2021C-V2X大規(guī)模測試報告

C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告2021.7C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告IIII目錄簡介 1測試環(huán)境 2場地環(huán)境 2設(shè)備部署 2OBU部署 2RSU部署 3設(shè)備擺放 3測試參數(shù)配置 6接入層參數(shù) 6發(fā)射功率 6信道配置 6網(wǎng)絡(luò)層參數(shù) 6應(yīng)用層參數(shù) 6消息格式 6消息大小與頻率 6消息發(fā)送方式 6應(yīng)用層擁塞控制 7通信安全參數(shù) 7其他參數(shù) 7測試指標 8信道繁忙率（CBR：ChannelBusyRatio） 8時延(Delay) 8丟包率（PER:PacketErrorRatio） 8發(fā)包間隔Inter-Transmit） 9收包間隔（IPG:Inter-PacketGap） 9消息生存周期（IA:InformationAge） 9位置跟蹤誤差（TE:TrackingError） 9測試項目 10測試結(jié)果分析 車輛密度對通信性能的影響對比 信道繁忙率CBR 發(fā)包間隔ITT 丟包率PER 12時延Delay 126.1.5. 小結(jié) 13交叉路口OBU間通信測試 13信道繁忙率CBR 15發(fā)包間隔ITT 15時延Delay 16丟包率PER 166.2.5. 小結(jié) 18直行道路OBU間通信測試 19信道繁忙率CBR 20發(fā)包間隔ITT 20丟包率PER 21時延Delay 226.3.5. 小結(jié) 23擁塞控制算法對通信性能的影響對比 23信道繁忙率CBR 23發(fā)包間隔ITT 24丟包率PER 24時延Delay 25信息生存周期IA（100ms周期計算） 256.4.6. 小結(jié) 26直行道路移動車輛通信測試 26單移動車通過直行道路 27雙移動車通過直行道路 286.5.3. 小結(jié) 30交叉路口OBU與RSU間通信測試 30丟包率PER 316.6.2. 小結(jié) 32直行道路OBU與RSU間通信測試 33丟包率PER 34時延Delay 356.7.3. 小結(jié) 36資源池配置對通信性能的影響對比 36信道繁忙率CBR 36發(fā)包間隔ITT 37丟包率PER 37時延Delay 406.8.5. 小結(jié) 417. 總結(jié) 42參考文獻 43致謝 44C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告IVIV前言隨著C-V2X2019202010LTE-V2XC-V2X大規(guī)模終端通信測試報告C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告PAGEPAGE10簡介C-V2XLTE-V2XBSM（10MHz+10MHz20MHzLTE-V2X通信容量的考察提供依據(jù)。路側(cè)設(shè)施單元（RSU）覆蓋性能的測試也包括在內(nèi)，RSUOBU10MHz+10MHzRSUOBU20MHzV2X測試環(huán)境場地環(huán)境圖1：國家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)海淀基地1V2X850規(guī)模為800Km,測試場地提供典型的交通環(huán)境：直行道路和交叉路口，支持真實（高速+城市+郊區(qū)C-V2XRSU設(shè)備部署OBU202OBUOBU66OBU4GC-V2XOBUlog334OBU移動車參與交通的場景。OBU62LTE-V2X13ABOBU6圖2：測試車OBU裝配圖RSU2RSURSURSURSURSURSU設(shè)備擺放1033133和交叉路口測試車的擺放示意如圖3和圖4所示。圖3：直行道路測試車擺放示意圖圖4：交叉路口測試車擺放示意圖移動車測試過程中，在直行道路擺放全部靜止測試車作為背景車，形成道路擁擠區(qū)域，移動車輛以不同的速度行駛經(jīng)過擁擠路段。圖5：移動車測試場景RSU設(shè)備裝配在路測設(shè)施頂端，接近真實道路中RSU的部署：圖6：RSU部署測試參數(shù)配置遵循標準的規(guī)定進行配置，其余參數(shù)按照具體測試項目需求進行配置。