適用于車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的移動通信網(wǎng)絡(luò)

王 藝，鄧佳佳，林 毅

（中國電信股份有限公司上海研究院 上海200122）

1 車聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)概述

按照互動百科網(wǎng)站的定義，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是指利用先進(jìn)傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)，對道路和交通進(jìn)行全面感知，實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)間大范圍、大容量數(shù)據(jù)的交互，對每一輛汽車進(jìn)行交通全程控制，對每一條道路進(jìn)行交通全時空控制，以提供交通效率和交通安全為主的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用。車聯(lián)網(wǎng)是目前國內(nèi)業(yè)界的一個熱點(diǎn)，但國際上談及更多的是智能交通系統(tǒng)（intelligent transportation systems，ITS），但無論是在 ITS 中，還是在車聯(lián)網(wǎng)中，通信技術(shù)的合理運(yùn)用都至關(guān)重要。

按照通信交互對象的不同，車聯(lián)網(wǎng)中的通信場景大致可以分成V2V、V2R和V2I 3種。V2V是車輛之間的通信，V2R是車輛與道路的通信，V2I是車輛與后臺設(shè)施的通信。每種場景針對的應(yīng)用不同、需求不同，會采用不同的通信技術(shù)，如紅外通信、WLAN、DSRC、移動通信網(wǎng)絡(luò)（蜂窩網(wǎng)絡(luò)）、地面廣播、衛(wèi)星廣播等。從傳輸距離看，這些通信技術(shù)主要分為短距離傳輸和中遠(yuǎn)距離傳輸兩大類。短距離傳輸主要應(yīng)用于V2V和V2R場景，中遠(yuǎn)距離傳輸主要應(yīng)用于V2I場景。通信作為ITS技術(shù)基礎(chǔ)的三大核心要素（信息、通信和集成）之一，相關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)化工作一直在進(jìn)行中。

ISO/TC 204，作為ISO組織內(nèi)關(guān)注ITS的標(biāo)準(zhǔn)組織，設(shè)立了WG16，研究ITS所涉及的廣域通信體制和標(biāo)準(zhǔn)。ISO 21217標(biāo)準(zhǔn)提出了CALM （communications access for land mobiles，地面移動通信訪問）的概念，并描述了CALM框架。CALM框架使用了各種接入技術(shù)，包括有線技術(shù)和各種無線技術(shù)，如 2G、3G、衛(wèi)星、紅外、5 GHz微波、移動無線寬帶技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)ITS體系中的移動站點(diǎn)之間、移動站點(diǎn)和固定站點(diǎn)之間、固定站點(diǎn)之間的廣播、多播和單播通信。但這些接入技術(shù)本身大都已由其他標(biāo)準(zhǔn)組織制定。事實(shí)上，CALM是一個從ITS需求角度出發(fā)，制定通信協(xié)議、程序以及管理流程的集合。其目標(biāo)如下：

· 滿足多種不同的通信需求，如Internet訪問或有嚴(yán)

格時延要求的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋?/p>

· 滿足不間斷訪問的要求，既包括同一種接入技術(shù)內(nèi)部的切換機(jī)制，又包括不同接入技術(shù)之間的異構(gòu)切換機(jī)制；

·滿足應(yīng)用獨(dú)立于各種接入技術(shù)的需求。

ISO 21217標(biāo)準(zhǔn)中有大量不同類型的通信技術(shù)的應(yīng)用。既有基于5 GHz微波的M5，也有代表當(dāng)前移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的2G和3G。其中M5基于Wave技術(shù)并考慮了全球5 GHz頻譜的適用性，同時增加了滿足CALM框架要求的其他功能實(shí)體。從全球來看，目前主要國家和地區(qū)已經(jīng)基于IEEE 802.11p（Wave）技術(shù)制定了各自的專用短程通信（dedicated short range communication，DSRC）標(biāo)準(zhǔn)。目前國際上已形成以歐洲CEN/TC278、美國ASTM/IEEE、日本ISO/TC204為核心的DSRC標(biāo)準(zhǔn)化體系。TC278及TC204選擇5.8 GHz作為DSRC通信頻率，ASTM/IEEE頻率為5.8~5.9 GHz。我國目前采用的是源于ISOTC204（國內(nèi)編號為 SAC／TC268）的 5.795~5.815 GHz ISM頻段。由于DSRC技術(shù)針對車輛的高移動性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽?、低時延等需求進(jìn)行了優(yōu)化，適合應(yīng)用在V2V和V2I場景，尤其是一些和安全相關(guān)的場景。例如，根據(jù)美國交通運(yùn)輸部的報告，違反交通信號燈指示的時延要求是小于100 ms；車輛防碰撞指示的時延要求是小于20 ms。

