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[转载]聚焦DSRC与LTE-V技术浅析及建议

已有 3836 次阅读 2016-11-20 16:53 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

聚焦DSRC与LTE-V技术浅析及建议

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DSRC相关情况
(一)  由来
1998年,美国国会颁布了《21世纪交通平等法》,其中拟定了适用于专用短程车路无线通信设施的标准。将5.850~5.925GHz中的75MHz频段作为智能交通系统中专用短程通信DSRC(Dedicated Short Range Communications)的无线电服务,服务目的是为了改善交通安全程度,减少拥堵等。后续,欧盟、日本、新加坡、韩国等相继推出自己的通信标准,但是各国在频段划分、定义、使用方面存在差异(详见附件)。
(二)  技术特点
专用短程通信DSRC技术是一种高效、专用的车辆无线通信技术,以IEEE 802.11p为基础的标准。DSRC物理层技术实际是Wi-Fi的扩展,其MAC层与Wi-Fi相同,同样采用载波监听多路访问/碰撞避免CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)技术控制移动节点接入网络。
关键指标:支持车速200km/h,反应时间100ms,数据传输速率平均12Mbps(最大27Mbps),传输范围1km。
说明:
(1)目前,国内不少媒体、期刊将不停车收费系统ETC(Electronic Toll Collection)称为基于DSRC技术实现,而实际上ETC使用的是基于射频的电子标签识别RFID(Radio Frequency Identification)技术,参照的是《GB/T20851电子收费 专用短程通信》标准。然而,国际上提出的DSRC技术特指的是采用电气和电子工程师协会IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)制定的802.11p、1609.x协议,是802.11系列的扩充,属于Wi-Fi范畴。因此,ETC系统采用的RFID通信方式严格意义上来说与DSRC的Wi-Fi通信方式是两套不同的技术体系。
(2)DSRC技术路线的反对方认为:一是CSMA/CA机制存在隐藏节点、数据竞争碰撞问题;二是高频段穿透性不如低频信号,固体物质更易吸收5.9GHz的信号,很大程度上限制了城市环境下通信信号的传输范围。
(三)  发展应用情况
1、美国使用5.9GHz DSRC。2009年11月8日,美国交通部(DOT)发布了《智能交通系统战略计划:2010-2014》,为未来五年该部的智能交通系统(ITS)研究项目提供战略引导。其中IntelliDrive项目是利用专用短程通信系统(DSRC),实现车辆与车辆(V2V)、车辆与基础设施(V2I)之间的通信,从而通过向驾驶员提供建议或发出危机情况警告,提高驾驶员的情境感知能力及减少或免除碰撞事件的发生;并且根据实时信息改变他们的行驶路线、驾驶的时间和方式以避免交通拥堵等。
后续政策:美国ITS关键的安全性应用领域要求采用5.9GHz DSRC;美国产业发展优先支持5.9GHz DSRC;未来美国主要路段将布设路侧设备,所有销往美国的车辆都必须加装5.9GHz DSRC车载设备。
2、欧盟使用5.9GHz DSRC。欧洲成立了车辆间通信联盟(Car2Car Communication Consortium),制定了车路协同标准和规范,并开展了PReVENT、NoW(Network on Wheels)、CVIS(Cooperative Vehicle Infrastructure Systems)等车路协同相关项目的研究。其中CVIS项目是以开发标准化的网络终端以实现车-车、车-基础设施之间的通讯为目标,利用伽利略开发获取增强车辆位置信息和动态地图信息的新技术,采用车载和路侧设备来检测事故、监控路网运行,开发用于辅助驾驶、交通管理、移动信息服务、商务及货运管理的合作性应用系统。该项目已在7个国家进行了许多大规模联合技术试验。
