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专题
2020/12/21 18:48

V2X无线接入技术演进及组网方案研究

邮电设计技术  黄陈横

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘要:专用短程通信(DSRC)和蜂窝V2X(C-V2X)是目前车联网2种主流的无线接入技术,然而现有的技术版本已逐渐不能满足更多先进车辆应用的通信需求,如全自动驾驶业务。首先简要介绍DSRC和C-V2X(现有LTE-V2X)关键技术及其对比,然后针对其演进,即IEEE802.11bd和NRV2X,进行深入比较,侧重于解析其物理层和MAC层设计理念,最后在此基础上面向不同建设场景提出了基于PC5-Uu混合组网的V2X组网方案。

关键词:DSRC;蜂窝V2X;无线接入技术;PC5接口;Uu接口;NR

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2020.11.009

概述

车用无线通信技术(V2X)是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术,其中V代表车辆,X代表任何与车交互信息的对象,主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。当前支持V2X通信的2种主流无线接入技术(RAT)是专用短距离通信(DSRC)和 Cellular-V2X(C-V2X)。DSRC 主要用于 5.9 GHz 专用频段,该频段已在许多国家专门用于ITS应用,C-V2X则可以在 5.9 GHz专用频段以及蜂窝运营商的其他公众频段中使用。

DSRC 源于 IEEE 802.11p 标准,其 MAC 层协议具备简单且能够进行点对点通信的特点。但其在高移动性环境及其广域覆盖下性能较差。与此同时,3GPP也开发了基于 C-V2X 的 LTE-V2X,使得 C-V2X 既能在没有蜂窝基础设施的情况下以分布式方式运行,同时也可利用运营商向现有的网络基础设施进行广域覆盖。随着V2X用例的服务质量(QoS)要求变得更加严格,如更低的时延要求,更高频次的消息交互,当前这2种V2X RAT无法提供所需的性能。

为了缩小DSRC和C-V2X之间的性能差距,IEEE于2019年1月成立任务组802.11bd(TGbd),计划将802.11p演进至802.11bd。另一方面,3GPP也计划将基于LTE的R14演进到基于新无线电(NR)的R16版本。NRV2X将支持更先进的V2X应用,与LTE-V2X相比,这些应用可以获得更严格的QoS服务保障,其中一些用例要求如端到端延迟低至3ms,可靠性为99.999%,再加上高移动性环境带来的现有挑战,这些额外的需求使得802.11bd和NRV2X的设计极具挑战。

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