中長距離通信技術(shù)主要應(yīng)用于V2I場景中，在V2V和V2R場景中也有機(jī)構(gòu)嘗試應(yīng)用。中長距離通信技術(shù)的特點(diǎn)是覆蓋廣、互聯(lián)互通好、帶寬可以很高，但是以接入時延和傳輸時延為代表的QoS保證機(jī)制相對偏弱。典型的中長距離通信技術(shù)包括移動通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信技術(shù)、地面廣播技術(shù)等。在實(shí)時定位、話音通信、互動導(dǎo)航、路況信息、（遠(yuǎn)程）危險警告、信息娛樂等領(lǐng)域，中長距離通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

目前國內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用主要還是在V2I層面，除了衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用外，集中在基于車輛定位信息回傳后臺和小數(shù)據(jù)指令下發(fā)的各種派生應(yīng)用，如出租車定位調(diào)度、車隊(duì)定位調(diào)度、乘用車互動導(dǎo)航、路況信息廣播等。部分車廠開始涉及車輛診斷數(shù)據(jù)回傳、車內(nèi)上網(wǎng)等娛樂應(yīng)用。在V2V和V2R層面，則鮮見應(yīng)用（ETC除外），尚處于探索和起步階段。

2 移動通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢和面臨的主要問題

目前，我國的移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、性能優(yōu)、可靠性高。2.5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣；3G網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展，能夠提供高寬帶的無線數(shù)據(jù)傳輸通道。這些都為車聯(lián)網(wǎng)提供了堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

移動通信網(wǎng)絡(luò)在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中起著舉足輕重的作用。早期車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要以定位應(yīng)用為主，應(yīng)用模式主要采用GPS衛(wèi)星定位和2.5G通道數(shù)據(jù)回傳；車輛視頻監(jiān)控應(yīng)用采用本地存儲結(jié)合遠(yuǎn)程圖像實(shí)時調(diào)看模式，遠(yuǎn)程圖像實(shí)時調(diào)看通常采用2.5G（cdma2000 1x為主）以及后來的3G網(wǎng)絡(luò)（WCDMA和cdma2000）。移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢主要在于其覆蓋能力、互聯(lián)能力和成本優(yōu)勢。

以DSRC為代表的近程通信技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的前提是在道路節(jié)點(diǎn)和車輛上布防DSRC節(jié)點(diǎn)。由于實(shí)施成本和實(shí)施周期因素，DSRC節(jié)點(diǎn)大都會分布在重點(diǎn)道路，無法覆蓋到所有的道路。但國內(nèi)的移動通信網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)覆蓋了絕大多數(shù)的道路。公用移動通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過近20年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈高度成熟，通信模塊和終端成本已經(jīng)很低，而且還將繼續(xù)降低，通信資費(fèi)多年來呈現(xiàn)資費(fèi)逐步下降的趨勢。這些因素能夠使得基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)施成本和使用成本較低。此外，公用移動通信網(wǎng)絡(luò)能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

但是同時也要看到，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，其通信模式和通信機(jī)制和傳統(tǒng)的人與人（H2H）通信對移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求不完全相同，主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、信道容量、QoS保證等層面。

廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋仍然是移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。雖然目前移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋已做得相當(dāng)好，但仍然存在部分道路的盲區(qū)。我國國內(nèi)的移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋總體程度優(yōu)于歐洲和美國，但同樣仍存在道路盲區(qū)。

從通信容量角度看，車載終端主要利用數(shù)據(jù)信道接入移動通信網(wǎng)絡(luò)。對于長時間連續(xù)定位的車輛，由于不能容忍較長的撥號時延，終端經(jīng)常采用一直在線模式，這對網(wǎng)絡(luò)的PPP同時在線數(shù)造成較大壓力。如果大量車輛同時進(jìn)入某個小區(qū)，終端以高頻次不斷發(fā)送定位數(shù)據(jù)，會對此小區(qū)的空口信道造成較大壓力。如果無法獲取到空口信道傳輸數(shù)據(jù)，程序控制的車載終端會不斷重復(fù)請求分配空口信道，進(jìn)一步增加了對空口信道的壓力，甚至造成信道的擁塞。

