《车载网络》课件-项目5：车联网与V2X通信技术

5.1车联网概述目录CATALOGUE015.1.1车联网定义025.1.2车联网体系架构035.1.3车联网特点045.1.4车联网发展趋势015.1.1车联网定义车联网概念车联网利用车载单元和路侧单元等数据传输设备，按照特定协议和标准，实现V2X间的无线信息交互与共享。车联网功能车联网建立集交通实时动态管理、信息化服务及汽车控制于一体的网络，为城市交通和汽车智能化提供全面支持。5.1.1车联网定义025.1.2车联网体系架构图5-3：车联网体系架构感知与控制层感知与控制层是车联网体系架构中的基础层次，负责完成汽车自身与道路交通信息的全面感知。网络与传输层综合应用层网络与传输层负责数据传输，通过专用网络架构和协议模型预处理感知层数据，提供透明信息传输服务。综合应用层基于现有网络体系和协议，提供兼容未来网络拓展功能，为车联网用户提供了各类信息服务。123感知与控制层功能通过车与车、车与网络、车与基础设施、车与行人的通信，及车载传感器、汽车定位等信息感知技术。信息感知技术信息采集实时采集汽车状态、道路环境及汽车位置等信息，为车联网应用提供全面的信息感知服务。感知与控制层的功能包括完成汽车自身与道路交通信息的全面感知。1.感知与控制层2.网络与传输层数据预处理设计异构网络协同通信所需要的专用网络架构和协议模型，对感知层的数据进行预处理。030201技术应用通过对云计算、大数据、虚拟化等技术的综合应用，为综合应用层提供透明的信息传输服务和应用支撑。通信资源充分利用专用短程通信和蜂窝移动通信等现有通信网络资源，为综合应用层提供透明的信息传输服务和应用支撑。3.综合应用层网络体系与协议各项服务在现有的网络体系和协议基础上，提供兼容未来可能的网络拓展功能。信息服务为车联网用户提供汽车信息收集、存储、处理、共享与发布等各类信息服务。具体应用车联网服务云平台、交通信息管理平台、自动驾驶服务云平台和地图云平台等。035.1.3车联网特点能量问题不重要与传统的感知网络相比，车联网移动设备的能量问题通常不是一个重要的限制条件。汽车提供持续能量汽车本身能够给计算和通信设备提供持续的能量，确保设备正常运行。1.无限制的节点能量汽车节点能力强相对于传感器节点等小型设备，汽车节点可以提供更强的计算、通信和感知能力。车联网应用更广泛汽车节点的能力使得车联网在交通管理、安全驾驶、信息服务等领域有更广泛的应用。2.更强的计算能力不同于传统移动自组织网络，汽车节点的移动受限于道路网络，因此汽车节点的运动具有很好的可预测性。汽车移动可预测道路网络信息通常是可得的，且汽车的位置信息可以通过GPS获得；根据汽车的平均速度、当前瞬时速度和历史轨迹可以预测汽车在未来时间出现的位置。预测汽车位置3.可预测的移动性4.大规模的节点分布自组织网络局限之前研究的自组织网络通常假设存在于局部有限的空间范围，而车联网具有更大的网络规模和更广泛的参与者。车联网节点多车联网原则上可以扩展到整个道路网络上，并且有众多参与者，包括路面上的汽车、路边停靠的汽车、路边设备等。汽车节点高速移动车联网中的大部分汽车节点都在高速移动，而且汽车之间的相对速度范围很大。速度影响节点密度5.高移动性在高速公路上，相对速度可以达到300km/h，这时节点的密度可能很低;在城市交通中，相对速度可以到60km/h，这时节点的密度会很高。0102车联网瞬时不连通车联网通常瞬时是不连通的，交通的动态性导致在稀疏交通场景下汽车之间存在大的间隙，从而形成多个孤立的节点簇。节点连通性受限节点连通程度高度依赖于2个因素，无线链路的通信半径和加入车联网的汽车比例，比例越高，节点之间连通性就越好。6.通信网络的不可连通性车联网中，汽车节点持续移动导致网络拓扑频繁变化，与传统自组织网络相比，其动态性更强。