车联网技术与应用-第四章-车辆信息发布与5G通信

车辆信息发布与5G通信4.1车辆信息发布与内容分发4.1.1车辆数据信息订阅

车辆自组织网络（ＶＡＮＥＴ）是移动自组织网络在交通领域的一种应用。它是一个无线网络，由带有无线收发器的车辆或终端组成。ＶＡＮＥＴ节点不需要通过基站或其他基础设施，可以直接沟通。汽车之间的协同驾驶可以克服人眼的盲点和反应时间的延误，从而保证生命安全。交通信息采集是车间辅助驾驶的基础，即定期广播其位置、速度、行驶方向等信息，保证了网络信息共享的及时性。4.1.1车辆数据信息订阅4.1.1.1车辆与交通数据处理车辆与交通数据是车辆信息服务、车辆数据服务、联网驾驶、联网自主驾驶业务和应用的核心，它是生态系统参与者之间的合作与共享，个人、汽车或系统都无法获得这些数据。车辆与交通数据可分为车辆数据、车载信息服务数据、交通运行数据、车辆环境数据、行人位置数据、交通出行数据。4.1.1车辆数据信息订阅4.1.1.2车联网的数据动态压缩为了解决车联网难以传输大量数据的问题，可以采用动态压缩传感方法以保证车联网数据重建的准确性。动态压缩感知方法能够自动分析感知对象的数据特征、车辆分布和观测次数之间的关系，并在压缩感知的基础上增加了调整观测次数的功能。通过调整压缩感知中观测矩阵的参数来控制观测数据量，从而提高重建精度，实现更高质量的数据传输。4.1.1车辆数据信息订阅4.1.1.2车联网的数据动态压缩任务分解数据重构观测量调整数据压缩数据采集

动态压缩感知过程4.1.1车辆数据信息订阅4.1.1.3数据采集上行链路信道在移动通信系统中，上行链路是指信号从移动台到基站的物理信道。对于上行链路，我们必须关注与区分不同的数据源，以了解应该使用哪些信道及其局限性。基础设施数据：基础设施生成的数据都是通过复杂的、在大多数情况下是专有的网络协议收集和聚合的。这可能会导致不必要的延迟，甚至由于数据聚合而导致信号丢失。浮动车数据：浮动车数据仅可以补充基础设施产生的数据，理论上也可以完全替代基础设施产生的数据。对于上行链路信道，浮动车数据依赖于开放协议，从车辆到交通信息系统需要某种数据通道。4.1.1车辆数据信息订阅4.1.1.4数据传播下行链路信道数据传播下行链路信道的作用是将相关信息下载到车辆上，其数据传播有很多不同的选择和技术。目前，车联网无线通信技术分为两个方向：1）ＩＥＥＥ８０２１１（用于ＤＳＲＣ的底层无线通信技术）2）３ＧＰＰＣ－Ｖ２Ｘ（基于蜂窝的Ｖ２Ｘ无线通信技术，包含ＬＴＥ－Ｖ２Ｘ和５Ｇ－Ｖ２Ｘ）。4.1.2内容发布目前的ＶＡＮＥＴ系统主要是基于已经广泛使用的２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ网络和用于车辆数据信息服务的专用短程通信技术（ＤＳＲＣ）。ＶＡＮＥＴ订阅服务主要分为三类：群组信息发布与订阅、车辆与基础设施之间的信息发布与订阅、车辆与路边车辆之间的信息发布与订阅。4.1.2内容发布4.1.2.1车载自组织网络中的群组信息发布与订阅车载自组织网络中的信息发布与订阅方法是基于点对点分布式消息发布与订阅和群组信息发布与订阅。群组信息发布与订阅是在发布和订阅模式下，由中间系统负责处理主题的发布和订阅，并保存每个组成员的信息。发布与订阅模式具有以下特点：空间分离可扩展性多点通信控制流分离时间分离

