车联网技术与应用（中篇共上中下3篇）

项目3车联网通信关键技术任务1DSRC技术与应用情景导入

2015年9月28日，时任交通运输部部长杨传堂宣布全国31个（省、直辖市、自治区）实现高速公路ETC联网通行。截止2019年，全国ETC用户20388万、ETC专用车道27546条、ETC高速公路里程14.69万公里，均居世界第一，极大地提高现有高速公路基础设施能力，初步构建中国高速公路数字化、网络化和智能化基本框架，为中国迈向智慧高速公路奠定坚实基础。任务目标知识目标：1.了解DSRC协议栈；2.了解IEEE802.11p、IEEE1609和J2735等主要DSRC协议；3.了解DSRC的应用。能力目标：1.合理使用专用设备和程序装调、配置DSRC系统OBU和RSU设备；2.使用技术文件，根据典型V2X场景的要求，采集、分析DSRC报文；3.具备《车联网集成应用》职业技能等级标准的车端、路端工作领域系统集成应用的相关能力；素质目标：1.培养团队协作等社会能力；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神。广义的DSRC（DedicatedShortRangeCommunication），是负责在车路和车车之间建立信息双向传输的专用短程通信技术的统称，而不具体指某一个特定的技术。目前，国际上已经了形成以美国、欧洲和日本为核心的DSRC标准化体系。1992年，美国材料与试验协会ASTM为了解决不停车收费ETC系统的OBU和RSU设备间通信问题，首先提出了使用915MHz频段的DSRC技术。1998年美国国会颁布《21世纪交通平等法》，以联邦法规的形式推行DSRC标准，将5.850~5.925GHz的75MHz频段作为智能交通系统的专用短程通信服务频段。1994年，欧洲提出5.8GHz的DSRC标准，最高下载/上传速度可达1M/750kbps2008年8月，欧洲电信标准协会分配5.8GHz的30MHz频谱用于智能交通系统中，通信距离达到100~1000m，速率为3~27Mbps。我国的ETC系统也采用了国际通用的5.8GHz频率。1995年，日本建设标省组织了电子收费系统的现场试验。1997年，日本TC204委员会完成了微波专用短途通信标准的制定工作，5.8GHz被确定为日本专用短途通信频率。一、DSRC的背景与发展在美国，DSRC广泛地被用于指与WAVE（WirelessAccessinVehicularEnvironment）相关的频谱。在中国，DSRC主要指工作在5.8GHz无线技术，比如用于ETC系统。狭义的DSRC，指基于IEEE802.11p和IEEE1609标准为核心的WAVE（WirelessAccessinVehicularEnvironment）通信技术。一、DSRC的背景与发展美国DSRC频谱包含了7个10MHz的信道和在最底部预留一个5MHz的保护间隔指定了每个信道是服务信道SCH或控制信道CCH不同的信道分配不同的任务，例如172信道侧重于V2V之间的BSM信息交互，174和176信道用于中距离的共享公共安全/私有服务，178为控制信道，180和182信道提供短距离的共享公共安全/私有服务，184信道侧重于长距离的交叉口安全。二、DSRC的协议栈DSRC协议栈二、DSRC的协议栈使用wifi的IEEE802.11p协议1609.4用于信道切换1609.3用于网络服务1609.2用于安全服务J2735标准指定了固定的消息格式来支持各种基于车辆的应用程序IEEE802.11p物理层标准三．IEEE802.11p标准2004年IEEE成立工作组，在IEEE802.11a标准的基础上研究车辆环境下无线接入WAVE版本2010年发布了EEE802.11p标准，对物理层和MAC子层两个部分进行了标准化，并针对车辆通信环境从热点切换、移动性支持、通信安全等方面进行了优化。IEEE802.11p物理层标准三．IEEE802.11p标准PMD子层定义概述PMD子层主要负责物理介质上单个比特的传输和接收，优化使用了802.11a的OFDM技术。信道宽度与子载波分配在10MHz信道宽度上建立52个子载波，其中48个为数据子载波，4个为导频子载波。PMD子层与PLCP子层的关联PMD子层向PLCP子层提供将数据流发送至传输媒质和从传输媒质接收数据流的方法。123IEEE802.11p物理层标准三．IEEE802.11p标准PLCP子层是IEEE802.11p标准中物理层的下一层，负责将MAC层的数据流转换为物理层服务数据单元。PLCP子层功能概述PLCP子层通过编码和调制过程将来自MAC子层的数据进行转换，以适应物理介质的传输需求。编码与调制过程PLCP子层通过添加前导码、SIGNAL域和DATA域等附加信息，构成完整的PPDU帧格式，对接收端的解调至关重要。PPDU帧格式解析IEEE802.11p物理层标准三．IEEE802.11p标准前导码的基本作用

