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车联网通信中蜂窝网络的应用

2017年06月15日 16:01 次阅读

1 引言

 
 
近年来,随着汽车保有量持续增长,道路承载容量在许多城市已达到饱和,交通安全、出行效率、环境保护等问题日益突出。在此背景下,汽车的智能化和网联化作为解决这些问题的重要途径,受到了业界的高度重视。车联网的诞生及飞速发展带动着汽车产业变革,同时改变着人们的生活。车联网已经成为实现中国智能网联汽车2025年目标的唯一手段(见图1)。
 
在车联网发展过程中,无线通信技术对车联网通信的发展及演进起着基石性的关键作用。在车载终端急速增加、车辆通信需求不断增强的物联网时代,如何在高密度场景下满足车辆通信的低时延、高可靠性、高传输速率、高容量等需求,是无线通信网络面临的关键挑战。

2 车联网通信的必要性

车联网是车与一切事物相联的网络(V2X:Vehicle to Everything),利用车载电子传感装置,通过移动通信技术、汽车导航系统、智能终端设备与信息网络平台,使车与路、车与车、车与人、车与互联网之间实时联网,实现信息互联互通,从而对车、人、物、路、位置等进行有效的智能监控、调度、管理的网络系统。是未来智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统的基础和关键技术。
 
作为车辆智能化的单车智能技术,先进驾驶辅助系统(ADAS:Advanced Driver Assistant System)是车辆智能化的初级阶段,属于提高安全性的主动安全技术。ADAS利用安装于车上的各种传感器(摄像头、雷达、激光和超声波等),收集车内外的环境数据,进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险,从而提高安全性。早期的ADAS技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在危险时,会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况;而最新的ADAS技术已经实现主动式干预。但是,ADAS技术应用上也存在一定的局限性:
 
(1)ADAS以毫米波雷达加摄像头的感知系统无法做到全天候全路况的准确感知。由于ADAS是单车智能技术,传感器成本高且作用距离有限,同时受到雨雪雾霾等天气状况的影响较大,容易造成系统判断失误,从而导致安全事故的发生。
 
(2)ADAS技术不能涵盖智能交通基本应用集合。欧洲电信标准化协会(ETSI:European TelecommunicaTIons Standards InsTItute)在其技术报告TR 102 638中定义了智能交通基本应用集合,包含了54个应用。TelemaTIcs车载信息服务可提供25个信息服务应用,ADAS可提供18个预警类驾驶辅助应用,但剩余的11个关键驾驶辅助功能ADAS则无法提供服务,如交叉口碰撞预警等。
 
车联网V2X技术能够将车辆感知范围扩展到数百米,这与ADAS系统中的雷达、光学摄像头的探测范围相比有很大优势。将车联网V2X技术与ADAS系统的多种探测手段相结合,借助融合信息处理技术,能够有效提升行车安全和交通效率问题。单车智能化与车联网的有机结合最终实现无人驾驶。

3 车联网通信场景

车联网主要包括4个应用场景:车与互联网互连(V2N :Vehicle to Network)、车车互联(V2V:Vehicle to Vehicle)、车路互联(V2I:Vehicle to Infrastructure)以及车人互联(V2P:Vehicle to Pedestrian),通过人、车、路的有效协同实现智能交通的目的。
 
(1)V2N是目前应用最广泛的车联网场景,其主要功能是使车辆通过移动网络连接到云服务器,使用云服务器提供的导航、娱乐和防盗等应用。
 
(2)V2V用于车辆之间的双向数据传输。通过V2V,车辆可实时采集周边车辆的速度、位置、方向以及告警等信息,主要应用于车辆间防碰撞安全系统。此外,也可通过车辆间通信实现图片、短信、音视频等信息的实施交换功能。
 
(3)V2I是车辆与道路甚至其他基础设施(如交通信号灯、路障等)进行通信的应用。通过V2I系统,车辆可获取交通灯信号时序等道路管理信息、基于位置的车辆服务信息,主要应用于实时的信息服务、车辆的运行监控、电子收费的管理等。
 