频繁的变化由于汽车节点的移动性，车联网场景中的无线链路容易中断，网络拓扑的变化更为频繁和不可预测。时断时续的链路7.网络拓扑的动态性045.1.4车联网发展趋势车联网技术具有以下发展趋势车联网与生态环境石油能源短缺的现状与持续增加的汽车尾气排放量，将使人们的生存环境趋向恶劣；车联网在未来的汽车驾驶中得以应用，将能够以生态作为中心，实现生态出行。车联网应用领域车联网技术能够广泛应用于安全驾驶、协同驾驶以及汽车活动安全等领域，通过实时数据传输和智能分析，显著提升驾驶安全性、减少事故发生，并优化交通管理。交通智能化发展交通智能化方面，通过货物位置跟踪、汽车信息实时传输和云中心处理，实现数据分类发放，促进交通智能调度；同时，灵敏导航系统提供精准导航指引。车联网技术具有以下发展趋势整车硬件联网化汽车电子电气系统正逐渐向集中式架构体系发展，未来的每一台汽车都将像一台智能手机，通过统一集中的电子控制单元，控制多个硬件，实现OTA升级和硬件性能优化。用车服务线上化整车数字化时代的车联网将极大地提高汽车用车服务的质量；通过云端传输车况信息，服务商可提供在线化、主动式的服务，如代驾、停车场管理等，提升用车体验。网功能服务多样化通过ID的统一管理和适配开发，车联网功能将拓展到手机APP、微信小程序等；同时，把对网速或运算能力要求高的功能分拆至车外设备，降低车载车联网硬件要求。车联网技术具有以下发展趋势助力无人驾驶技术随着整车联网能力的增强，自动驾驶感知和决策功能将转移至道路基础设施，实现所有汽车的自动驾驶；同时，自动驾驶功能的商业模式也将有极大的创新应用。下一代车联网的重点业务场景分为辅助驾驶类、自动驾驶及智能交通类安全类应用在驾驶过程中，对驾驶者进行危险信息告警，紧急情况预警可以有效降低交通事故的发生率，提高交通的安全性；汽车利用V2X通信，可收集信息，提前获取安全类预警提示信息。效率类应用信息服务类应用汽车通过V2X通信，可在十字路口、施工路段等易造成拥塞的地区提前获知交通信息，结合辅助驾驶的策略建议，进行合理避让通行；从而提高复杂路段的汽车通过率。服务商可通过V2X通信向车内用户提供导航定位、软件更新等服务类应用，满足用户的信息服务需求，提升驾驶者的出行感受；该类应用相对安全和效率类对通信要求较低。123远程驾驶远程驾驶是指汽车由驾驶员或云计算程序实现汽车的远程操控，即实现人车分离；同时远程驾驶由于有人类操作员，所以规避了复杂的传感器和算法，从而实现安全驾驶。下一代车联网的重点业务场景分为辅助驾驶类、自动驾驶及智能交通类汽车编队编队行驶是指一组汽车以非常靠近的方式行驶；为保持车队内汽车间距，汽车间需要分享状态信息；利用编队行驶，车辆间的距离可以稳定的保持在一个相关较低的状态。传感器信息共享传感器信息共享是汽车与周边事务实时交互信息的方式；通过分享图片、视频等大容量信息，汽车能够构建整体态势感知，即动态地图，从而提升对周围环境的感知能力。THANKS感谢观看5.2车载自组织网络技术CATALOGUE目录5.2.1车载自组织网络的定义5.2.2车载自组织网络的类型5.2.3车载自组织网络的路由协议类型5.2.4车载自组织网络的特点015.2.1车载自组织网络的定义无线自组织网络无线自组织网络无线自组织网络是一种不同于传统无线通信网络的技术，由具有无线通信能力的移动终端节点组成。主机和路由器每个终端节点既可作为主机，也可作为路由器使用，具有运行各种面向用户的应用程序的能力和运行相应的路由协议。任意和临时性网络无线自组织网络具有任意和临时性的网络拓扑，是一种动态自组织网络系统。数据分组转发终端可以完成数据的分组转发和路由维护工作，实现数据在多个节点间的传输。