前导码用于信号侦查、频率偏置估计、时间同步和信道判断等，是接收端解调的重要信息。前导码的构成元素

前导码由10个重复的短训练符号和2个重复的长训练符号组成，总时长为32μs。前导码对接收端的影响

前导码的存在使得接收端在收到该符号后立即就可以对其进行解调和译码，提高了接收效率。IEEE802.11p物理层标准三．IEEE802.11p标准SIGNAL域的功能和构成

由PLCP帧头的调制速率RATE、长度LENGTH、校验Parity等前5个字段组成。

SIGNAL域的基本信息

SIGNAL域定义了后续PSDU的调制速率、长度、校验等基本信息。

尾比特的作用和意义

尾比特使得接收端在收到该符号后立即就可以对其进行解调和译码，提高效率。

IEEE802.11p物理层标准三．IEEE802.11p标准前导码的功能和构成前导码用于完成信号侦查、频率偏置估计、时间同步和信道判断等，由10个重复的短训练符号和2个重复的长训练符号组成。SIGNAL域的作用和组成SIGNAL域用于指示后续PSDU的基本信息，如调制速率、长度和校验等，由PLCP帧头的前5个字段组成。DATA域的功能和构成DATA域包括MAC子层传输给PLCP的MAC帧信息及尾部信息等，用于比特加扰、匹配调制编码速率所需的编码信息和采用RATE字段指定的速率进行编码调制。123IEEE802.11p介质访问控制层标准三．IEEE802.11p标准PCF信道协调功能

集中式网络下的有序数据交换方式，由中心节点控制。DCF信道协调功能

全分布式网络下的独立访问信道方式，无需中心节点控制。RTS/CTS四步握手机制

解决隐终端和暴露终端问题，提高通信可靠性的握手方式。123IEEE802.11p介质访问控制层标准三．IEEE802.11p标准DCF访问控制方式下的CSMA/CA机制无线资源的共享机制

通过CSMA/CA机制，车辆节点间实现无线信道的共享和传输。侦听与退避过程

发送端在发送数据帧之前需要侦听信道，若空闲则开始传输，采用随机退避机制减少碰撞。握手机制的实现方式

DCF提供了两步握手和四步握手两种方式，确保数据传输的正确性和可靠性。IEEE802.11p介质访问控制层标准三．IEEE802.11p标准通信过程控制的握手机制两步握手机制

通过DATA/ACK握手，目的端在正确接收到远端节点发送的数据帧后需要向发送端节点回复确认帧。

RTS/CTS四步握手机制

发送端先发送RTS帧请求占用信道，接收端回复CTS帧清空信道，然后才开始两步握手传输过程。

握手机制的作用

握手机制用于确保数据帧或确认帧的可靠传输，减少传输碰撞和提高通信质量。

IEEE802.11p介质访问控制层标准三．IEEE802.11p标准两步握手和四步握手的区别两步握手机制介绍在数据交换过程中，发送端在确认收到远端节点的数据帧后，回复确认帧。四步握手机制详解在信道访问过程中，发送端先发送RTS帧请求占用信道，接收端回复CTS帧清空信道，然后开始数据传输。两种握手方式的应用场景两步握手适用于节点间通信距离较近、丢包率较低的场景；四步握手则适用于存在隐终端和暴露终端问题的车辆通信环境。123IEEE802.11p介质访问控制层标准三．IEEE802.11p标准增强型分布式信道接入机制分布式信道接入机制