接入層參數(shù)發(fā)射功率OBU：23dBmRSU：23dBm信道配置Case1：5905-5925，OBURSU20MHzCase5905-591510MHz5915-592510MHz網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)遵循《基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)要求》。應(yīng)用層參數(shù)消息格式OBURSU，OBUBSMRSU4RSURSM、RSI、SPAT、MAP消息大小與頻率OBU發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小與頻率：300（10hz）：OBUBSM450（觸發(fā)式）：OBUBSMRSU發(fā)送的數(shù)據(jù)包大?。?50（2hz）：RSUSPAT600（10hz）：RSURSM1000（2hz）：RSURSI1300（1hz）：RSUMAPBSMRSMRSISPATMAP消息發(fā)送方式OBU消息發(fā)送方式遵循《基于LTE-V2X直連通信的車載信息交互系統(tǒng)技術(shù)要求》。RSULTE側(cè)單元技術(shù)要求》標準的最新版本要求。在C-V2X大規(guī)模測試中：OBUSPS3005event2。RSUevent35036005100068。RSUevent應(yīng)用層擁塞控制Case1：不做擁塞控制Case2：LTE-V2XE.3通信安全參數(shù)信安全方面進行更多配置，留在下一階段的測試中進行。其他參數(shù)200/100終端/50測試指標信道繁忙率（CBR：ChannelBusyRatio）CCSALTEPSSCH[n-100,n-1]S-RSSI（預(yù)）PSCCH（預(yù)PSSCH[n-100,n-1]S-RSSI（預(yù)PSCCHPSCCH2PRB(Delay)A（設(shè)備B從較低層接收到傳遞給應(yīng)用程序的應(yīng)用層數(shù)據(jù)包的時間點之間的時間間隔（以毫秒為單位）。統(tǒng)計時假設(shè)往返傳輸時延相同，設(shè)備A、B之間的平均時延計算步驟如下：查詢并記錄BlogAnT1T2。AlogBmT3T4。其中，T3必須大于T2（通常T3為大于T2的第一個值）。t=（（T4-T1）-（T3-T2））/2AB設(shè)備B設(shè)備A假設(shè)往返傳輸設(shè)備B設(shè)備A時延相同T0t3：B的兩次發(fā)包間隔T1T2t2t2B接收到數(shù)據(jù)包n的本地時間t2t2T3B在接收到A的數(shù)據(jù)包n后T4 自身下一個數(shù)據(jù)包m發(fā)送的時間A接收到B的數(shù)據(jù)包m時的本地的時間圖7：時延計算方法QoS現(xiàn)階段的應(yīng)用需求，我們認為一100ms以內(nèi)，均為符合要求的值。丟包率（PER:PacketErrorRatio）ABBAA接收丟包率：設(shè)備A接收其他設(shè)備數(shù)據(jù)時的單一丟包率的平均值，記為設(shè)備A的接收丟包率。AA100米范圍丟包率：考慮到實際行駛中，車輛通信100米范圍內(nèi)的通信較為100100AAA100發(fā)包間隔（ITT:Inter-TransmitTime）設(shè)備A接收設(shè)備B數(shù)據(jù)時，設(shè)備B連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包的包間時間間隔。收包間隔（IPG:Inter-PacketGap）設(shè)備A接收設(shè)備B數(shù)據(jù)時，連續(xù)相鄰兩個數(shù)據(jù)包的包間時間間隔。消息生存周期（IA:InformationAge）設(shè)備A接收設(shè)備B數(shù)據(jù)時，接收端當前的時間與最近收到的數(shù)據(jù)包中包含的GPSfix時間之差。位置跟蹤誤差（TE:TrackingError）設(shè)備A的實際位置和設(shè)備B推算出來的設(shè)備A的位置差。測試項目外場測試根據(jù)測試計劃依次進行大規(guī)模C-V2X測試各項目用例。表1：外場測試項目及參數(shù)配置：編號測試項目1.交叉路口，OBU與OBU，10M，無擁塞2.交叉路口，OBU與OBU，10M，有擁塞3.交叉路口，OBU與OBU，20M，無擁塞4.交叉路口，OBU與OBU，20M，有擁塞5.交叉路口，OBU與單路口RSU，10M，有擁塞6.交叉路口，OBU與雙路口RSU，10M，有擁塞7.交叉路口，OBU與雙路口RSU，10M，無擁塞8.