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日本C-V2X测试过程记录及主要结论

2019-03-18 17:57:53·  来源：佐思产研  作者：高通  
　
C-V2X(全称cellular vehicle-to-everything)是基于蜂窝网络的车联网通信技术， 对智能汽车、自动驾驶、智能交通系统提供关键的技术基础，并利用全球统一的5.9GHZ
C-V2X(全称cellular vehicle-to-everything)是基于蜂窝网络的车联网通信技术， 对智能汽车、自动驾驶、智能交通系统提供关键的技术基础，并利用全球统一的5.9GHZ ITS频段， C-V2X能够利用低延时直接通信技术为车对车（V2V）、车对基础设施（V2I）、车对行人（V2P）提供低时延的信息传输。
大陆集团、NTTDOCOMO、爱立信、日产、OKI和高通于2018年7-10月联合在日本进行C-V2X测试，目标是展示3GPP R14 规范定义的技术优势。
这些测试旨在展示和测试5GHz频段下C-V2X直连通信的覆盖范围，延迟和可靠性。除此之外，测试意在展示使用LTE-A的基于网络的通信的好处。试验结果将提供给产业链相关者，包括ITS相关单位和政府机构，将有助于整个生态系统发展。
通过利用现有面向网络通信的蜂窝基础设施，C-V2X 可结合路侧单元（RSU）和蜂窝网络功能，帮助改善安全性并支持自主性。C-V2X与路侧单元和4G/5G基础设施及其回传链路相结合，可支持Uu接口的4G/5G小型基站和直连链路/PC5接口的路侧单元。具体C-V2X测试系统架构如下： 
此次试验中，测试车辆采用两辆日产聆风，后备箱里装有PC5设备和Uu测试系统（包含用于PC5的C-V2X DP，LTE V2N系统，可实现云记录和远程操作的移动路由器，CAN转换器和动力电池）。测试卡车搭载PC5设备，天线安装在车顶，主要用于堵车场景；行人PC5测试设备主要用于车对人（V2P）场景；RSU PC5测试设备主要用于车对道路基础设施（V2I）场景，PC5定向天线置于5米高的地方。
C-V2X测试系统中的PC5无线配置如下：
C-V2X测试系统中的车对网络（V2N）模式如下：
目前，日本C-V2X测试重点不在于智能交通系统（ITS）使用案例验证和开发，而选择按照SAE J2945/1标准下的DNPW、EEBL、IMA、HLW和VRUW的测试场景，旨在建立V2V/V2N/V2P/V2I测试场景，主要包含远距离低延时场景如超车场景（Overtaking scenario, V2V)， 车辆交汇场景（vehiclesCrossing scenario, V2V)， 跟车场景（Car Following scenario,V2V)，危险地点场景（Hazardous Location scenario, V2I)， 行人交汇场景（Pedestrian crossing scenario, V2P)， 和基于V2N网络的超车，交汇，跟车和危险地点场景。
日本C-V2X测试主要在日本汽车研究所（JARI）的Tsukuba（筑波）和Shirosato（城里町）测试场地进行。Shirosato场地的椭圆形跑道（Oval Track）和直线跑道 （Straight Track）主要用于车辆在高速行驶状态下和较长距离的行驶测试。TsukubaLOS/NLOS测试场地主要用于车辆非视距（NLOS）和视距（LOS）仿真测试。 
上述2个测试场地分别测试对应的场景如下：
在JARI Shirosato椭圆形场地测试中，主车（HV）是静止的，远车（RV）车速保持在60km/h；覆盖距离为1,200米，误包率（PER）为10%（PER是通过50个样品采用滑动平均法得到的，10%是参考其他C-V2X测试后作为一个标准，并非应用层面要求）；在椭圆形跑道的非视距（NLOS）条件下，超过1,200米就属于超出测试范围。
在JARI Tsukuba场地测试中，对NLOS场景测试和LOS场景测试进行对比；确认NLOS覆盖距离为380m，超过380m就在场地测试范围外；在NLOS和LOS测试中均未出现误包情况；NLOS/LOS测试的接收信号强度指示（RSSI）中位为14dB。
在JARIShirosato椭圆形场地进行高速状态下的PC5范围测试，要求：
  • 主车(HV)和远车(RV)在以110公里/时的速度沿相反方向行驶（相对速度为220公里/时）；
  • 另一条车道上的每辆车沿相反方向行驶；
  • 误包率（PER）为10%的最大距离为1307米；
  • 跑道的视距(LOS)距离限制在1200米以内；
  •  鉴于椭圆形跑道的非视距(NLOS)环境和每辆车的相对位置，覆盖距离受到限制。
测试结果关于相对速度为220公里/时情况下，误包率（PER）与距离关系如下：
在JARIShirosato椭圆形和直线跑道中测试PC5延时，要求为：
  • 资源选择窗口期设置为20毫秒；
  • 在三个场景试验中计算ITS应用层端到端的中位延迟时间；
  • 测试在非拥堵环境中进行。在20毫秒的资源窗口期中随机选择Tx资源；
  • 在两辆测试车辆之间测量延迟时间；
  • 在所有测试场景中，中位延迟时间小于20毫秒。
通过参考信号接收功率（RSRP）来测量LTE下行链路信号电平，结果如下：
车辆-网络-车辆通信延迟测试结果如下：
在行驶过程中并未发现明显的端对端延时差异。
在JARI Shirosato椭圆形跑道中测试信号接收功率（RSRP）与端到端延迟，结果如下： 
测试发现，在较低参考信号接收功率（RSRP）区域中的附加延迟是由信号弱而引起的额外重传造成的。
此次C-V2X测试主要发现和结果如下：
  • C-V2X PC5直接通讯基本性能
- 在视线范围内，通信距离为1200米，误包率（PER）小于10%；
- 当相对高速为220 km/h时，通信距离为1200米，误包率（PER）小于10%；
- 两辆测试车辆之间的中位延迟时间小于20毫秒；
- 在非视距（NLOS）条件下，通信范围为380米（信号阻塞会造成14 dB的损耗）
  • Uu LTE网络通信性能
- 在连接状态下，NTT DOCOMO的商业网络中，广域通信的端到端中位延迟时间为50毫秒；
 - 在95%百分位数的情况下，端到端延迟时间小于60毫秒；
 - 当参考信号接收功率（RSRP）较低时，延迟时间会增加，这是由于参考信号接收功率（RSRP）较低时无线电层重传（Hybrid ARQ）更为频繁。
备注：这是在PC5的非拥堵状况下，基于测试实例的观察结论。  
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