分布式信道接入机制是802.11e标准中的一种通信质量控制方法，通过多信道机制实现。增强型分布式信道接入机制特点

增强型分布式信道接入机制在分布式信道接入机制的基础上，为低时延高可靠的通信业务提供服务质量保障。增强型分布式信道接入机制实现方式

增强型分布式信道接入机制通过1609.4标准的多信道机制来实现，为车辆通信系统提供更好的通信质量。四．IEEE1609标准1.IEEE1609.1标准用于车载环境中无线接入的资源管理。2.IEEE1609.2标准用于车载环境中无线接入的应用和管理信息的安全服务，包括WAVE信息安全，防止电子欺诈、窃听等。3.IEEE1609.3标准定义了网络服务标准，可以分为数据层和管理层。四．IEEE1609标准WAVE定义的短消息称为WAVEshortmessage（WSM），由上层触发，通过短消息协议（WSMP）发送，由可变大小的标头和有效负载组成VersionWSMP：具有1个字节的版本字段，用于指定WSMPversion编号四．IEEE1609标准WSMP版本字段VersionWSMP是用于指定WSMPversion编号的1个字节的版本字段。PSID服务IDPSID（providerserviceID）是4字节长度，用于将WSM有效负载与特定服务相关联层之间的传入和传出数据与服务编号匹配并进行相应处理。扩展字段的作用扩展字段提供了在WSM中通信附加信息的灵活性，通常由三部分组成：1字节标识符，1字节长度和可变大小内容字段。123四．IEEE1609标准服务ID在WSMP中用于将有效负载与特定服务相关联。PSID服务ID的作用PSID由4个字节长度组成，模拟输出端口号。PSID服务ID的构成PSID服务ID在TCP或UDP中用于匹配传入和传出数据与服务编号。PSID服务ID的应用四．IEEE1609标准扩展字段的组成

扩展字段由三部分组成：标识符、长度和内容字段，用于提供附加信息。扩展字段的内容

扩展字段包含信道编号、数据传输速率和传输功率等信息，用于指导WAVE消息的传输。WSM元素ID的作用

WSM元素ID用于指示扩展字段的结尾，以及WSM有效负载的格式。123四．IEEE1609标准WSMElementID的定义

WSMElementID是用于指示WSM有效负载的格式，并标记扩展字段的结尾。WSMElementID的作用

WSMElementID在WSM中扮演着重要的角色，它定义了有效负载的格式，帮助接收方正确解析和处理信息。WSMElementID的应用场景

WSMElementID广泛应用于车载通讯系统中，确保不同类型信息的准确传输和理解。五．SAEJ2735标准在DSRC协议栈的顶层是美国汽车工程师学会（SocietyofAutomotiveEngineers，SAE）的SAE

J2735标准，定义了用于车辆安全应用方面的数据集，以支持V2X场景的应用程序开发。2009年，SAE制定了J2375的第一个版本J2375-2009，其后不断迭代。J2735-2016定义的主要消息有4类，分别是基本安全消息（BasicSafetyMessage，BSM）、路侧通知消息（RoadSideInformation，RSI）、信号相位与时间消息（SignalPhaseandTimingMessage，SPAT）、MAP地图消息。五．SAEJ2735标准BSM消息：由车载网联装置从自车上获取，或者由RSU采集后向所覆盖区域范围内的车辆OBU发送，联网设备之间可选择性传输BSMBSM消息的重要性

BSM消息是车辆安全应用中的核心，整合了各种交通参与方的状态信息。BSM消息的必选属性

必选属性包括车辆位置、运动状态、驾驶行为和路况等核心要素。BSM消息的可选属性

可选属性如环境温度、挡风玻璃雨刷状态等，数据元素可以不同频率发送。123五．SAEJ2735标准RSI消息的定义

RSI消息是由路侧网联装置向所覆盖区域范围内的车载网联设备广播当前区域内发布的交通事件消息和交通标志牌信息。RSI消息的组成部分

RSI消息由两部分组成，第1部分是必选属性，包括车辆位置信息、运动状态参数等核心要素；第2部分是可选属性列表，如环境温度和压力、挡风玻璃雨刷状态和轮胎状况。RSI消息的应用价值

RSI消息能够实时提供当前区域内的交通事件和标志牌信息，帮助车辆了解路况，做出正确的驾驶决策，提高交通安全性和效率。五．SAEJ2735标准SPAT消息的定义

SPAT消息是由路侧网联装置向车载网联设备广播当前交叉路口的信号灯实时状态信息。SPAT消息的应用场景

SPAT消息作为车辆能否允许通行的判断标准，在交通信号灯控制中起到重要作用。SPAT消息的数据元素

SPAT消息包含当前交叉路口的信号灯实时状态信息，如红绿灯颜色和倒计时等数据元素。五．SAEJ2735标准MAP地图消息的重要性MAP地图消息在车辆安全应用中起着至关重要的作用，它提供了当前区域内路网信息。MAP地图消息的具体内容MAP地图消息包含路口信息、路段信息、车道信息和道路连接关系等核心要素。MAP地图消息的应用场景通过接收MAP地图消息，车载网联装置可以了解当前区域的路况，从而做出正确的驾驶决策。123项目3车联网通信关键技术任务2LTE-V2X技术与应用情景导入