车载自组织网络未来车载自组织网络是智能交通系统未来发展的通信基础，也是智能网联汽车安全行驶的保障。车载自组织网络定义车载自组织网络是一种自组织、结构开放的汽车间通信网络，能够提供汽车之间以及汽车与路边基础设施之间的通信。车载自组织网络特点结合全球定位系统及无线通信技术，如无线局域网、蜂窝网络等，可为处于高速移动状态的汽车提供高速率的数据接入服务。车载自组织网络作用车载自组织网络已成为保障汽车行驶安全，提供高速数据通信、智能交通管理及车载娱乐的有效技术。车载自组织网络025.2.2车载自组织网络的类型车载自组织网络结构V2V通信V2V通信是通过GPS定位辅助建立无线多跳连接，从而能够进行暂时的数据通信，提供行车信息、行车安全等服务。V2I通信车载自组织网络结构V2I通信能够通过接入互联网获得更丰富的信息与服务；V2P通信的研究刚刚起步，目前主要通过智能手机提供行人和交通状况。车载自组织网络结构分为车间自组织型、无线局域网/蜂窝网络型和混合型，根据节点间通信是否需要借助路侧单元。123车间自组织型汽车之间形成自组织网络，不需借助路侧单元，这种通信模式也称为V2V通信模式，也是传统移动自组织网络的通信模式。V2V通信模式V2V通信模式即车辆到车辆的自组织网络，各汽车节点通过无线方式建立连接，实现数据交换和资源共享，提升道路通行效率。1.车间自组织型在V2I通信模式下，汽车节点间不能直接通信，必须通过接入路侧单元互相通信，这种通信模式也称为V2I通信模式。V2I通信模式相比车间自组织型，路侧单元建设成本较高；路侧单元作为基础设施，需要长期投入和维护，成本自然较高。路侧单元建设成本高2.无线局域网/蜂窝网络型混合型通信模式混合型是前两种通信模式的混合模式，汽车可以根据实际情况选择不同的通信方式，以实现灵活、高效的通信。灵活选择通信方式3.混合型在混合型通信模式下，汽车可以根据信号强度、网络拥堵情况等因素，灵活选择最佳的通信方式，确保数据传输的可靠性。0102035.2.3车载自组织网络的路由协议类型路由协议的定义路由协议是一种网上协议，用于指定数据包的转送方式，确保数据包能够正确、高效地通过网络传输。车载自组织网络路由协议车载自组织网络路由协议是专为车载自组织网络设计的协议，用于指导数据包在车载自组织网络中的传输。路由协议（1）单播路由广播路由是指数据包源节点向网络中的所有其他节点转发数据，实现一对多的通信方式。（2）广播路由（3）多播路由多播路由是指数据包源节点向网络中多个节点转发数据，实现一对部分的通信方式。单播路由是指数据包源节点向网络中一个节点转发数据，实现一对一的通信方式。车载自组织网络路由协议分类（1）基于拓扑结构的路由基于拓扑结构的路由协议通过周期性广播路由信息获取节点位置，选择下一跳进行数据包转发。（2）基于地理位置的路由基于地理位置的路由协议利用位置服务获取节点位置信息，通过路由广播选择下一跳进行数据包转发。（3）基于移动预测的路由基于移动预测的路由协议通过预测通信链路的生命周期，确定路由路径的有效期。（4）基于路侧单元的路由基于路侧单元的路由协议利用路侧单元解决稀疏节点下的链路中断问题，采用存储转发策略发送数据包。（5）基于概率的路由基于概率的路由协议通过概率描述链路存在可能性，建立相关模型统计变量分布信息。车载自组织网络路由协议分类10102030405045.2.4车载自组织网络的特点节点速度的重要性在车载自组织网络中，节点速度是关键特征，汽车和路侧单元都可能成为节点，速度范围通常为0至200km/h。高速通信的挑战对于高速移动的节点，通信窗口短暂，如两车以90km/h的速度相对行驶，300m的无线通信范围下通信仅持续12s。同向行驶的特点同方向行驶的汽车，如果相对速度较小或中等，则汽车间的拓扑变化相对较少，链路层难以预测连接的中断。