從QoS保證看，可以把車聯(lián)網(wǎng)通信模式分成5種：小數(shù)據(jù)采集且時延一般敏感、小數(shù)據(jù)采集且時延敏感、大數(shù)據(jù)上傳和大數(shù)據(jù)下發(fā)、小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延一般敏感、小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延敏感。不同種類的通信模式對QoS保證有不同的需求。

（1）小數(shù)據(jù)采集且時延一般敏感

例如定位數(shù)據(jù)和車輛診斷數(shù)據(jù)傳送到后端平臺，主要使用空口的反向信道。對于這一類數(shù)據(jù)，時延有一定要求。但由于不是關(guān)鍵業(yè)務(wù)，能夠容忍普通的網(wǎng)絡(luò)傳輸時延。因而非常適合移動通信網(wǎng)絡(luò)接入。部分應(yīng)用甚至能夠忍受部分情況下網(wǎng)絡(luò)無法接入（從而無法成功發(fā)送數(shù)據(jù)）的情況。例如，在連續(xù)定位模式下，部分定位數(shù)據(jù)的丟失在應(yīng)用上是能夠容忍的。這就是所謂“掉點(diǎn)率”指標(biāo)產(chǎn)生的原因。

（2）小數(shù)據(jù)采集且時延敏感

對于小數(shù)據(jù)采集且時延敏感的應(yīng)用，首先要保證網(wǎng)絡(luò)的最大可用性，即終端能夠隨時接入網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)。其次要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延在允許范圍內(nèi)。歐盟的緊急呼叫系統(tǒng)——ECall系統(tǒng)為車內(nèi)系統(tǒng)（in-vehicle system，IVS）和公共安全響應(yīng)點(diǎn)（public safety answering point，PSAP）之間提供雙工數(shù)據(jù)通信，每次傳送的數(shù)據(jù)包含在最小數(shù)據(jù)集（minimum set of data，MSD）中，包含的數(shù)據(jù)可以是車輛的位置信息、時間戳、乘客的數(shù)量、車輛標(biāo)識以及其他和交通事故相關(guān)的信息。當(dāng)車輛發(fā)生緊急事故時，ECall系統(tǒng)將基本信息發(fā)送到第一層PSAP，并進(jìn)而轉(zhuǎn)至第二層PSAP，比如醫(yī)院、消防隊(duì)、警局等部門進(jìn)行處理。用戶也可直接通過ECall系統(tǒng)進(jìn)行呼救，Ecall系統(tǒng)生成的呼叫關(guān)乎生命的緊急救援，必須具備高可靠性和低傳輸時延。直接使用當(dāng)前的移動通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道完成數(shù)據(jù)傳輸，無法完全滿足上述需求。

（3）大數(shù)據(jù)上傳和大數(shù)據(jù)下發(fā)

對于大數(shù)據(jù)上傳和大數(shù)據(jù)下發(fā)應(yīng)用，一般情況下對時延沒有太高要求，也能夠容忍部分時間的網(wǎng)絡(luò)不可用（主要是數(shù)據(jù)接入信道擁塞導(dǎo)致）。這類應(yīng)用主要集中在車輛視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳和多媒體娛樂數(shù)據(jù)下載類應(yīng)用上。移動通信網(wǎng)絡(luò)非常適合此類應(yīng)用的開展。

（4）小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延一般敏感

對于小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延一般敏感的應(yīng)用，一般情況下對網(wǎng)絡(luò)可用性有較高要求。在人工輔助導(dǎo)航模式下，向車載終端發(fā)送目的地的定位數(shù)據(jù)就是這種情況。當(dāng)前的移動通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道在較高的可用性這一點(diǎn)上仍然存在改善的空間。

（5）小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延敏感

對于小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延敏感的應(yīng)用，目前在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用尚無明顯報道。將其和小數(shù)據(jù)量上傳且時延敏感這種模式一并考慮，如果移動通信網(wǎng)絡(luò)能夠滿足此種模式的需要，那么就可以建立車輛到移動通信網(wǎng)絡(luò)的可靠接入鏈路，之后車輛之間就可以采用P2P疊加網(wǎng)絡(luò)的方式，實(shí)現(xiàn)信息共享、發(fā)現(xiàn)和交換，最終實(shí)現(xiàn)V2V通信模式?？傊鎸嚶?lián)網(wǎng)，移動通信通信網(wǎng)絡(luò)面臨著以下問題：

