《5G移動(dòng)通信技術(shù)》 課件 項(xiàng)目五任務(wù)二 車聯(lián)網(wǎng)解決方案

項(xiàng)目五任務(wù)二車聯(lián)網(wǎng)解決方案學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1：認(rèn)識(shí)什么是車聯(lián)網(wǎng)。知識(shí)點(diǎn)2：了解V2X這一通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)3：了解車輛編隊(duì)行駛和遠(yuǎn)程遙控行駛兩個(gè)案例對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求。移動(dòng)通信的演進(jìn)交通是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，在許多發(fā)達(dá)國家中占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的6-12%。便捷交通極大地改善了我們的生活，但仍有不少問題未得到解決，例如交通事故、擁堵和車輛排放等。近年來智慧交通已成為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)話題，這也被認(rèn)為是解決以上問題最佳的方案。那么5G在其中有起到一個(gè)怎么樣舉足輕重的作用呢？“”了解車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方面的技術(shù)需求，分析目前車聯(lián)網(wǎng)的解決方案?！敝R(shí)儲(chǔ)備:（一）車輛網(wǎng)應(yīng)用案例一編隊(duì)行駛：卡車或貨車的自動(dòng)編隊(duì)行駛比人類駕駛員更加安全。車輛間靠得更近，從而節(jié)省燃油，提高貨物運(yùn)輸?shù)男?。編?duì)具有靈活性一車輛在駛?cè)敫咚俟窌r(shí)白動(dòng)編隊(duì)，離開高速公路時(shí)自動(dòng)解散。要求2-3輛車可組成編隊(duì)，相鄰車輛之間進(jìn)行直接或車路通訊。對(duì)于較長的編隊(duì)，消息的傳播需要更長的時(shí)間。制動(dòng)和同步要求低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)通訊，對(duì)于3輛以上的編隊(duì)，需要5G網(wǎng)絡(luò)。（二）車輛網(wǎng)應(yīng)用案例二遠(yuǎn)程/遙控駕駛：車輛由遠(yuǎn)程控制中心的司機(jī)，而不是車輛中的人駕駛。遠(yuǎn)控駕駛可以用來提供高級(jí)禮賓服務(wù)，使細(xì)客可以在途中工作或參加會(huì)議，可提供出租車服務(wù)，也適用于無駕照人員或者生病，醉酒等不適合開車的情況。要求RTT時(shí)延需要小于10毫秒，使系統(tǒng)接收和執(zhí)行指令的速度達(dá)到人感知的速度，需要5G網(wǎng)絡(luò)。（三）V2X通信技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)V2X是一種新一代無線電通信技術(shù)，它允許車輛與其他車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施、行人、摩托車、騎自行車的人，以及使用道路的任何人或任何其他東西進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。這項(xiàng)技術(shù)主要依賴于5.9GHz頻段的專用短程通信建立起可靠的無線電鏈路。V2X通信的范圍一般在半徑近1000米的范圍內(nèi)，在這個(gè)范圍內(nèi)，車輛可以與其周圍的車輛和基礎(chǔ)設(shè)施交換多種類型的V2X消息。這些消息可以包括位置、速度和方向等信息，以及任何周圍障礙物的信息。此外，V2X通信還可以用于發(fā)送危險(xiǎn)駕駛行為的警報(bào)，以及其他危險(xiǎn)天氣條件和交通狀況的警報(bào)。4.D2DD2D技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。目前，D2D采用廣播、組播和單播技術(shù)方案，未來將發(fā)展其增強(qiáng)技術(shù)，包括基于D2D的中繼技術(shù)、多天線技術(shù)和聯(lián)合編碼技術(shù)等。5.密集網(wǎng)絡(luò)超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。6.新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無線信號(hào)，以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護(hù)，減少運(yùn)營支出。目前的研究內(nèi)容包括C-RAN的架構(gòu)和功能，如集中控制、基帶池RRU接口定義、基于C-RAN的更緊密協(xié)作，如基站簇、虛擬小區(qū)等。（四）V2X功能引入到3GPP標(biāo)準(zhǔn)3GPP標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于最大限度地提高互操作性、安全性和質(zhì)量以及全球兼容性至關(guān)重要。V2X功能已被引入到3GPP標(biāo)準(zhǔn)（移動(dòng)電信行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)）的第14版中，而LTE-V2X的初始版本已于2016年9月完成。2017年3月開始進(jìn)一步增強(qiáng)，以支持利用蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施的額外V2X操作場景。在14版中，3GPP也致力研究基于當(dāng)前發(fā)展的包核心網(wǎng)絡(luò)的V2X網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和安全性。在5.9GHz的PC5接口上支持V2V/I/P通信，為每個(gè)子幀添加了額外的DMRS符號(hào)，以處理相對(duì)速度可達(dá)500公里/小時(shí)，且頻率較高（例如，5.9GHzITS頻譜）的多普勒頻率。3GPP增強(qiáng)了無線電資源分配機(jī)制，在滿足V2V/I/P嚴(yán)的延遲要求的同時(shí)，提高了系統(tǒng)級(jí)性能。此外，還為覆蓋內(nèi)和覆蓋外的情況引入了基于GNSS的同步。V2N通信通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商（如800、1800、1800、2600MHz）提供支持。在這種情況下，車輛將通過上行鏈路上的Uu接口向網(wǎng)絡(luò)基站發(fā)送消息。如果需要將這些消息傳輸?shù)狡渌囕v，網(wǎng)絡(luò)基站可以通過SC-PTM或eMBMS通過下行鏈路上的Uu廣播這些消息。3GPP將指定一種機(jī)制，使E-UTRAN能夠在PC5和Uu之間進(jìn)行選擇，當(dāng)車輛在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，可以在車輛之間傳輸信息。（五）C5接口關(guān)鍵技術(shù)C-V2X在PC5接口上的機(jī)制設(shè)計(jì)是以LTED2D技術(shù)為基礎(chǔ)，為支持V2X消息（特別是車輛之間的消息）廣播、交換快速變化的動(dòng)態(tài)信息（例如位置、速度、行駛方向等），以及包括車輛編隊(duì)行駛、傳感器共享在內(nèi)的未來更先進(jìn)的自動(dòng)駕駛應(yīng)用，在多方面進(jìn)行了增強(qiáng)設(shè)計(jì)，主要包括：3.1.1物理層結(jié)構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)，以便支持更高的速度為了在高頻段下支持高達(dá)500公里/小時(shí)的端，智能手機(jī)，路側(cè)單元等）處于蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)時(shí)，可在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的控制下使用Uu接口；無論是否有網(wǎng)絡(luò)覆蓋，均可以采用PC5接口進(jìn)行V2X通信。C-V2X將Uu接口和PC5接口相結(jié)合，彼此相互支撐，共同用于V2X業(yè)務(wù)傳輸，形成有效的冗余來保障通信可靠性。相對(duì)移動(dòng)速度，解決高多普勒頻率擴(kuò)展以及信道快速時(shí)變的問題，C-V2X對(duì)物理層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了增強(qiáng)。