环境感知的困难节点速度太快导致环境变化迅速，使得对环境感知的应用变得困难，如即时环境变化太快，导致感知变得困难。缓慢移动的挑战在节点几乎不移动的极端情况下，网络拓扑相对稳定，但汽车密度大带来高干扰和介质接入问题。1.节点速度01020304052.运动模式高密度城市道路在城市中，道路密度高，十字路口多，道路分割影响无线通信，汽车运动速度慢。高速公路高速公路一般是多车道的，路段也很长，并且存在出口和匝道。汽车的运动速度较快，行驶方向能够长时间保持不变。乡村道路乡村道路通常很长，十字路口少，路面汽车过少难以形成网络，道路方向变化频繁。3.节点密度在共同的无线通信范围内，节点密度影响消息传递，零到上百辆汽车存在显著差异。节点密度的影响节点密度小时，需复杂消息传播机制，如存储信息待汽车相遇时转发，可能导致信息重复。节点密度随时间变化，白天高速公路和城市密度高利于瞬时转发，夜间则汽车稀少。复杂消息传播机制节点密度大时，消息仅由选定节点重复以避免重载信道，同时需要设计高效路由算法以应对高负载。防止信息重复01020403节点密度与时间4.节点异构性车载自组织网络中的节点种类01车载自组织网络节点多样，包括汽车与路侧单元，汽车又分城市公交、私家车等，应用按需安装。路侧单元的特性02路侧单元节点性能较强，可发送数据或拥有自组织网络功能，并提供背景网络访问，如报告道路状况。应用与节点的差异03对于各种应用，路侧单元节点不像汽车节点拥有相同的传感器，也不处理传输给驾驶员的消息，或对汽车采取措施。节点的静态特性04路侧单元节点是静态的，与个人或公司无关，不需要太多的信息保护。为网络提供基础支持服务。5.可预测的运动性汽车运动趋势的预测性尽管汽车节点的运行规律比较复杂，但汽车的运动趋势在一定程度上仍然是可以预测的。高速公路上的运动趋势城市场景中的运动趋势在高速公路场景，根据汽车所处的车道、实时的道路状况以及汽车自身的速度和方向，就可以推测汽车在随后短时间内的运动趋势。在城市场景中，不同类型的汽车具有不同的运动趋势；公交车的行驶平均速度缓慢且具有间隔性静止状态。123THANKS感谢观看5.3V2X通信技术CATALOGUE目录5.3.1V2X通信的定义5.3.2DSRC通信技术5.3.3LTE-V通信技术5.3.45G通信技术5.3.5V2X通信系统安全风险5.3.6V2X通信的应用场景015.3.1V2X通信的定义V2X的定义V2X是指车用无线通信技术，它是将汽车与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表汽车，X代表任何与汽车交互信息的对象。V2X的信息模式V2X交互的信息模式包括车辆与车辆（V2V）、车辆与路侧基础设施（V2I）、车辆与行人（V2P）、车辆与网络（V2N）之间的交互。1.V2X通信技术V2V的定义V2V是指通过车载终端进行汽车间的通信，车载终端可以实时获取周围汽车的车速、位置、行车情况等信息，汽车间也可以构成一个互动的平台。V2V的应用V2V通信主要应用于避免或减少交通事故、汽车监督管理等，通过实时信息交换，汽车能够更早地识别和应对潜在危险，提高行车安全。（1）V2V通信V2I是指车载设备与路侧基础设施（如交通信号灯、交通摄像头、路侧单元等）进行通信，路侧基础设施也可以获取附近区域汽车的信息并发布各种实时信息。V2I的定义V2I通信主要应用于实时信息服务、汽车监控管理、不停车收费等，通过实时信息交换，能够提高交通管理效率，提升驾驶员的出行体验。V2I的应用（2）V2I通信（3）V2P通信V2P的应用V2P通信主要应用于避免或减少交通事故、信息服务等，通过实时信息交换，帮助驾驶员更好地识别行人意图，提高行车安全。