·道路覆蓋問題；

· 由于海量車載終端接入、車輛移動導(dǎo)致的臨時集中訪問等問題帶來的網(wǎng)絡(luò)擁塞；

·對于時延敏感的關(guān)鍵應(yīng)用所需要的QoS保證問題。

3 解決方案和技術(shù)演進(jìn)方向

針對上述問題，需要從不同的角度尋求解決方案，采用各種方式擴(kuò)大覆蓋、擴(kuò)充容量和提高QoS。一方面可以通過改善移動通信網(wǎng)絡(luò)本身實(shí)現(xiàn)，另一方面也可以在移動通信網(wǎng)絡(luò)本身之外，利用其他通信技術(shù)和手段實(shí)現(xiàn)。

對于以車輛定位為主的應(yīng)用，可以考慮使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡稱北斗系統(tǒng)）。北斗系統(tǒng)主要功能包括定位、測速、單雙向授時、短報文通信等。北斗系統(tǒng)支持單次傳送長度為120個漢字的雙向短信報文通信服務(wù)。短信和定位結(jié)合起來，在沒有移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，通過向衛(wèi)星發(fā)送短信，及時將當(dāng)前的位置信息發(fā)送到后端平臺，對車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程定位。后端平臺也可以通過短信下發(fā)簡單的控制指令到車載終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。上述模式能否大規(guī)模地應(yīng)用，需要考察導(dǎo)航衛(wèi)星并行處理能力、后端平臺并行處理能力以及短信傳輸可靠性和時延問題。

采用專門的衛(wèi)星通信終端，可以解決野外無移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)通信需求，也是車載應(yīng)用中采用比較普遍的一種方式。比如，美國的FMS公司提供車隊(duì)管理服務(wù)，通過GPS實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位，通過銥星終端實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于能源、物流、國際組織等機(jī)構(gòu)的車輛管理中。

對于單向的信息下發(fā)類型的應(yīng)用，可以使用廣播通信技術(shù)。歐洲的RDS-TMS項(xiàng)目，采用交通信息頻道（traffic message channel，TMC）播報實(shí)時交通消息，配備TMC功能的車載終端或?qū)Ш皆O(shè)備可以對TMC廣播接收并解碼，并通過各種形式傳遞給駕駛員，實(shí)時反映區(qū)域內(nèi)交通路況，指引最快捷的行駛路線，提高道路和車輛的使用效率。從1994年開始，瑞典、德國、荷蘭、法國、瑞士、奧地利、意大利等國先后實(shí)施了RDS-TMS項(xiàng)目。全球其他此類系統(tǒng)還包括美國的TravTek系統(tǒng)、日本的VICS等。

數(shù) 字 多 媒 體 廣 播 （digital multimedia broadcasting，DMB）除了發(fā)送聲音廣播外，還提供了影視娛樂節(jié)目、智能交通導(dǎo)航、城市綜合信息等可視數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，廣泛應(yīng)用在城市公交車、地鐵、列車等移動終端上。這項(xiàng)技術(shù)最早在韓國發(fā)展起來。

對于移動通信網(wǎng)絡(luò)，即蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)，可以采用多種方式來滿足車聯(lián)網(wǎng)通信的需要，既可以采取終端和平臺協(xié)作，網(wǎng)絡(luò)本身不做改變的模式；也可以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡單優(yōu)化；還可以針對車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求實(shí)施特定的網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)。

（1）終端和平臺協(xié)作，網(wǎng)絡(luò)不做改變

典型案例是DOV（data over voice）技術(shù)的應(yīng)用。DOV技術(shù)使用普通話音信道傳輸少量數(shù)據(jù)。對于“小數(shù)據(jù)采集且時延敏感”和“小數(shù)據(jù)下發(fā)且時延敏感”的應(yīng)用，部分方案采用了DOV技術(shù)。其設(shè)計者的出發(fā)點(diǎn)是，話音業(yè)務(wù)仍然是目前移動通信網(wǎng)絡(luò)所能承載的最成熟的業(yè)務(wù)，其覆蓋范圍最廣，同時運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)資源的分配策略上，往往優(yōu)先考慮話音服務(wù)。代表性的應(yīng)用有兩個：通用的OnStar服務(wù)和歐盟制定的ECall服務(wù)。ECall的數(shù)據(jù)通道采用移動通信網(wǎng)絡(luò)的話音信道進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)，這種采用帶內(nèi)（in-band）調(diào)制的技術(shù)能夠提高此項(xiàng)服務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)的可用性以及一定的時延保障。