交叉路口，OBU與雙路口RSU，20M，有擁塞9.直行道路，OBU與道路中間單RSU，10M，有擁塞10.直行道路，OBU與道路中間單RSU，20M，有擁塞11.直行道路，OBU與道路兩端RSU，10M，有擁塞12.直行道路，OBU與道路兩端RSU，20M，有擁塞13.直行道路，OBU與OBU，10M，有擁塞14.直行道路，OBU與OBU，10M，無擁塞15.直行道路，OBU與OBU，20M，有擁塞16.直行道路，OBU與OBU，20M，無擁塞17.直行道路，單移動車，10M，有擁塞，30km/h18.直行道路，單移動車，10M，有擁塞，60km/h19.直行道路，雙移動車，10M，有擁塞，30km/h，20%概率觸發(fā)event20.直行道路，總數(shù)一半OBU參與測試，10M，有擁塞21.直行道路，總數(shù)一半OBU參與測試，10M，無擁塞22.直行道路，總數(shù)四分之一OBU參與測試，10M，有擁塞23.直行道路，總數(shù)四分之一OBU參與測試，10M，無擁塞測試結(jié)果分析選取基于真實場景參數(shù)配置的情況下的測試結(jié)果進行分析。OBU5905-5915MHz10MHz池發(fā)送消息，RSU5915-5925MHz10Mcase2200GB的數(shù)據(jù)文件。通過后續(xù)數(shù)據(jù)處理和計算，總結(jié)得到以下結(jié)果。車輛密度對通信性能的影響對比測試目的：探究不同車輛密度下，OBU設(shè)備之間通信性能的變化。測試用例：10MHz+10MHz變。case1：198臺設(shè)備全部開啟（所有測試車）case2：開啟102臺設(shè)備（不改變整體測試車的擺放，均勻地開啟設(shè)備）case3：開啟54臺設(shè)備（不改變整體測試車的擺放，均勻地開啟設(shè)備）CBR圖8：測試車監(jiān)聽信道的平均CBR（標記點為最大最小值）10Mcase度最高處（110OBU，100），CBR76%逐漸減小時，車輛擁擠程度最高處（60OBU，100）和（30OBU，100），CBR55.7%38.6%車輛密度的降低，對物理資源塊的需求降低，CBRITT圖9：測試車的平均發(fā)包間隔（標記點為不同密度的最大值）（OBU，100）423.4ms，塞控制算法計算的結(jié)果。PER10100米內(nèi)數(shù)據(jù)包的平均接收丟包率（標注點為不同密度的最大值與最小值）100（半徑18他OBU0.7%3.12%；而測試中擁擠程度最高時，100OBU110OBU9.44%。Delay圖11：測試車的平均傳輸時延OBU10msOBUCBR，OBU小結(jié)OBU100110OBU（case1）55OBU（case2）開啟，27CBRcase1，我們需要充分評估其對通信的影響，以及進而對應(yīng)用的影響。OBU測試目的：探究交叉路口擁擠場景下，不同位置測試車的通信性能。測試用例：參數(shù)配置：10MHz+10MHz雙資源池，開啟擁塞控制。的位置，測試環(huán)境以及每臺測試車的編號及擺放位置如下圖。設(shè)備編號順序1 3 5 圖13：測試車編號及擺放位置圖13：測試車編號及擺放位置2610221418

262629292525212117139517139533110米331

圖12：外場測試區(qū)域圖12：外場測試區(qū)域 20161284米3377米1111151932151932120米

60米27C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告142327C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告14232828313124243030C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告C-V2X大規(guī)模終端通信測試報告PAGEPAGE15CBR圖14：測試車監(jiān)聽的平均CBR與設(shè)備位置的關(guān)系13CBROBU186CBR79.6%。ITT圖15：設(shè)備的ITT與設(shè)備位置的關(guān)系100max_ITT（3.3.4應(yīng)用層擁塞控制），100150，ITT600ms10m190600ms186576.8ms口中心向道路四周降低。Delay圖16：測試車的平均通信時延50ms顯影響。PER10017：100米通信范圍內(nèi)的各測試車平均接收丟包率100均接收丟包率均穩(wěn)定在6%左右。個別測試車受到地勢及樹木遮擋的影響，接收丟包率較高。