V2P的定义V2P是指弱势交通参与者（包括行人、骑行者等）使用用户设备（如手机、穿戴设备等）与车载设备进行通信，通过无线连接，实现信息的实时交换。（4）V2N通信V2N的应用V2N通信主要应用于汽车导航、汽车远程监控、紧急救援、信息娱乐服务等，通过云平台与汽车的实时数据交互，提升汽车智能化水平，提高用户体验。V2N的定义V2N是指车载设备通过接入网/核心网与云平台连接，云平台与汽车之间进行数据交互，并对获取的数据进行存储和处理，提供汽车所需要的各类应用服务。V2X技术分类V2X技术分类包括C-V2X和DSRC两大类，C-V2X基于蜂窝网络，实现长距离和短距离通信；DSRC基于专用短程通信技术，实现高效短程无线通信。C-V2X通信技术C-V2X是基于蜂窝的V2X通信技术，包含LTE-V2X和5G-V2X，支持L1~L5级别的智能网联和自动驾驶业务，实现车、人、路之间的短距离直接通信和长距离蜂窝通信。2.V2X技术分类C-V2X的标准：C-V2X是基于3GPP全球统一标准的通信技术，包含LTE-V2X（LTE-V）和5G-V2X，从技术演进角度讲，LTE-V支持向5G-V2X平滑演进。C-V2X的技术：C-V2X是基于蜂窝的V2X通信技术，它是基于4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含了两种通信接口。5G-V2X的应用：5G-V2X相比LTE-V将在时延、可靠度、速率、数据包大小等方面有大幅度提高，可支持L4/L5级别的自动驾驶业务。C-V2X的接口：一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口（PC5）；另一种是终端和基站之间的蜂窝通信接口（Uu），可实现长距离和更大范围的可靠通信。LTE-V的应用：LTE-V可支持L1~L3级别的智能网联业务，包含红绿灯车速引导、交通事故提醒、远程诊断、紧急制动提醒等应用场景。3.C-V2X通信技术025.3.2DSRC通信技术DSRC是一种高效的短程无线通信技术，实现特定小区域内高速运动目标识别和双向通信，如V2V、V2I，实时传输图像、语音和数据信息，将汽车和道路有机连接。DSRC技术特性车辆与车辆之间，以及车辆与路侧基础设施之间，通过DSRC进行信息交互，实现高效、安全的短程无线通信，以支持智能交通应用。DSRC通信系统的参考架构1.DSRC通信技术的定义DSRC通信系统架构物理层是建立、保持和释放专用短程通信网络数据传输通路的物理连接的层，位于协议栈的最底层。物理层媒介访问控制层是提供短程通信网络节点寻址及接入共享通信媒体的控制方式的层，位于物理层之上。应用层是向用户提供各类应用及服务手段的层，位于网络层之上，支持用户多样化的应用需求和服务体验。媒介访问控制层网络层是实现网络拓扑控制、数据路由，以及设备的数据传送和应用的通信服务手段的层，位于媒介访问控制层之上。网络层01020403应用层DSRC通信系统层次结构信息传输与交互应用层和网络层将各种服务和应用信息传输至路侧基础设施及车载单元，并通过车载子系统与用户交互；管理和安全功能覆盖整个专用短程通信框架。物理连接车载单元的媒介访问控制层和物理层共同负责处理汽车与汽车之间、汽车与路侧基础设施之间的专用短程无线通信连接的建立、维护和信息传输。2.DSRC通信系统的组成DSRC架构特点汽车与汽车之间的信息交换通过RSU和OBU之间通信实现，Telematics业务通过802.11p+RUS回程的方式实现；需部署大量RSU，建设成本较高。DSRC系统组成DSRC通信系统由车载单元（OBU）、路侧单元（RSU）及DSRC协议构成，路侧单元通过有线光纤连入互联网，蓝车代表V2V/V2I类安全业务，绿车代表Telematics广域业务。