另一種改善方案是應(yīng)用層的改進(jìn)，即減少數(shù)據(jù)發(fā)送的頻度和數(shù)據(jù)發(fā)送的集中度。例如車載終端可采用下述數(shù)據(jù)發(fā)送頻度，既不影響業(yè)務(wù)使用，也能實(shí)現(xiàn)減少網(wǎng)絡(luò)資源占用，提高網(wǎng)絡(luò)可用性的目的：車速在10~30 km/h，定時上報間隔為90 s；車速在31~60 km/h，定時上報間隔60 s；車速在61 km/h以上，定時上報間隔30 s；當(dāng)車輛速度極低，且位置沒有變化時，不上報定位數(shù)據(jù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡單優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)簡單優(yōu)化模式，指不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過配置參數(shù)的優(yōu)化或增加局部區(qū)域容量和覆蓋來滿足特定應(yīng)用的需要。例如，由于大量高頻次小流量數(shù)據(jù)的發(fā)送，空口信道的建立和釋放頻度增加很快，那么通過調(diào)整一些公共控制信道的數(shù)量，如接入信道的數(shù)量，能夠提高網(wǎng)絡(luò)有效接入終端的數(shù)量。

（3）實(shí)施特定的網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)

網(wǎng)絡(luò)簡單優(yōu)化模式只能局部地解決問題，如果需要全面地改善網(wǎng)絡(luò)能力，需要考慮采用網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)模式。針對車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)施特定的網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)，必須放在整個移動通信網(wǎng)絡(luò)適配M2M通信的大背景中考察。當(dāng)前的移動通信網(wǎng)絡(luò)在最初設(shè)計時，是以所承載的業(yè)務(wù)主要是話音、上網(wǎng)等業(yè)務(wù)為前提的，主要考慮的是以前向流量為主、以手機(jī)終端和上網(wǎng)卡為主的業(yè)務(wù)。隨著機(jī)器通信業(yè)務(wù)的大規(guī)模發(fā)展，逐漸需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的改造來實(shí)現(xiàn)對于機(jī)器通信的區(qū)別承載。

在更高的數(shù)據(jù)信道帶寬 （和H2H通信目標(biāo)一致）之外，針對車聯(lián)網(wǎng)通信，移動通信網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)目標(biāo)主要針對大量終端的接入以及時延敏感的小數(shù)據(jù)應(yīng)用所需要的QoS保證需求。

針對單播信道，改進(jìn)目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)資源可用度、降低連接建立時延和數(shù)據(jù)傳輸時延。

對于網(wǎng)絡(luò)資源可用度而言，首先要做好滿足通信需求的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，做好道路的覆蓋。同時要設(shè)法降低網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的可能性，面向大量終端在某個小區(qū)同時接入網(wǎng)絡(luò)或同時附著網(wǎng)絡(luò)情景設(shè)立針對性的策略。例如，3GPP SA2 R10中主要基于以下兩種場景來考慮網(wǎng)絡(luò)過載和擁塞：第一種場景時，運(yùn)行在終端上的應(yīng)用可能會使大量終端同時做某事；第二種場景時，若擁有大量漫游終端，且它們服務(wù)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，會同時重新附著到新的網(wǎng)絡(luò)中，使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞。在R10階段，基于以上兩種場景的考慮，對網(wǎng)絡(luò)過載和擁塞處理控制機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，以應(yīng)對未來海量終端對網(wǎng)絡(luò)的沖擊。

此外，在車輛網(wǎng)應(yīng)用場景中，還需要充分利用移動通信網(wǎng)絡(luò)的基于小區(qū)的多播/廣播機(jī)制，通過下發(fā)廣播信息進(jìn)一步降低下行小數(shù)據(jù)傳送對于網(wǎng)絡(luò)資源的占用。