2013年5月17日世界电信日大会，中国大唐电信科技产业集团（现中国信息通信科技集团）副总经理、总工程师、科技委主任、无线移动通信国家重点实验室主任、IEEEFellow陈山枝博士及其团队，首次在国际上提出LTE-V2X车联网概念及关键技术，奠定了蜂窝车联网（C-V2X）系统架构和技术原理。任务目标知识目标：1.了解LTE-V2X通信方式和网络架构；2.了解LTE-V2X无线接口协议；3.了解LTE-V2X数据帧。能力目标：1.合理使用专用设备和程序装调、配置LTE-V2X系统设备；2.使用技术文件，根据典型V2X场景的要求，采集、分析LTE-V2X报文；3.具备《车联网集成应用》职业技能等级标准的车端、路端工作领域系统集成应用的相关能力。素质目标：1.培养爱国主义情怀和民族自信；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神。车联网技术的起源与挑战一．LTE-V2X的背景与发展车联网技术的起源在C-V2X技术出现前，主要基于IEEE802.11p无线接入的DSRC技术。DSRC技术的挑战DSRC存在隐藏终端问题，在节点数量密集时，会出现时延大、可靠性低的缺点。C-V2X技术的发展C-V2X技术将蜂窝移动通信技术和直通通信技术有机结合起来，满足车联网的通信需求。123蜂窝移动通信的发展与应用一．LTE-V2X的背景与发展蜂窝移动通信的发展历程

从20世纪到21世纪，蜂窝移动通信技术经历了从诞生、发展到成熟的过程。蜂窝移动通信的主要应用场景

蜂窝移动通信技术广泛应用于道路安全类、交通效率类、信息服务类等基本应用和智慧交通、自动驾驶等增强应用。蜂窝移动通信在车联网中的应用

蜂窝移动通信技术与直通通信技术有机结合，为车联网提供了高速率且时延容忍的车云通信需求。LTE-V2X技术的提出与发展阶段一．LTE-V2X的背景与发展LTE-V2X技术的提出

2013年5月，中国大唐电信首次在国际上提出基于长期演进的车联网技术LTE-V2X。LTE-V2X技术的发展阶段

从2014年开始，3GPP标准组织开始进行LTE-V2X技术标准化工作，至2018年陆续发布了R14、R15的若干标准。LTE-V2X技术的业务需求与标准化进展

R14定义了包含车车、车路、车人、车云通信在内的27个基本应用场景和安全等通用规格，R15在R14基础上研究了增强应用。3GPP标准组织的提案与标准化工作一．LTE-V2X的背景与发展3GPP标准组织的角色

3GPP标准组织是全球移动通信系统的主要制定者，对LTE-V2X技术标准化工作起到关键作用。R14标准的发布与应用

R14标准定义了车车、车路、车人、车云通信等基本应用场景和通用规格，为道路安全应用提供支持。R15标准的增强应用研究

R15标准在R14基础上进行增强应用的研究，以满足车联网的复杂应用场景和多样化需求。123LTE-V2X技术是C-V2X技术的第一阶段，主要面向基本道路安全应用一．LTE-V2X的背景与发展R14标准发布与应用场景

R14标准于2018年发布，定义了车车、车路、车人、车云通信等27个基本应用场景，如前向碰撞预警和信号灯提示。R15标准的增强应用研究

R15标准在R14基础上进行增强应用的研究，为LTE-V2X技术提供了更广泛的应用场景和更高的性能要求。应用场景的丰富与扩展

LTE-V2X技术的应用场景不断丰富和扩展，从道路安全类到智慧交通、自动驾驶等增强应用，满足了车联网多样化的需求。3GPP标准组织的提案与标准化工作一．LTE-V2X的背景与发展3GPP标准组织的角色