DSRC与V2X通信DSRC技术在智能网联汽车上实现V2X通信，有效通信距离数百米，汽车每秒十次频率发送位置、车速等信息。DSRC的提醒功能当汽车接收到其他汽车所发出的信号，在必要时车内装置会以闪烁信号、语音提醒或座椅和转向盘震动等方式提醒驾驶员注意。DSRC在V2X通信的应用035.3.3LTE-V通信技术1.LTE-V通信技术的定义LTE-V协议概述LTE-V是基于LTE的智能网联汽车协议，由3GPP主导制定规范，主要参与厂商包括华为、大唐电信、LG等，是推动智能网联汽车发展的重要技术之一。LTE-V技术定义LTE-V应用前景LTE-V是指基于LTE网络的V2X通信技术，是C-V2X现阶段主要解决方案，按照全球统一规定的体系架构及其通信协议和数据交互标准。在V2V、V2I、V2P之间组网，构建数据共享交互桥梁，助力实现智能化的动态信息服务、汽车安全驾驶、交通管控等。1232.LTE-V通信系统的组成LTE-V系统组成LTE-V系统由用户终端、路侧单元（RSU）和基站3部分组成，针对汽车应用定义两种通信方式，即蜂窝链路式和短程直通链路式。030201LTE-V通信方式LTE-V-Cell通过Uu接口承载传统的车联网Telematics业务，操作于传统的移动宽带授权频段，而LTE-V-Direct通过PC5接口实现直接通信。信息交互方式在LTE-V-Direct通信模式下，汽车之间的信息交互基于广播方式，可采用终端直通模式，也可经由RSU来进行交互，减少RSU需要的数量。045.3.45G通信技术5G移动通信技术5G作为第5代移动通信系统，是4G的延伸，集成了现有及未来无线接入技术，如蜂窝网络、多天线网络等，并通过统一核心网络管理。5G网络创新融合5G网络融合多类无线接入传输技术和功能网络，包括传统蜂窝、大规模多天线等，通过统一核心网络管控，提供超高速率、超低时延的用户体验。1.5G通信技术的定义（1）高速度（4）低时延（5）万物互联（6）重构安全（3）低功耗（2）泛在网5G基站峰值要求不低于20Gbit/s，用户可每秒钟下载一部高清电影，支持VR视频，为高速业务提供机会和可能。泛在网有两个层面的含义，一是广泛覆盖，确保广泛区域内的信号覆盖；二是纵深覆盖，实现深入室内和复杂地形下的稳定连接。5G要支持大规模物联网应用，就必须要有功耗的要求，降低功耗至每周或每月充电一次，能改善用户体验，促进物联网产品的快速普及。5G时延降低到1ms，支持无人驾驶汽车等场景，需要中央控制中心和汽车进行互联，车与车之间也应进行互联，确保高速行驶中的信息及时传递。5G时代，终端数量众多，不再仅按人来定义，每平方千米可支撑100万个移动终端，实现广泛连接与高效通信。5G智能互联网需构建新机制与新体系，以安全、管理、高效、方便为核心，因此需对安全体系进行全面重构。2.5G网络的特点加速网络效应相比4G，5G在容量和速率上有显著提升，支持的C-V2X技术也有很大提升；传感器共享及路侧基础设施部署可带来众多效益。5G加速自动驾驶5G网络实时搜集传输环境信息，辅助自动驾驶决策，加速C-V2X应用，提升智能网联汽车安全性、效率及能源利用。增强安全性包括实时情境感知、全新类型传感器数据共享以及安全性提升至更高水平；5G速率更快，可支持汽车与汽车之间传感器数据的分享。减少行车时间提高能源效率，5G引入协作式驾驶，不仅有AI支持的单车智能，还可以通过车联网以及汽车与汽车之间的协作式驾驶提高整体行驶效率。3.5G在智能网联汽车上的应用055.3.5V2X通信系统安全风险在蜂窝通信接口场景下，V2X通信系统面临的安全风险主要有假冒终端、伪基站、信令/数据窃听、信令/数据篡改/重放等，危害V2X智能网联业务安全。