對于降低連接建立時延和傳輸時延，除了進(jìn)一步優(yōu)化空口的QoS保證機(jī)制，還可以考慮其他一些措施，如：

· 采用PPP一直在線模型，不再存在IP通道建立時間；

· 采用公共控制信道傳送小數(shù)據(jù)，達(dá)到快速發(fā)出和傳輸數(shù)據(jù)的目的；

· 設(shè)立專用的小數(shù)據(jù)收發(fā)信道，發(fā)送和接收時間敏感數(shù)據(jù)。

4 案 例研究——CoCar項(xiàng)目

業(yè)界已經(jīng)在移動通信網(wǎng)絡(luò)支持V2V和V2I應(yīng)用上開展了一些研究工作。Coperative Cars（簡稱CoCar）項(xiàng)目，是歐洲開展的一個基于移動通信網(wǎng)絡(luò)開展部分V2V和V2I應(yīng)用的可行性研究項(xiàng)目。CoCar項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)是，并不是所有的V2V應(yīng)用都需要采用Wave/IEEE 802.11p技術(shù)，通過車輛之間的直接通信模式來實(shí)現(xiàn)。有的V2V應(yīng)用，通過一些中間節(jié)點(diǎn)，諸如基礎(chǔ)設(shè)施的中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳送，反而具有一些優(yōu)勢。CoCar項(xiàng)目選取了基于蜂窩扇區(qū)的危險告警（cellular hazard warning，CHW）作為評估的目標(biāo)應(yīng)用。CHW是一種在高速行駛的車輛之間，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)傳送關(guān)鍵安全告警信息的應(yīng)用，具備較低的傳輸時延。車輛接收到這種告警信息后，司機(jī)可以調(diào)整車輛行駛速度，以保持合理的行駛間距。CoCar系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 CoCar系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

在CoCar系統(tǒng)中，車輛之間的通信需要通過位于移動通信網(wǎng)絡(luò)的中間結(jié)點(diǎn)——CoCar信息系統(tǒng)來中轉(zhuǎn)。CoCar信息系統(tǒng)由3種實(shí)體組成：Reflector、Aggrerator和 Geocast Manager。車輛監(jiān)測設(shè)施一旦發(fā)現(xiàn)需要上報的突發(fā)事件信息，立即通過特別設(shè)計的FTAP（fast traffic alert protocol）（應(yīng)用層協(xié)議）將事件信息上傳到網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立的處理實(shí)體——Reflector。Reflector根據(jù)車輛終端的位置信息將這些事件信息直接下傳到鄰近車輛的終端上。同時，Refector將這些信息轉(zhuǎn)發(fā)到Aggrerator。Aggrerator同時還接收車輛終端使用TPDP（traffic probe data protocol）定期上報的普通流量信息和使用其他手段（例如人工輸入交通信息）得到的交通信息，一并匯總后，形成周期性的交通信息，由 Geocast Manager使用 TPEG（transport protocol expert group）報文通過移動通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到更大范圍的車載終端上。

此項(xiàng)研究的結(jié)果表明，從技術(shù)角度看，上述系統(tǒng)架構(gòu)下，通過選取恰當(dāng)?shù)膫鬏斝诺赖仁侄危瑥陌l(fā)送方到接收方的CHW平均時延在500 ms以下。這是一個能夠滿足CHW業(yè)務(wù)的、可以接受的時延。研究結(jié)果同時指出，為達(dá)到上述指標(biāo)，推薦采用公共信道進(jìn)行上述信息的傳送，而不采用主要進(jìn)行大數(shù)據(jù)量上傳和下載的業(yè)務(wù)信道。研究結(jié)果同時也指出，一旦使用此項(xiàng)業(yè)務(wù)的車輛數(shù)量增加到一定規(guī)模后，CHW業(yè)務(wù)的下行數(shù)據(jù)傳送應(yīng)使用移動通信網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)廣播機(jī)制來完成。

5 結(jié)束語

業(yè)界一直不斷進(jìn)行通過移動通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建車輛終端和基礎(chǔ)設(shè)施之間的各種應(yīng)用的實(shí)踐。移動通信網(wǎng)絡(luò)支撐了當(dāng)今的絕大多數(shù)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。不過，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用或者說ITS應(yīng)用仍然處于進(jìn)一步拓展深化的過程之中，移動通信網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)一步挖掘其潛力，更好地面對各種層出不窮的新應(yīng)用。3GPP和3GPP2正在進(jìn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。未來，以DSRC為代表的近程通信技術(shù)和以移動通信網(wǎng)絡(luò) （無論是公共網(wǎng)絡(luò)還是專用網(wǎng)絡(luò)）為代表的中遠(yuǎn)程通信技術(shù)都將在車輛網(wǎng)應(yīng)用中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

1 互動百科.http://www.hudong.com/

2 ISO 21217.Intelligent Transport Systems-Communications Access for Land Mobiles(CALM)-Architecture,2010

3 ETSI EN 302 665.Intelligent Transport Systems （ITS）Communications Architecture,2010

4 3GPP TS 26.267.eCall Data Transfer;In-band Modem Solution;General Description(Release 10),2011

5 杜加懂.M2M在3GPP SA2的研究進(jìn)展.電信網(wǎng)技術(shù),2011(11)

6 Project cooperative cars. http://www.aktiv-online.org/english/aktiv-cocar.html