4.1.2内容发布4.1.2.2车辆与基础设施之间的信息发布与订阅在ＶＡＮＥＴ中，旅行车辆利用节点之间的通信信道以及车辆与路边基础设施之间交换信息的能力来相互交换信息或访问万维网。为了在车辆和基础设施之间进行通信，我们需要基础设施具有以下要求：1）能够向邻居发送订阅请求。2）能够及时接收车辆订购请求并分发结果。3）及时向邻居节点更新自己的信息。4.1.2内容发布4.1.2.3车辆与路边车辆之间的信息发布与订阅与传统的车辆与路边设施之间的通信方式不同，首先，行驶车辆与路边停放车辆之间的通信方式不需要基础通信设施的支持；其次，当有足够的车辆停放在路边形成车辆集群时，移动车辆可以依次通过每辆停放的车辆，从而通过一定的选择方案与协作车辆传递有效信息。4.2５Ｇ通信技术应用车联网是基于车内网络、车间网络和车载移动互联网的车载终端设备，它集成了传感器、ＲＦＩＤ、数据挖掘和自动控制等相关技术。道路、行人与互联网之间的交互过程是物联网技术在交通系统领域的典型应用，实现了车辆与公共网络之间的动态移动通信。4.2.1５Ｇ通信技术架构在５Ｇ网络架构设计中，总体思路是集中协调接入设备，大规模部署Ｃ－ＲＡＮ，以满足低延迟、高可靠性的业务需求。在服务层，Ｃ－ＲＡＮ架构基于集中处理、协作无线电、实时云计算架构和绿色无线接入网络架构。它可以实现网络中的负载共享，最大限度地利用网络资源，降低成本。4.2.1５Ｇ通信技术架构4.2.1.1５Ｇ通信技术特点非正交多址技术大规模多输入输出（ＭＩＭＯ）技术超密集网络设备到设备（Ｄ２Ｄ）通信高频移动通信4.2.1５Ｇ通信技术架构4.2.1.2５Ｇ网络架构

５Ｇ网络架构的目标是更简单、更高效、更灵活、更开放。面对上述抽象的网络设计准则，５Ｇ网络架构可分为:

接入层汇聚层控制层服务层开放式应用程序接口（ＡＰＩ）

应用层4.2.1５Ｇ通信技术架构4.2.1.3Ｄ２Ｄ通信技术Ｄ２Ｄ通信是一种短程直接通信技术，对于传统的蜂窝用户来说，链路质量一般较好，两个用户可以直接交换数据而不必经过基站。在蜂窝网络中引入Ｄ２Ｄ通信具有以下特点：１）在传统的蜂窝通信中，从发射端到接收端的通信需要经过上下行链路，而Ｄ２Ｄ通信只需要一个链路就可以完成。２）一般来说，Ｄ２Ｄ通信距离比上下行通信资源短得多，链路质量好，可以节省传输功率。３）Ｄ２Ｄ通信可以重用使用蜂窝通信资源或使用与蜂窝通信正交的频率资源。频

谱复用提高了系统频谱利用率。４）Ｄ２Ｄ通信可以独立完成，无须基站参与。4.2.2５Ｇ通信在车联网领域的应用4.2.2.1车联网实施的问题车联网的实施存在以下挑战和困难:１）在架构方面：增加了建设成本和能耗。２）在通信方面：通信质量将受到极其复杂的非视距（ＮＬＯＳ）环境的影响。３）在安全性方面：车联网中的用户信息将接入网络，随时随地被感知，很容易被干扰和窃取，严重影响

了车联网系统的安全性。4.2.2５Ｇ通信在车联网领域的应用

4.2.2.2ＯＢＵ多网接入与融合ＯＢＵ是一种利用ＤＳＲＣ与ＲＳＵ通信的微波装置，也被当作车辆的节点。在电子不停车收费系统（ＥＴＣ）中，ＯＢＵ被装置在汽车上，路边装置ＲＳＵ，通过微波相互通信。4.2.2５Ｇ通信在车联网领域的应用

4.2.2.2ＯＢＵ多网接入与融合ＯＢＵ提供的车辆辅助驾驶行为主要分为三个层次：１）被动信息提供，如后视镜、倒车影像等。信息提供后，驾驶人有意识地获取并分析。２）主动信息提供，如倒车雷达语音提示、超速提醒等。主动信息是驾驶人采取控制措施的来源。３）主动和直接的车辆控制，如自动停车和自动驾驶。ＯＢＵ和车内电子控制系统可以取代驾驶人对车辆进行智能控制。4.2.2