3GPP标准组织是全球移动通信系统的主要制定者，对LTE-V2X技术标准化工作起到关键作用。R14标准的发布与应用

R14标准定义了车车、车路、车人、车云通信等基本应用场景和通用规格，为道路安全应用提供支持。R15标准的增强应用研究

R15标准在R14基础上进行增强应用的研究，以满足车联网的复杂应用场景和多样化需求。1233GPP的LTE-V2X标准化进展一．LTE-V2X的背景与发展LTE-V2X定义了两种通信方式：蜂窝通信方式和直通通信方式二．LTE-V2X的通信方式和网络架构Uu接口的通信方式Uu接口包含基站发射、终端接收的下行链路，以及终端发射、基站接收的上行链路。PC5接口的通信方式PC5接口是终端间进行直通链路（Sidelink）通信时所使用的接口，无需经过基站。蜂窝与直通通信方式的选择用户可以根据需求灵活选择Uu和PC5两种通信方式，以适应不同的应用场景。123Uu接口采用蜂窝通信方式，工作频段为4G频段；PC5接口采用直通通信方式，工作频段为ITS频段。3GPPTR22.185定义了LTE-V2X支持的4类V2X通信二．LTE-V2X的通信方式和网络架构V2V:车辆与周边邻近车辆的相互通信V2I:车辆与路侧设备等基础设施之间的相互通信V2P:车辆与行人之间的相互通信V2N:车辆与应用服务器之间的相互通信LTE-V2X的网络架构二．LTE-V2X的通信方式和网络架构为了支持蜂窝通信和直通通信两种互为补充的通信方式，以及各种车联网应用的需求，3GPP在LTE4G网络架构基础上设计了LTE-V2X网络架构LTE4G蜂窝网络架构包括核心网、接入网及用户终端（UE）部分LTE-V2X的网络架构二．LTE-V2X的通信方式和网络架构Uu接口的构成

Uu接口包括基站发射、终端接收的下行链路，以及终端发射、基站接收的上行链路。Uu接口的工作频段

Uu接口的工作频段为4G频段，适用于蜂窝通信方式。Uu接口的应用场景

Uu接口支持有蜂窝网络覆盖的场景和没有蜂窝网络部署的场景，满足不同的通信需求。Uu接口网络架构LTE-V2X的网络架构二．LTE-V2X的通信方式和网络架构PC5接口网络架构

PC5接口的通信方式

LTE-V2X定义了两种通信方式，PC5接口是其中之一，适用于车车/车路通信需求。

PC5接口的传输特性

PC5接口采用直通通信方式，不经过任何网络侧的网元，可降低传输时延。

PC5接口在网络架构中的位置

在LTE-V2X的网络架构中，PC5接口作为UE间直通通信的接口，与Uu接口并存。

LTE-V2X的网络架构二．LTE-V2X的通信方式和网络架构LTE-V2X的网络架构三．LTE-V2X的无线接口协议在3GPP中，无线接口是一个准化的接口，不同制造商的设备遵守接口标准规范就能够相互通信。无线接口协议栈主要分为三层两面，三层指物理层、数据链路层和网络层，两面指控制平面和用户平面。Uu接口的无线协议栈是蜂窝通信中基站与终端之间的双向通信接口。Uu接口的无线协议栈物理层位于Uu接口协议栈的最底层，负责比特流传输的所有功能。Uu接口的物理层功能数据链路层位于物理层之上，分为MAC、RLC和PDCP三层，负责逻辑信道的复用及调度。Uu接口的数据链路层功能LTE-V2XPC5用户平面协议栈三．LTE-V2X的无线接口协议LTE-V2XPC5控制平面协议栈三．LTE-V2X的无线接口协议LTE-V2X的数据帧结构四．LTE-V2X的数据帧系统帧周期解析系统帧周期是LTE-V2X通信中的基本参数，为10240ms。无线帧和子帧构成一个系统帧周期由1024个长度为10ms的无线帧组成，每个无线帧又分为10个子帧。子帧时隙划分每个长度为1ms的子帧包含2个长度为0.5ms的时隙，作为数据传输的最小时域单位。123LTE-V2X的数据帧结构四．LTE-V2X的数据帧根据LTE-V2X系统的规定，一个子帧包含2个长度为0.5ms的时隙。符号长度的确定在LTE-V2X系统中，1ms的子帧由14个符号组成，每个符号长度与LTE4G蜂窝通信网络设置相同。1ms子帧的构成由于直通链路的典型传输距离要求为300m，因此R14的LTE-V2X不支持扩展循环前缀。扩展循环前缀的应用《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准（第二阶段）T/CSAE157-2020》四．LTE-V2X的数据帧消息帧和消息体的定义四．LTE-V2X的数据帧消息帧的分类与组成