（1）蜂窝通信接口短距离直连通信场景下，V2X通信系统面临着虚假信息、假冒终端、信息篡改/重放、隐私泄露等安全风险，直接威胁着用户的安全。（2）直连通信接口1.网络通信口云平台业务应用基于云平台的应用以蜂窝通信为基础，在流程、机制等方面与移动互联网通信模式相同，存在假冒用户、假冒业务服务器、非授权访问、数据安全等安全风险。直连通信业务应用直连通信应用以网络层PC5广播通道为基础，在应用层通过V5接口实现，该场景下主要面对着假冒用户、消息篡改/伪造/重放、隐私泄露、消息风暴等安全风险。2.业务应用VS车载终端除了传统的导航能力，未来更是集成移动办公、汽车控制、辅助驾驶、自动驾驶等功能，功能的高度集成也使得车载终端更容易成为黑客攻击的目标。车载终端的安全风险车载终端的功能集成性使其更容易受到黑客攻击，导致信息泄露和汽车失控等严重安全问题，因此车载终端面临着比传统终端更大的安全风险。车载终端的功能3.车载终端路侧设备的重要性路侧设备是V2X智能网联系统的核心单元，它的安全关系到汽车、行人和道路交通的整体安全，面临着非法接入、运行环境风险、设备漏洞、远程升级风险等。路侧设备的维护风险路侧设备作为V2X智能网联系统的核心，其安全性能至关重要，同时还面临着部署维护风险，需要持续关注和维护，确保系统的整体安全。4.路侧设备065.3.6V2X通信的应用场景辅助驾驶应用场景及技术需求——（1）辅助驾驶应用场景安全类别应用前向碰撞预警、交叉路口碰撞预警、左转辅助、盲区预警/变道辅助、逆向超车预警、紧急制动预警、异常汽车提醒、汽车失控预警。安全与效率应用信息服务应用道路危险状况提示、限速预警、闯红灯预警、绿波车速引导、车内标牌、前方拥堵提醒、紧急汽车提醒，共计17项应用。汽车近场支付，通过V2X技术实现车辆间的近场通信，为驾驶员提供便捷的车内支付服务，提升驾驶体验和道路通行效率。123交叉路口碰撞预警概述基于V2V的交叉路口碰撞预警系统能够实时检测主车与侧向车辆在交叉路口的碰撞风险，确保行车安全。交叉路口类型覆盖预警系统适用于各种交叉路口类型，包括十字路口、丁字路口、环岛及高速匝道等，全面覆盖潜在的碰撞风险点。图5-16：基于V2V的交叉路口碰撞预警汽车在行驶过程中，若发现与弱势交通参与者存在碰撞危险时，则对驾驶员进行预警，避免或减轻碰撞危险。弱势交通参与者碰撞预警P（代表行人或自行车等）需具备短程无线通信能力；若P不具备通信能力，则路侧单元可通过雷达、视觉传感器检测周边P，并广播P的相关信息。P的通信能力图5-17：基于V2P的弱势交通参与者碰撞预警（2）辅助驾驶应用场景技术要求数据处理要求据统计单车产生的数据每天约为GB级，对大量汽车、道路、交通等数据的汇聚，需要满足海量数据储存的需求。通信要求在通信方面，要求时延小于100ms（特殊情况下小于20ms），可靠性需满足90%~99%，典型数据包大小为50~300B，最大1200B。2.自动驾驶应用场景及技术需求——（1）自动驾驶应用场景5G技术的更大数据吞吐量、更低延时、更高安全性和海里连接等特性，极大地促进了智能驾驶和智慧交通发展。自动驾驶应用特性产业各方开始了面向自动驾驶的增强型应用场景的研究与制定，研究重点为协同控制与高精度数据实时传输。基于通信与计算技术的提升，交通参与者之间可以实时传输高精度视觉传感器数据，甚至是局部动态高精度地图数据。产业研究方向实时状态共享过渡到汽车与汽车、汽车与路侧基础设施、汽车与云端的协同控制，增强信息交互复杂程度。协同控制提升01020403高精度数据实时传输（2）自动驾驶应用场景技术要求通信要求01在通信方面，单车上下行数据速率需求大于10Mbit/s，部分场景需求50Mbit/s，时延需求为3~50ms，可靠性需大于99.999%。