课件：中短距离通信技术讲解

智能网联汽车技术汽车制造与装配技术专业资源库智能化网联化中短距离通信技术主讲人：吴航中短距离通信技术◆DSRC技术◆LTE-V技术导入汽车制造与装配技术专业资源库DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库DSRC技术是DedicatedShortRangeCommunication简称，即专用短程通信技术，是由IEEE802.11p底层通信协议与IEEE1609系列标准所构成的技术，由美国主导，福特、丰田等车企推动，具备低传输延迟特性，以提供车用环境中短距离通讯服务。该技术可以实现小范围内图像、语音和数据的实时，准确和可靠的双向传输，将车辆和道路有机连接，专门用于道路环境的车辆与车辆、车辆与基础设施、基础设施与基础设施间通信距离有限的无线通信方式，是智能网联汽车系统最重要的通信方式之一。一、DSRC技术（1）概念汽车制造与装配技术专业资源库与Wi-Fi、蓝牙等其它通信技术采用的共享开放2.4GHz频带不同，DSRC技术专属的交通安全频谱位于1999年美国联邦通讯委员会（FCC）分配给汽车通讯使用的5.9GHz频带的一段75MHz的带宽，被分为7个频道，目标的通信范围可达1km内。（2）工作原理DSRC技术图1DSRC技术频道的划分汽车制造与装配技术专业资源库如图1所示。每辆车都会在信道172中，以10~20次/s的频率，交互DSRC基础安全信息。紧急信息则会在信道184中，以更高的优先级进行传播。每一条基础安全信息都包含两部分信息，第一部分信息是强制性信息，包括位置、速度、方向、角度、加速度、制动系统状态和车辆尺寸；第二部分是可选信息，例如防抱死制动系统状态、历史路径、传感器数据、转向盘状态等。DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库DSRC技术主要由车载单元（OnBoardUnit，OBU）、路旁部署的路侧单元（Road-SideUnit，RSU）两个部分组成。通过车载单元与路侧设备之间的无线通信实现路网与车辆之间的双向信息交流，将车辆与道路有机地连接在一起。如图2所示。图2DSRC系统的组成示意图DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库OBU是具有微波通信功能和信息存储功能的移动识别设备，既可以作为独立的数据载体制成电子标签，也可以附加智能卡读写接口实现数据存储和访问控制。RSU是OBU的读写控制器，由加密电路、编码解码器和微波通信控制器等组成，以DSRC通信协议的数据交换方式和微波无线传递手段实现信息交换。DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库根据信息调制方式的不同，DSRC分为主动式和被动式两种。主动式又称为收发器系统，OBU和RSU均有振荡器用于发射电磁波，当RSU向OBU发射询问信号后，OBU利用自身的电池能量发射数据给RSU。被动式又称为异频收发系统，由RSU发射电磁信号，OBU接收电磁信号激活后进入通信状态，并以一种切换频率反向发送给RSU，被动式的OBU可以有电源也可以没有电源。DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库优点：DSRC具有易于部署、低成本和原生的自组织网络支持等优点。而且，针对V2X通信的终端高速移动和数据传输的高可靠、低延时等需求进行了优化，适合应用在V2X场景，尤其是一些和安全相关的交通场景。缺点：第一，车辆接入互联网的路侧设备覆盖问题。如果汽车需要接入互联网，必须依靠连接到互联网的路侧DSRC终端的支持，这需要在路侧大量布置能够接入互联网的终端设备。第二，考虑车辆高速移动的环境下复杂的网络拓扑结构，数据包的多级连跳通信以及路由问题削弱了DSRC高可靠和低延时的性能。第三，DSRC在高密度场景下，车辆之间的信道接入竟争会变得非常强烈，从而导致通信延迟增加和传输速率下降。第四，由于DSRC路侧设施投入大，商业盈利模式尚未明确。（3）优缺点DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库（4）应用图3ETC不停车收费系统示意图DSRC技术的应用，在国内主要以车与路通信中的ETC不停车收费系统为代表，如图3所示。车辆经过特定的ETC车道，通过车载OBU与路侧RSU的通信，在无需停车和收费人员采取任何操作的情况下，自动完成收费过程。此外，DSRC应用还可以实现电子地图下载和交通调度等。DSRC技术汽车制造与装配技术专业资源库二、LTE-V技术LTE-V技术是大唐电信基于TD-LTE技术而推出的具有中国自主知识产权的车载中短距离通信技术，支持在车辆与车辆（V2V）、车辆与基础设施（V2I）、车辆与行人（V2P）之间快速组网，构建数据共享交互桥梁。（1）概念LTE-V技术汽车制造与装配技术专业资源库

LTE-V能重复使用现有的蜂巢式基础建设与频谱，营运商不需要重新进行基础设施建设以及提供专用频谱，组网成本可以大幅降低，主要解决交通实体之间的“共享传感”（SensorSharing）问题，可将车载探测系统（如雷达、摄像头）从数十米视距范围扩展到数百米以上以及非视距范围，实现在相对简单的交通场景下的辅助驾驶。图4LTE-V技术LTE-V技术汽车制造与装配技术专业资源库（2）分类及工作模式LTE-V技术包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）两种。其中，LTE-V-Cell需要基站作为控制中心，实现大带宽、大覆盖通信，定义车辆与路侧通信单元以及基站设备的通信方式；LTE-V-Direct则是可以无需基站作为支撑，可直接实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠通信。图5LTE-V技术分类LTE-V技术汽车制造与装配技术专业资源库LTE-V-Cell的传输带宽最高可扩展至100MHz，下行1Gbit/s,用户面时延≤10ms，控制面时延≤50ms,支持车速500km/h，在5G时代演进成C-V2X技术，主要有电信企业推动。LTE-V技术分为Uu和PC5两种接口。Uu为”接入网---终端“通信模式，通过基站进行终端之间的通信；PC5为“用户终端---用户终端”空口短距直传通信模式，不需要通过基站即可完成终端之间的通信。相对于普通LTE，LTE-V增加了端到端的直接通信能力，这使LTE-V能够满足于V2X的低延时通信要求。LTE-V技术汽车制造与装配技术专业资源库（3）特点LTE-V技术优点：

基于现有的移动蜂窝网络，部署简单。部署时只需要在现在的LTE-V基站中增加一些设备，不需要额外建设基站；覆盖范围广，可实现无缝覆盖；传输更可靠；3GPP持续演进，未来可支持更高级的车路协同业务需求；网络运营模式灵活，盈利模式多样化。缺点：

当前的技术成熟度较低；蜂窝基础设施的中继性质，会导致在时间敏感的车辆操作中存在安全隐患；LTE-V应用于车车主动安全与车辆智能驾驶的V2X应用时，其网络通信性能还需要充分的测试验证。汽车制造与装配技术专业资源库（4）应用LTE-V技术，可应用于交叉路口的会车避让，紧急车辆优先通行，前方车辆的紧急刹车告警以及多车的编队自动驾驶。图6LTE-V技术应用LTE-V技术汽车制造与装配技术专业资源库1.DSRC技术，是专用短程通信技术，是由IEEE802.11p底层通信协议与IEEE1609系列标准所构成的技术，由美国主导，福特、丰田等车企推动，具备低传输延迟特性，以提供车用环境中