(4)V2P是指行人使用移动电子设备,如便携式电脑、智能手机或其他手持设备与车载电子设备之间进行的通信,重要应用场景是车辆给道路上行人或非机动车发送安全警告。

4 现有车联网通信技术比较

目前,车联网通信技术分为IEEE 802.11p(DSRC专用短程通信使用的底层无线通信技术)和3GPP C-V2X(基于蜂窝网的V2X无线通信技术)两个阵营。
 
4.1 DSRC/IEEE 802.11p
 
专用短程通信(DSRC:Dedicated Short Range CommunicaTIons)是一种短程无线通信技术,专门用于V2VV2I的通信标准。DSRC可以实现小范围内图像、语音和数据的实时、准确和可靠地双向传输。DSRC发展相对成熟,国际上DSRC标准主要有欧、美、日三大阵营,美国的ASTM/IEEE,日本的ARIBSTD-T75和ARIBSTD-T88标准以及欧洲的CEN/TC278。
 
为了促进DSRC的标准化和产业化,IEEE2004年成立了车辆无线接入(WAVE)工作组,负责研究美国ASTM制定的5.9 GHz频段DSRC标准,并对其进行升级完善,设计制定统一的、全球通用的车联网通信标准。2010年7月,WAVE工作组正式发布了IEEE 802.11p车联网通信标准,实现了DSRC标准向802.11p协议和IEEE 1069/WAVE(Wireless Access in the Vehicles Environment)系列标准的融合演进。
 
IEEE 802.11p是一个由IEEE 802.11标准扩充的通信协议,能够支持相邻车辆之间行车安全数据的相互通信和数据交换,符合智能交通系统的相关应用。从技术上来看,IEEE 802.11p标准对IEEE 802.11进行了多项针对车辆特殊环境的改进,例如增强了热点间切换、更好地支持移动环境、增强了安全性、加强了身份认证等。
 
IEEE 1609系列标准则是为了完善DSRC标准的应用层功能而提出,是以IEEE802.11p标准为基础的高层系列标准,定义了包括车辆之间以及车辆与路边基础设施之间的数据交换格式以及安全等。
 
4.2 3GPP C-V2X
 
C-V2X(Cellular Based V2X)是基于移动蜂窝网的车联网通信技术。以LTE蜂窝网络作为基础的C-V2X称为LTE-V2X,3GPP已于2017年3月完成LTE-V2X的标准制定工作。未来基于5G New Radio(新空口)蜂窝网络的C-V2X称为NR-V2X。
 
LTE-V2X系统的空中接口分为两种,一种是Uu接口,需要基站作为控制中心,车辆与基础设施、其他车辆之间需要通过将数据在基站进行中转来实现通信;另一种是PC5接口,可以实现车辆间数据的直接传输(见图2)。LTE-V2X的工作场景有两种,一种是基于蜂窝网络覆盖的场景,此时即可以由蜂窝网络的Uu接口提供服务,实现大带宽、大覆盖通信,也可以通过PC5接口提供服务,实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠的直接通信;另一种是独立于蜂窝网络的工作场景,在无网络部署的区域通过PC5接口提供车联网道路服务,满足行车安全需求。在有蜂窝网络覆盖的场景下,数据传输可以在Uu接口和PC5接口之间进行灵活的无缝切换。
 
LTE-V2X的Uu接口在LTE的Uu接口基础上进行了针对性的增强,例如优化了LTE广播多播技术来有效支持车联网这种广播范围小且区域灵活可变的业务,对控制信道进行裁剪以便进一步降低延迟。
 
LTE-V2X的PC5接口是在Release 12 LTE-D2D(Device to Device)基础上进行了多方面的增强设计,从而支持车辆之间的车辆动态信息(例如位置、速度、行驶方向等)的快速交换和高效的无线资源分配机制,此外,还对物理层结构进行了增强以便支持更高的移动速度(500km/h)。

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发表于 2017-12-27 16:47 813次阅读
车联网智能云镜哪个好_车联网智能云镜怎么选?

车联网行业发展前景_车联网发展大趋势解析

车联网指借助新一代信息和通信技术,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,提...

发表于 2017-12-27 16:32 2033次阅读
车联网行业发展前景_车联网发展大趋势解析

车联网什么时候提出的_车联网到底能干什么(好处)...

车联网概念引申自物联网(Internet of Things),根据行业背景不同,对车联网的定义也不...

发表于 2017-12-27 16:14 1021次阅读
车联网什么时候提出的_车联网到底能干什么(好处)...