根据应用场景和数据交互需求，将消息帧分为基本安全消息、路侧安全消息等6大类。消息体的定义与作用

消息体是消息帧中承载具体业务信息的部分，遵循“消息帧-消息体-数据帧-数据元素”的逻辑结构。数据元素的封装与传输

数据元素是应用层数据交互的基本单位，通过ASN.1标准进行定义，实现高效、可靠的车联网数据传输。消息帧和消息体的定义四．LTE-V2X的数据帧消息帧的分类与组成

根据应用场景和数据交互需求，将消息帧分为基本安全消息、路侧安全消息等6大类。消息体的定义与作用

消息体是消息帧中承载具体业务信息的部分，遵循“消息帧-消息体-数据帧-数据元素”的逻辑结构。数据元素的封装与传输

数据元素是应用层数据交互的基本单位，通过ASN.1标准进行定义，实现高效、可靠的车联网数据传输。消息帧是单个应用层消息的统一打包格式，是数据编解码的唯一操作对象。消息帧由不同类别的消息体组成，并支持扩展。四．LTE-V2X的数据帧LTE-V2X的数据帧消息实例四．LTE-V2X的数据帧协作式变道（Collaborative

Lane

change，CLC）场景Msg_VIR消息用于车辆意图及请求消息。用来进行车辆驾驶意图、优先请求、协作请求等信息的传递。Msg_RSC消息用于路侧单元进行车辆协作或引导的消息，通常用于广播、组播或单播，给车辆提供引导信息和驾驶决策支持。消息对单车、或特定的路段和车道符合条件的车辆引导。OUB设备五．LTE-V2X的OBU、RSU设备OUB是安装于车载端的通信设备，通过车联网技术实现V2X通信。RSU设备五．LTE-V2X的OBU、RSU设备RSU设备是安装于道路侧的基础设备，是车载设备和路口所有设备的汇聚点，与OBU设备通过LTE-V2X标准进行信息交互。项目3车联网通信关键技术任务3NR-V2X技术与应用情景导入2021年3月17日，我国工业和信息化部、交通运输部、国家标准化管理委员会联合印发《国家车联网产业标准体系建设指南》，推进先进技术在智能交通领域的应用，促进自动驾驶和车路协同技术应用和产业健康发展。任务目标知识目标：1.了解NR-V2X通信方式和网络架构；2.了解NR-V2X无线接口协议；3.了解NR-V2X数据帧。能力目标：1.合理使用专用设备和程序装调、配置NR-V2X系统设备；2.使用技术文件，根据典型V2X场景的要求，采集、分析NR-V2X报文；3.具备《车联网集成应用》职业技能等级标准的车端、路端工作领域系统集成应用的相关能力。素质目标：1.培养爱国主义情怀和民族自信；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神。LTE-V2X研究和标准化工作（R14、R15）于2018年结束。随着智能网联汽车的发展，仅支持基本安全业务的LTE-V2X标准不能满足以自动驾驶为代表的车联网增强应用的需求。从2018年3月开始，3GPP组织启动NR-V2X的研究和标准化工作一．NR-V2X的背景与发展R16在直通链路引入高阶调制和空间复用的多天线传输机制支持更高的传输速率，研究了NR-V2X分布式资源分配机制，降低资源冲突，更好地适用于车联网增强应用中非周期业务的需求。R17继续研究NR-V2X的增强机制，研究终端之间的资源协调机制以提高直通链路的可靠性、降低传输时延LTE-V2X和NR-V2X之间是互相补充的关系，LTE-V2X用于V2X基本道路安全业务，NR-V2X主要面向增强的V2X业务。NR-V2X的通信方式二．NR-V2X的通信方式和网络架构蜂窝通信方式接口称为NRUu部署场景包括蜂窝网络覆盖内、蜂窝网络覆盖外和蜂窝网络部分覆盖等3个场景直通通信方式接口称为NRPC5提供了车、人、路之间的短距离直接通信能力。通过直连、广播、网络调度的形式实现低时延、高容量、高可靠的通信。为了保护通信的机密性和完整性，使用了特定的加密和完整性保护机制，如NRPEK(NRPC5EncryptionKey)用于保护机密性，NRPIK(NRPC5IntegrityKey)用于保护完整性两种通信方式共存情况LTE-V2X和NR-V2X至少在一段时间内会同时存在NRUu或LTEUu能够控制NR-V2X直通通信NRUu或LTEUu也能够控制LTE-V2X直通通信。123NR-V2X的网络架构二．NR-V2X的通信方式和网络架构4G核心网在NR-V2X中的作用