關(guān)鍵位置測試車通信性能的分析：以道路中心為坐標原點建立坐標系，使用坐標點描述每臺測試車的位置。18：中心測試車（33號車）接收道路四周測試車均值為7%左右。部分測試車由于所處位置地勢的原因，中心測設(shè)車無法較好的接收來自其的數(shù)據(jù)包。圖19：道路四周測試車接收路口中心測試車（33號）道路四周測試車接收交叉路口中心測試車（33號車）發(fā)送數(shù)據(jù)包的平均丟包率大多在4%以下，較為穩(wěn)定，中心測試車發(fā)送的消息具有較好的覆蓋性。20：道路最南端測試車（30號）接收其他測試車21：其他測試車接收道路最南端測試車（30號）（y60%（y3030y30增加。小結(jié)186最大的CBR79.6%100（半徑6%17.4%。道路四周測試車接收道路中間測試車的平均丟包率在4%以下，交叉路口中木的遮擋，消息的傳播衰減較大，相鄰兩條道路設(shè)備之間的接收性能較差。OBU測試目的：探究直行道路擁擠場景下，不同位置測試車的通信性能。測試環(huán)境：車號-設(shè)備號1-1至1-6

圖22：外場測試環(huán)境

車號-設(shè)備號33-193至33-19810米10米320米圖23：測試車標號及擺放參數(shù)配置：10MHz+10MHz雙資源池，測試OBU設(shè)備開啟擁塞控制。CBR圖24：測試車監(jiān)聽信道的平均CBR位于直行道路中間擁擠路段，100110OBUCBR75.6%。ITT圖25：測試車的平均發(fā)包間隔100110OBU423.4ms，符合擁塞控制算法的計算結(jié)果。PER圖26：測試車100米通信范圍內(nèi)的平均接收丟包率100（110OBU，100范圍9.44%3.39%。關(guān)鍵位置測試車通信性能的分析：x軸表示其他測試車與關(guān)鍵位置測試車的距離。圖27：直行道路中點測試車與其他測試車的通信圖28：直行道路一端測試車與其他測試車的通信由于測試場地地勢的原因和外界干擾，某些位置測試車的通信會受到影響，Delay圖29：測試車之間的傳輸時延（標記點為平均值）61.5ms位置和設(shè)備的擁擠程度無明顯變化。小結(jié)32033（半徑110OBUITT423.4ms，9.44%，在擁擠條件下，OBU設(shè)備對通信資源的競爭較為激烈，對數(shù)據(jù)包的接收造成干擾。擁塞控制算法對通信性能的影響對比測試目的：探究開啟擁塞控制算法后對通信性能的影響。測試用例：直行道路擁擠場景下，OBU設(shè)備之間的通信測試。case1：10MHz+10MHz雙資源池開啟擁塞控制（CC）case2：10MHz+10MHz雙資源池不開啟擁塞控制（noCC）CBR圖30：測試車監(jiān)聽信道的平均CBR（標記點表示每個case的最大最小值）CBR（110OBUCBR82.7%CBR7%。100ms在有無擁塞控制算法的影響下，CBRITT31：測試車的平均發(fā)包間隔（case的最大值）擁塞控制算法對測試車發(fā)包間隔的控制作用十分明顯。在道路中間擁擠路段（110OBU100符合擁塞控制算法的計算結(jié)果。PER32100米內(nèi)，測試車接受數(shù)據(jù)包的平均丟包率（case的最大、最小值）開啟擁塞控制后，測試車的接收表現(xiàn)得到明顯提升，在道路中間擁擠路段，OBUOBU（110OBU21.8%9.4%，12%左右。Delay33：測試車的平均傳輸時延（case的平均值）44.6ms61.5ms15ms。IA（100ms）34IA（100ms500個采樣點）如圖所示為不同測試caseIA100ms500500ms500ms（無法收到來自道路端點設(shè)備的數(shù)據(jù)包，側(cè)面反映道路中間設(shè)備接收道路端點設(shè)備的連續(xù)丟包率較高。小結(jié)BSM送頻率，但是參與測試中的OBU設(shè)備數(shù)目并未減少，資源池的半持續(xù)調(diào)度方式（SPS）OBUCBR75.6%7%（原因見6.4.1節(jié)）。OBUBSMIA的均勻程度。直行道路移動車輛通信測試測試目的：EVENT測試環(huán)境：圖35：外場測試環(huán)境信道配置：10MHz+10MHz雙資源池，測試OBU設(shè)備開啟擁塞控制。單移動車通過直行道路30km/h60km/h位置追蹤誤差Trackingerror：36：AGPS設(shè)備測試的位置追蹤誤差37：BGPS設(shè)備測試的位置追蹤誤差（Tracking122際位置的誤差。GPS（ABGPSGPS此外，移動車輛速度增加后，靜止測試車推算移動車輛的位置誤差更大。