车联网概念股一览_车联网概念股龙头

车联网是通过3G移动互联网,进行汽车的信息收集与共享,通过信息的处理,实现车与路、车与车主、车主与车...

发表于 2017-12-27 15:51 877次阅读
车联网概念股一览_车联网概念股龙头

Mojio连接全球50万辆汽车 搜集行车数据达5...

Mojio的装置已接上50万辆汽车,从1996年的奥迪(Audi)A4到2018年的富豪(Volvo...

发表于 2017-12-27 09:15 186次阅读
Mojio连接全球50万辆汽车 搜集行车数据达5...

基于物联网时代兴起随之而生八大产业解析

随着科技的发展,物联网的发展,新兴产业随之而生,而你身在其中吗?站在潮流前端,沾染科技气息,当然更多...

发表于 2017-12-25 17:14 1089次阅读
基于物联网时代兴起随之而生八大产业解析

Waze新增机车模式、语音操控及高乘载车道支持

Waze推出三项专为提升使用者个人化体验、最佳化路线选择而设计,且最受期待的新功能:机车模式、免动手...

发表于 2017-12-25 10:43 188次阅读
Waze新增机车模式、语音操控及高乘载车道支持

PSA发表Push to Pass计划 提供多元...

标致雪铁龙集团(Groupe PSA)拓展Push to Pass计划规模,把重心摆在共乘服务和在线...

发表于 2017-12-25 10:12 281次阅读
PSA发表Push to Pass计划 提供多元...

连网车发展恐冲击租赁市场 数据归属与安全为首要议

英国前50大租车业者在调查中表示,连网车与其产生的数据在未来几年将改变租赁市场,相关的数据拥有权归属...

发表于 2017-12-25 09:05 285次阅读
连网车发展恐冲击租赁市场 数据归属与安全为首要议

蜂窝网络服务功能介绍

蜂窝网络或移动网络(Cellular network)是一种移动通信硬件架构,把移动电话的服务区分为...

发表于 2017-12-25 08:53 434次阅读
蜂窝网络服务功能介绍

苹果移动数据为什么叫蜂窝网络_蜂窝移动数据和4g...

苹果为什么叫蜂窝网络呢?目前所使用的通信在几何上的形状和蜂窝很接进,都是呈六边形,所以目前的通信也叫...

发表于 2017-12-23 09:56 2169次阅读
苹果移动数据为什么叫蜂窝网络_蜂窝移动数据和4g...

蜂窝网络有什么用途

蜂窝网络或移动网络是一种移动通信硬件架构,把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小子区,每个小区设一...

发表于 2017-12-23 09:50 370次阅读
蜂窝网络有什么用途

Epyx推1Link平台 加速车队SMR管理

1Link平台管理超过1.8万个车库、300万辆汽车的维修服务,让车队管理阶层能够实时利用连网汽车仪...

发表于 2017-12-22 09:41 207次阅读
Epyx推1Link平台 加速车队SMR管理

车联网革新交通信息系统 可直接显示于车辆仪表板

虽然相关技术日新月异,但道路基础设施必须与时俱进,随著连网车开始跟其它车辆和道路网络互动,不只会提升...

发表于 2017-12-22 09:41 212次阅读
车联网革新交通信息系统 可直接显示于车辆仪表板

蔚来汽车(NIO)正考虑最早于2018年在美国首...

知情人士透露,大陆电动车新创公司蔚来汽车(NIO)正考虑最早于2018年在美国首次公开上市(IPO)...

发表于 2017-12-19 15:56 1873次阅读
蔚来汽车(NIO)正考虑最早于2018年在美国首...

OTA成未来汽车标配 OTA升级在汽车的布署上...

利用OTA技术对对汽车进行软件升级这将成为未来智能汽车的标配,软件定义汽车的时代正在到来。OTA对车...

发表于 2017-12-18 15:06 1104次阅读
OTA成未来汽车标配  OTA升级在汽车的布署上...

如何理解恩智浦的智能联网汽车战略

恩智浦在全球各地部署汽车电子与智能交通计划,携手长安汽车、东软集团共同推动以硬件为基础的汽车安全应用...