试验结论:5.9GHz直线传播较好,在转弯处通信受限;5.9GHz和2G/3G无线通信技术配合使用是必要的。
3、日本使用5.8GHz DSRC。日本2004年推出了Smartway计划,该计划是由政府与23家企业共同发起。其发展重点是整合日本各项ITS功能及建立车载单元的共同平台,使道路与车辆(车-路)能够由ITS通信双向传输而成为智能道路和智能车辆。
特点:DSRC设备与ETC设备集成。车辆导航系统和电子不停车收费系统(ETC)集成,一个终端设备实现多种功能。这些服务在路侧安装的ITS点和车载导航系统之间实现高速和大容量通信(5.8GHz DSRC),例如交通信息服务或图像服务等。
LTE-V相关情况
(一)  由来
2014年9月,LG向3GPP提交了LTE在V2X通信应用(RP-141381,Consideration of LTE-based V2X Communication)的规范草案。同年12月,Ericsson提交了增强LTE D2D相近服务(RP-142027,Enhanced LTE Device to Device Proximity Services)的规范草案,随后于2015年2月和6月,3GPP的SA1和RAN1工作组分别设立了专题“Study on LTE Support for V2X Services(V2XLTE)”和“Feasibility Study on LTE-based V2X Services”,标志着LTE-V技术标准化研究的正式启动。
国内主导LTE-V发展的是高通与华为,大唐电信也积极扮演推手。华为、乐金电子(LGE)与中国本地电信设备制造商CATT并共同主导了3GPP研究。中国通信标准化协会(Chinese Communication Standards Association,CCSA)已经在中国针对LTE V2X推出了工作项目。
(二)  技术特点
LTE-V针对车辆应用定义了两种通信方式:集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)。集中式也称为蜂窝式,需要基站作为控制中心,集中式定义车辆与路侧通信单元以及基站设备的通信方式;分布式也称为直通式,无需基站作为支撑,在一些文献中也表示为LTE-Direct(LTE-D)及LTE D2D(Device-to-Device),分布式定义车辆之间的通信方式。
图1 LTE-V两种通信方式架构
关键指标:LTE-V-Cell传输带宽最高可扩展至100MHz,峰值速率上行500Mbps,下行1Gbps,时延用户面时延≤10ms,控制面时延≤50ms,支持车速500km/h,覆盖范围与LTE范围类似。目前暂无LTE-V-Direct方面的技术指标。
说明:LTE-V技术路线的反对方认为:一是LTE-V目前还在草案阶段,市场应用还待认可;二是部分人片面的认为LTE-V技术仅仅采用了蜂窝式技术,即需要借由基站作为通信控制中心,所以对其延迟、可靠性传输方面提出质疑。
(三)  国内标准化工作
1、   国内标准化进展
图2 标准进展情况
LTE V2X在3GPP仍在研究阶段,之后将成为3GPP正式标准Release 14下的工作项目。根据3GPP的时程表,Release 14标准可望在2017年完成;在标准化之后,通常需要至少一年的时间才有商业化晶片组生产。所以,可以初步推断LTE V2X到2018年以前都无法商业应用,甚至会更晚。
2、相关标准研发支撑工作
后续推行建议
一是尽快研究、制定适用于中国交通情况的V2X标准、技术、方案、模式。从目前国内外V2X技术的研发、使用、商业模式等情况来看,两种方式的技术路线各有优劣,是否采用其中一种,或是两种并存的方案还有待商榷。
二是积极学习外国项目经验和试验教训,避免概念、标准、技术盲目跟风,推行先行先试,充分发挥作用。充分调研国外目前的研究、试点成果,梳理、制定国内的技术发展路线;规范国内专项、示范试点项目的功能划分,充分发挥各自优势,促进资源复用,避免重复建设,
三是做好无线电设备的准入管理工作,同时保障设备质量、安全等方面符合标准。工信部是我国无线电发射设备型号核准的实施主体,负责型号核准行政许可的管理、审批;在V2X终端设备上着重把控质量和安全问题,确保设备合法合规。




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