4G核心网通过V2X控制功能实体为蜂窝覆盖内的V2X终端提供V2X通信的策略和参数配置，以及签约信息和鉴权信息的管理。5G核心网在NR-V2X中的角色

5G核心网连接V2X应用服务器，为蜂窝覆盖内的V2X终端提供对V2X通信的策略和参数配置及签约信息和鉴权信息的管理功能，采用服务化架构。V2X终端在网络架构中的工作方式

V2X终端根据获取的V2X通信的策略和参数配置信息，在PC5或者Uu接口上进行V2X通信。NR-V2X可以工作在4G和5G网络覆盖内NR-V2X的网络架构二．NR-V2X的通信方式和网络架构V2X应用服务器位置

V2X应用服务器位于蜂窝网之外，提供全局V2X通信的策略和参数管理功能。。V2X应用服务器的功能

V2X应用服务器负责对V2X终端的签约信息和鉴权信息的管理，以及策略和参数的配置。V2X应用服务器与核心网的连接

V2X应用服务器与4G和5G核心网连接，分别通过V2X控制功能实体为覆盖内的V2X终端提供服务。NR-V2X可以工作在4G和5G网络覆盖内NR-V2X的网络架构二．NR-V2X的通信方式和网络架构NR-V2X可以工作在4G和5G网络覆盖内NR-V2X的网络架构二．NR-V2X的通信方式和网络架构5G核心网的功能扩展：UDR、UDM、PCF、AMF和NRF统一数据存储库功能扩展

UDR用于存储V2X通信参数配置的数据库，可根据V2X应用服务器的数据进行更新。统一数据管理功能扩展

UDM用于V2X终端PC5接口通信的签约信息管理，为V2X通信提供支持。网络存储库功能扩展

NRF根据V2X终端能力上报的信息，选择和发现对应的PCF配置，实现网络功能优化。123NR-V2X的网络架构二．NR-V2X的通信方式和网络架构V2X终端的角色和功能V2X终端的通信功能

V2X终端能够通过PC5和Uu接口进行V2X通信，包括单播、广播和多播等模式。V2X终端的签约信息管理

V2X终端能够存储和管理签约信息，包括鉴权信息和策略参数配置信息。V2X终端的无线资源控制

V2X终端能够根据获取的策略和参数配置信息，在PC5或Uu接口上进行V2X通信。NR-V2XPC5接口的用户面协议栈三．NR-V2X的无线接口协议V2X网络层：支持IP/非IP方式承载。对于非IP传输，定义了V2X消息家族（V2XMessage

Family）字段，从而支持全球不同区域的V2X协议栈。对于IP传输，只支持IPv6，不支持IPv4。业务数据适配协议SDAP）：实现V2X业务的PC5QoS流到直通链路无线承载的映射。PDCP层复用现Uu接口设计，实现V2X数据包或者信令的包头压缩、加密和完整性保护。RLC层复用现Uu接口设计，实现数据的分段和重传功能。MAC层复用现Uu接口设计，除了实现逻辑信道复用、混合自动重传请求（HARQ）和调度，新增PC5资源选择、数据包过滤、上行传输和直通链路传输之间的优先级处理以及直通链路信道状态信息（ChannelStateInformation，CSI）上报功能。PHY层负责直通链路物理信道的处理，物理层以传输信道形式为MAC层提供服务。NR-V2XPC5接口的控制面协议栈三．NR-V2X的无线接口协议PC5-S用于非接入层信令交互，主要用于PC5单播的管理和控制。PC5-C用于接入层的无线资源控制（RadioResourceControl，RRC）层交互，并且NR-V2XPC5控制面的协议栈仅用于单播通信情况。V2XPC5接口中对RRC层大量简化，仅提供V2X终端之间的PC5-RRC信令交互、PC5-RRC连接维护和释放、PC5-RRC连接无线链路的失败检测等功能。项目4车联网关键场景应用任务2V2I场景应用情景导入