雙移動車通過直行道路5030km/hevent10SPSEVENTOBUOBUOBU1，2，3，分別標識三個不同擁擠程度的區(qū)域路段。SPSEventPER：圖38：三個區(qū)域內(nèi)SPS消息和EVENT消息的平均丟包率EventSPSEventSPSevent（OBUSPS的監(jiān)聽時間，在選擇通信資源時則不易發(fā)生碰撞。收包間隔IPG（最大值）：圖39：三個區(qū)域內(nèi)SPS消息和EVENT消息的最大收包間隔EventSPSeventEventevent時延Delay：圖40：三個區(qū)域內(nèi)SPS消息和EVENT消息的傳輸時延EventSPSevent小結(jié)Tracking（30km/h60km/h）GPSEVENTSPSEventEventSPSEVENTEvent24SPSOBURSU測試目的:RSUOBURSURSU測試用例：RSUOBU10MHz+10MHz，OBURSUOBU測試環(huán)境：RSU的擺放位置及標號如下圖所示。圖41：外場測試環(huán)境29262926262629252117139513322016128 425211713951332201612 8 442RSU部署（左）RSU部署（右）PER以交叉路口中心為坐標軸原點建立坐標系，使用坐標點表示測試車的擺放位置。測試車接收RSU發(fā)送MAP消息的丟包率圖43：單RSU（左）和雙RSU（右）（Z軸最大值為5%）測試車接收RSU發(fā)送SPAT消息的丟包率圖44：單RSU（左）和雙RSU（右）（Z軸最大值為5%）測試車接收RSU發(fā)送RSM消息的丟包率圖45：單RSU（左）和雙RSU（右）（Z軸最大值為5%）測試車接收RSU發(fā)送RSI消息的丟包率圖46：單RSU（左）和雙RSU（右）（Z軸最大值為5%）RSUxyyRSURSU1%MAPRSU1202.5%字節(jié)數(shù)增加，測試車的接收丟包率增加，但是差距并不大。小結(jié)RSURSUMAP1%RSURSU1%左右。OBURSU測試目的:RSUOBURSURSU測試用例：RSUOBU10MHz+10MHz，OBURSURSU，OBU測試環(huán)境：圖47：外場測試環(huán)境車號-設(shè)備號1-1至1-6

車號-設(shè)備號33-193至33-19810米10米320米RSU圖48：道路中間部署單RSU圖49：外場測試環(huán)境車號-設(shè)備號1-1至1-6

車號-設(shè)備號33-193至33-19810米10米320米RSU RSU圖50：道路兩端部署雙RSUPER10MHz+10MHzRSU率：圖51：測試車接收部署在道路中間單RSU四種消息的丟包率圖52：測試車接收部署在道路兩端雙RSU四種消息的丟包率（約320RSU0.05%RSURSU1%4，SPAT（1000B，6），MAP（1300BRSURSUDelay測試車接收部署在道路中間的單RSU：53RSU四種消息的時延RSUMAP（1300B）SPAT（350B）之間的傳輸時延僅相差5ms。小結(jié)RSU0.05%左右，表現(xiàn)極佳。資源池配置對通信性能的影響對比測試目的：OBU10MHz+10MHz20MHz，OBUOBURSU測試用例：直行道路擁擠路段下，OBU設(shè)備間進行通信測試。case1：10MHz+10MHz雙資源池，開啟擁塞控制（CC）case2：20MHz單資源池，開啟擁塞控制（CC）baselinecase3：20MHz單資源池，不開啟擁塞控制（noCC）CBR圖54：測試車監(jiān)聽信道的平均CBR10MHz+10MHz110CBR75.6%。20MHzCBR49.1%，10MHz+10MHz25%CBRITT圖55：測試車的平均發(fā)包間隔（標注值表示每個case的最大值）車輛發(fā)送數(shù)據(jù)包的時間間隔與車輛密度有關(guān)，資源池配置對該指標無影響。PER分析部署RSU的直路道路場景，對比開啟擁塞控制后不同資源池配置下的OBU間丟包率和OBU接收RSU消息的丟包率。OBU設(shè)備間接收數(shù)據(jù)包的平均丟包率：圖56：OBU設(shè)備間接收數(shù)據(jù)包的平均丟包率可用信道資源的提升對于測試車接收數(shù)據(jù)包性能的提升效果明顯。10MHz+10MHzPER26.91%擁擠處（110OBU），36.68%。在20MHz單資源池時，同樣的擁擠路段，測試車接收數(shù)據(jù)包的丟包率平均值為4.04%，6.52%。不同資源池配置下，測試車接收部署在道路中心單