信息交互要求02在信息交互方面，需实时交互汽车、道路、行人的全量数据，利用多传感器融合技术获取实时动态交通高精度地图。数据处理要求03在数据处理方面，单车每天将产生上千TB级的数据，对数据的存储、分析等计算能力提出更高的要求。定位要求04在定位方面，得益于高精度定位技术的融合应用，系统需达到亚米级甚至厘米级的定位精度。THANKS感谢观看5.4车路协同控制技术CATALOGUE目录5.4.1车路协同控制的定义5.4.2车路协同控制的架构5.4.3车路协同控制应用场景015.4.1车路协同控制的定义5.4.1车路协同控制的定义车路协同控制概述车路协同控制利用无线通信、传感探测等技术获取车路信息，通过V2V、V2I信息交互和共享，实现汽车和基础设施的智能协同与配合。通信技术赋能车路协同通信技术保障车路协同车路协同控制旨在优化系统资源利用、提升交通安全、缓解交通拥堵，已成为智能交通发展的新方向，新一代通信技术是核心驱动力。新一代的通信技术为智能交通提供了V2V、V2I之间高速可靠的智能传输通道，确保车路协同控制的实现和智能交通系统的稳定运行。123025.4.2车路协同控制的架构端架构是车路协同控制架构的基石，由实际参与的实体元素构成，包括车载单元、路侧单元等通信功能，以及摄像头、雷达等感知功能。端架构定义端架构通过集成各种传感器和通信设备，共同协同工作，实现车路之间的环境感知和数据采集，为车路协同控制提供基础数据支持。端架构功能（1）端架构管架构定义管架构是车路协同控制架构的通信基础，负责实现交通服务中各种实体元素的互联互通。这包括4G/5G、C-V2X等技术。管架构特点管架构支持根据业务需求灵活配合，同时保障通信的安全可靠，为车路协同控制提供高效稳定的通信支持。（2）管架构（3）云架构云架构部署云架构根据业务需求可部署在边缘侧或中心云，为车路协同控制提供灵活可扩展的数据处理平台。云架构定义云架构是车路协同控制架构的数据处理核心，负责实现数据汇集、计算、分析、决策以及基本运维管理功能。035.4.3车路协同控制应用场景图5-20：MEC与C-V2X融合场景MEC与C-V2X融合概述多接入边缘计算（MEC）作为网络架构，为网络运营商和服务提供商提供云计算能力及网络边缘的IT服务环境。协同交互与压力缓解服务优势与场景应用MEC与C-V2X融合部署C-V2X业务，通过Uu或PC5接口实现“人-车-路-云”协同交互，降低数据传输时延，缓解终端计算压力。融合方案减少网络负荷，提供高质量本地服务，如图5-20所示，广泛应用于智能交通、自动驾驶等领域。123MEC与C-V2X融合场景分类无需路侧协同的C-V2X应用通过MEC平台为车辆提供低时延、高性能服务，实现高效协同。低时延高性能服务结合路侧感知数据，为车辆提供全面信息服务，包括路况、停车等，提升出行体验。根据路侧协同和车辆协同需求，将场景分为四类，如图5-21所示，提升服务效率和系统性能。全面信息服务多个车辆接入时，基于车辆状态信息提供智能协同信息服务，实现更高效的交通管理。智能协同信息服务01020403分类场景提升效率1.单车与MEC交互场景应用场景展示单车与MEC交互场景广泛应用于C-V2X技术中，通过单车与MEC的紧密合作，实现了信息分发、地图服务、信息增强和在线诊断等功能。本地信息分发在C-V2X应用中，本地信息分发、动态高精度地图、车载信息增强、车辆在线诊断等功能通过单车与MEC进行交互即可实现。1.单车与MEC交互场景本地信息分发MEC作为内容分发的边缘节点，实现在线分发和流量卸载的功能；可为车辆提供音视频等多媒体休闲娱乐信息服务、区域性商旅餐饮等信息服务，或提供软件/固件升级等服务。动态高精度地图服务MEC存储并分发动态高精度地图，减