2016年6月7日，我国首个“国家智能网联汽车试点示范区”在上海安亭投入运营。2018年4月，我国工业与信息化部发布《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》。截止2022年底，我国已建有10个国家级智能网联汽车测试示范区，获批8个国家级车联网先导区，以应用场景为主导部署了大量C-V2X路侧设备，开展了累计超过700万公里的智能网联汽车道路测试，构建产业生态。任务目标知识目标：1.了解典型V2I应用场景的相关标准；2.理解典型V2I应用场景的数据交互需求。能力目标：1.掌握V2I数据帧读取方法，能解析典型V2I报文；2.具备查阅技术文件，配置、传递V2I数据帧，实现典型V2I应用场景的能力；3.具备《智能汽车大数据管理与应用》职业技能等级标准的车端、路端工作领域系统集成应用的相关能力。素质目标：1.培养团队协作等社会能力；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神；3.培养爱国主义情怀和民族自信。一、V2I应用场景V2I通信，是指车载设备与路侧基础设施（如红绿灯、交通摄像头、公交站台、交通指示牌、立交桥、隧道、停车场、路侧单元等）进行通信，即车辆自身与基础设施之间的信息交换，同时V2I路侧基础设施也可以获取附近区域车辆的信息并发布各种实时信息。V2I应用场景，是指基于V2I技术实现道路危险提示、限速预警、绿波车速引导、前方拥堵提醒和汽车近场支付等安全、效率、信息服务各类车联网应用场景。二、交叉路口碰撞预警V2I应用场景交叉路口碰撞预警（IntersectionCollisionWarning，ICW），是指主车HV驶向交叉路口，与侧向行驶的远车RV存在碰撞危险时，ICW应用将对HV驾驶员进行预警。ICW属于V2V/V2I应用场景，辅助驾驶员避免或减轻侧向碰撞，提高交叉路口通行安全。交叉路口碰撞预警的应用场景交叉路口碰撞预警系统是车辆与基础设施通信(V2I)的重要组成部分，主要用于防止或减轻在路口发生的侧向碰撞事故，通过发出及时警告来提高行车安全。ICW系统的工作原理ICW系统基于车辆间的位置关系和相对速度，当主车接近交叉路口且与侧向行驶的远车存在潜在碰撞风险时，该系统会立即对驾驶员发出预警，减少事故发生。通信方式与性能要求ICW依赖于车辆间的短程无线通信(V2V)以及车与路侧设备之间的通信(V2I)，确保了信息的实时传递。此外，系统对主车的速度范围、通信距离、数据更新频率及系统响应时间都有明确的性能要求。123二、交叉路口碰撞预警V2I应用场景交叉路口碰撞预警ICW主要场景ICW：HV在路口起步HV和RV同时驶向路口二、交叉路口碰撞预警V2I应用场景交叉路口碰撞预警ICW基本原理分析接收到的RV消息，筛选出位于交叉路口左侧（intersectingleft）或交叉路口右侧（intersectingright）区域的RV。RV消息可能是由RV发出或从路侧单元获取；进一步筛选处于一定距离范围内的RV作为潜在威胁车辆；计算每一个潜在威胁车辆到达路口的时间（timetointersection，TTI）和到达路口的距离（distancetointersection，DTI），筛选出与HV存在碰撞危险的威胁车辆；若有多个威胁车辆，则筛选出最紧急的威胁车辆；系统通过人机界面（HumanMachineInterface，HMI）对HV驾驶员进行相应的碰撞预警。二、交叉路口碰撞预警V2I应用场景交叉路口碰撞预警ICW通信方式车辆间通信（V2V）

这种通信方式要求主车（HV）和远车（RV）都具备短程无线通信能力，通过这种能力，车辆信息能在HV和RV之间进行有效传递，以实现车辆间的信息共享和安全预警。车辆与路侧单元通信（V2I）

这种通信方式需要主车（HV）和路侧设备都具备短程无线通信能力，通过这种能力，路侧设备能直接探测到碰撞危险或远车信息，并将这些信息发送给主车，以保障行车安全。交叉口信息广播

这种通信方式需要路侧设备具备短程、远程无线通信能力，通过这种能力，将有关交叉口的各类信息广播给具有短程通信能力的车辆，以帮助驾驶员了解前方路况，提前做好行车准备。二、交叉路口碰撞预警V2I应用场景交叉路口碰撞预警ICW性能要求主车车速范围0～70km/h；通信距离≥150m；数据更新频率≤10Hz；系统延迟≤100ms；定位精度≤5m。交叉路口碰撞预警ICW数据交互需求三、道路危险状况提示V2I应用场景道路危险状况提示（HazardousLocationWarning，HLW），是指主车HV行驶到潜在危险状况（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，存在发生事故风险时，HLW应用对HV驾驶员进行预警。当道路存在危险状况时，附近路侧单元RSU或临时路侧设备对外广播道路危险状况提示信息，包括：位置、危险类型、危险描述等，行经该路段的HV根据信息及时采取避让措施，避免发生事故三、道路危险