任務(wù)實(shí)施步驟1：查閱慧城市中車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景相關(guān)資料，查閱V2X通信相關(guān)資料。步驟2：小組討論，分享查閱的車聯(lián)網(wǎng)場景。步驟3：小組討論，根據(jù)查閱的車聯(lián)網(wǎng)場景說出V2X通信的特點(diǎn)并描述其在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。步驟4：根據(jù)以上小組資料分析的結(jié)果，總結(jié)車輛編隊(duì)行駛和遠(yuǎn)程遙控行駛對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。

任務(wù)實(shí)施評(píng)價(jià)本次任務(wù)實(shí)施評(píng)價(jià)見表5-2-1。任務(wù)自我評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)教師評(píng)價(jià)20分50分30分團(tuán)隊(duì)協(xié)作

獨(dú)立思考

紀(jì)律觀念

完成時(shí)間

工作態(tài)度

學(xué)習(xí)主動(dòng)性

任務(wù)完成質(zhì)量

得分小結(jié)

得分合計(jì)

學(xué)習(xí)過程遇到哪些困難？

如何解決遇到的問題。

自己在完成任務(wù)中哪些方面有提高？

在完成任務(wù)中存在哪些不足？

教學(xué)活動(dòng)自我評(píng)分小組評(píng)分共享（15分）

貢獻(xiàn)（15分）

傾聽（15分）

協(xié)作（15分）

問題解決（20分）

決策（15分）

其他（5分）

任務(wù)總結(jié)本次任務(wù)總結(jié)見表5-2-2。請(qǐng)列舉出本次課你學(xué)習(xí)到哪些知識(shí)？

請(qǐng)談?wù)劚敬握n學(xué)習(xí)的內(nèi)容可以應(yīng)用哪些方面？

發(fā)揮你的想象力，本次課知識(shí)除了常規(guī)的應(yīng)用，還能在哪些方面可以運(yùn)用？

請(qǐng)你談?wù)勁c本次內(nèi)容相關(guān)或相近的5G時(shí)訊

任務(wù)拓展（一）目前車聯(lián)網(wǎng)解決方案面臨的難題高并發(fā)接入問題：車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要處理海量的數(shù)據(jù)并發(fā)接入，包括車輛狀態(tài)信息、位置信息、環(huán)境感知等數(shù)據(jù)，隨著業(yè)務(wù)發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)負(fù)載逐漸增大，難以承受高并發(fā)沖擊。數(shù)據(jù)挖掘價(jià)值問題：車聯(lián)網(wǎng)匯聚了海量的數(shù)據(jù)，但企業(yè)缺乏有效的手段來充分挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值，讓數(shù)據(jù)融會(huì)貫通，從而為企業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新和運(yùn)營效率提升提供動(dòng)力。缺乏使能套件問題：車聯(lián)