的发射功率等信息。扩展域长度、内容等信息将与版本相关联•数据标识（ElementID），通过DSMP协议发送的数据类型编号，用于表示数据信息的不同作用，0x80表示短消息协议•数据长度（Length），表示应用层数据实体的字节长度•数据（Data），是承载的应用层数据实体V2X系统的一期应用V2X系统的一期应用前向碰撞预警（FCW:ForwardCollisionWarning）交叉路口碰撞预警（ICW:IntersectionCollisionWarning）左转辅助（LTA:LeftTurnAssist）车辆盲区预警/变道预警（BSW/LCW：BlindSpotWarning/LaneChangeWarning）逆向超车预警（DNPW:DoNotPassWarning）紧急制动预警（EBW:EmergencyBrakeWarning）异常车辆提醒（AVW:AbnormalVehicleWarning）车辆失控预警（CLW：ControlLostWarning）道路危险状况提示（HLN:HazardousLocationWarning）限速预警（SLW:SpeedLimitWarning）闯红灯预警（SVW:SignalViolationWarning）弱势交通参与者碰撞预警（VRUCW:VulnerableRoadUserCollisionWarning）基于信号灯的车速引导（TLOSA:Trafficlightoptimalspeedadvisory）车内标牌（TSC:TrafficSignInCar）前方拥堵提醒（TJW:TrafficJamWarning）紧急车辆信号优先权/高优先级车辆让行（EVP:EmergencyVehiclePriority）感谢：长安、通用、清华等合作单位的共同工作V2X系统的典型应用举例应用概述：主车（HV，HostVehicle）行驶到潜在道路危险状况（例如：桥下存在较深积水、路面有深坑、道路湿滑、前方急转弯等）路段，存在发生事故风险，HLW对主车驾驶员进行预警。本应用适用于城市道路、郊区道路和高速公路等容易发生危险状况的路段或者临时性存在道路危险状况的路段预期效果：道路危险状况提示应用将道路危险状况及时通知周围车辆，便于驾驶员提前进行处置，提高车辆对危险路况的感知能力，降低驶入该危险区域的车辆发生事故的风险。主要场景描述：当道路存在危险状况时，附近路侧设备或临时路侧设备对外广播道路危险状况提示信息，信息包括：道路危险状态位置、道路危险类型、危险描述等，行驶过该路段的主车根据信息及时采取避让措施，避免发生事故基本工作原理：•具备短程无线通信能力的路侧单元（RSU）周期性对外广播道路危险状况提示信息；•主车依据自身位置信息和道路危险状况提示信息，计算和道路危险区域的距离；•主车依据当前速度计算到达道路危险区域的时间；•主车对驾驶员进行及时的预警数据单位时间ms道路危险位置：经纬度deg道路危险位置：海拔m道路危险状况类型integer道路危险状况描述string通信方式：主车（HV）和路测设备（RSU）需具备短程无线通信能力，路侧设备将道路危险状况信息发送给主车(I-V)基本性能要求：主车车速范围：0-130Km/h通信距离=300m信号更新频率=10Hz系统延迟=100ms定位精度=5mV2X系统的应用层消息数据集消息格式性能要求基本安全消息BSM信号灯消息SPAT路侧消息RI行人消息PSM地图消息MAP字段名称代码数据类型字节数分辨率单元长度elementLengthUInt162单元类型typeByte1IDIDByte16车牌号plateNoByte16时间戳secMarkUInt1621ms3D位置pos3DPosition10精度accuracyPosAccuracy1速度speedUInt1620.01m/s航向headingUInt1620.01°转向angleInt811°四轴加速度accelerationAcceleration47车辆尺寸sizeVehicleSize5车辆类别classificationByte1车辆用途usageByte1CAN信息basicCANByte16车辆故障信息eventByte2附表来源于清华产品实现平台测试示范区外场验证第一阶段：标准验证和功能测试预期2017年提供标准协议验证和功能测试第二阶段：性能测试预期2018年提供V2X的性能测试搭建第三方的V2X技术测试验证平台完备的测试需求分析研究测试系统架构、测试方法和规范测试验证工具、测试用例支持开展标准符合度验证和功能、性能测试第三方V2X系统的测试验证中国信息通信研究院车联网(V2X系统)基础二V2X系统网络层与应用层标准化及测试验证一战略部署：四大领域、五大业务、六大专业——四大领域：电信业、互联网、信息化应用、ICT制造业与两化融合——五大业务：决策支撑、创新平台、测试认证、咨询服务、监管服务——六大专业：技术、经济、政策、产业、法律、管理中国信息通信研究院，是工信部直属的科研事业单位，也是我国信息通信领域的权威研究机构决策支撑创新平台测试认证咨询服务监管服务五大业务（一）政府智库、行业平台2011年，开展系统性研究工作，包括国内外技术、标准和政策法规等；承担和参与了多项政府支撑、国家专项、标准和示范验证等任务，推动车联网技术创新和产业发展车联网布局1243支撑工信部科技司撰写《车联网创新发展工作方案》，车联网示范区调研等国家智能网联汽车（上海）试点示范区首批成员单位LTE-V5G网关通信平台（二）我院车联网工作重点及进展欢迎合作交流！