发表于 2017-12-18 13:37 245次阅读
如何理解恩智浦的智能联网汽车战略

物联网十年磨剑LoRa技术、车联网等爆发在即

作为物联网产业链的重要一环,网络连接技术就像产业金字塔的地基,是入场者们激烈争夺的掘金点。自物联网概...

发表于 2017-12-18 11:52 2490次阅读
物联网十年磨剑LoRa技术、车联网等爆发在即

Apple Watch 3不支持蜂窝网络 苹果官...

 Apple Watch 3国行版本在发布前苹果曾表示可以支持蜂窝网络,所以后来才会遭到很多国人的抢...

发表于 2017-12-18 09:05 317次阅读
Apple Watch 3不支持蜂窝网络 苹果官...

物连网(IoT)传感器网络 推动车连网于跨境交通

加拿大公共安全通讯公司Amika Mobile宣布与以色列负责智能边境安全开发商Mobility I...

发表于 2017-12-14 11:38 253次阅读
物连网(IoT)传感器网络 推动车连网于跨境交通

车联网公司有哪些_车联网哪家公司做得好

本文主要介绍了联网的先关概念、体系结构、关于车辆网的相关公司介绍以及举例出了车联网目前发展较好的公司...

发表于 2017-12-14 10:12 2780次阅读
车联网公司有哪些_车联网哪家公司做得好

车联网十大上市公司排行榜,车联网的应用场景介绍

随着车联网的发展逐步被大家认可,关于车联网的上市公司也越来越多,本文主要介绍了车联网的十大上市公司排...

发表于 2017-12-14 09:41 5650次阅读
车联网十大上市公司排行榜,车联网的应用场景介绍

浅谈车联网的应用场景及发展趋势_车联网功能_车联...

本文以车联网为中心,详细介绍了车联网的特点、实现条件、发展中存在的问题和解决方法方法,另外还详细的分...

发表于 2017-12-14 09:07 1157次阅读
浅谈车联网的应用场景及发展趋势_车联网功能_车联...

车联网是什么_车联网有什么用_车联网功能介绍

车联网作为一种技术,目前已经使用到了汽车领域。本文主要介绍了车联网的概念、车联网的作用以及车联网的功...

发表于 2017-12-13 19:08 2591次阅读
车联网是什么_车联网有什么用_车联网功能介绍

联通携手华为共同推进车联网创新发展

12月7日,联通智网科技与华为在上海第十届TC汽车互联网大会期间举行车联网战略合作签约仪式,双方将在...

发表于 2017-12-09 11:33 2238次阅读
联通携手华为共同推进车联网创新发展

国际新资讯:中国拟向迪拜、沙特推销“空中的士” ...

福特汽车公司和阿里巴巴集团就多领域多维度的战略合作意向达成一致,根据为期三年的协议,两家公司将探讨那...

发表于 2017-12-08 15:06 2080次阅读
国际新资讯:中国拟向迪拜、沙特推销“空中的士” ...

小米和诺基亚签署关于蜂窝网络标准专利交叉授权协议

诺基亚和小米周三宣布,双方已经签署一份专利授权协议。两家公司并未透露协议的财务细节,但表示协议中包括...

发表于 2017-12-07 12:01 190次阅读
小米和诺基亚签署关于蜂窝网络标准专利交叉授权协议

对华为进军车联网的分析和市场技术说明

奋力打破收入增长天花板的华为,正不断扩大其业务范围。12月4日晚间,华为藉车载模块新品ME909T发...

发表于 2017-12-06 08:10 164次阅读
 对华为进军车联网的分析和市场技术说明

远距离射频卡在车联网中的发展现状和系统组成以及应...

射频识别技术可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接...

发表于 2017-12-06 07:21 250次阅读
远距离射频卡在车联网中的发展现状和系统组成以及应...

【北京】奇虎360诚聘嵌入式安全研究员

发表于 2017-08-17 17:29 772次阅读
【北京】奇虎360诚聘嵌入式安全研究员

【北京】奇虎360诚聘车联网安全研究员

发表于 2017-08-17 17:27 677次阅读
【北京】奇虎360诚聘车联网安全研究员

【直播邀请帖】智慧•城 - KMF2017 是德科技测试测量大会

发表于 2017-08-11 15:48 194次阅读
【直播邀请帖】智慧•城 - KMF2017 是德科技测试测量大会