22.186是一份綱領性文件,在這份文件中,主要描述3GPP對于增強型的V2X(eV2X)的3GPP可提供的一些支持。在這份標準中,針對V2X消息傳遞具體場景的不同,主要給出了6個增強型的V2X場景,并給出了適應該場景的一些需求。6個增強型的V2X場景如下圖:
22.186中的六大V2X服務場景
General Aspects 一般特性
與通信相關的所有需要使用V2X的場景,常規的V2X操作。
Vehicles Platooning:車輛編隊
車輛編隊使車輛能夠動態的組成一個小組協同行駛。編隊中所有的車輛定期接收來自leading車輛的數據,以便于執行編隊操作。這些信息允許車輛之間的距離變得很小,編隊車輛應用能允許跟隨的車輛自動駕駛。
Advanced Driving:先進駕駛
先進駕駛可以實現半自動或者全自動駕駛,假設車輛之間的間距較長,每一輛車或者RSU可以與鄰近的車輛節點分享本地傳感器所獲得的數據,從而協調車輛的行駛軌跡及其動向。此外,每輛車與附近的車輛分享其駕駛意圖,以提供更加安全的駕駛體驗,避免碰撞,提升交通效率。
Extended Sensors:擴展傳感器
擴展傳感器可以在車輛、RSU、行人設備和V2X應用服務器之間交換本地傳感器收集的原始數據或處理實時視頻數據。這些車輛能夠增強對本車對當前環境的感知,在本身自身傳感器感知不到的情況下,對當前環境進行更全面的感知。
Remote Driving:遙控駕駛
當乘客位于一個危險環境或乘客自身不能駕駛車輛時,遠程駕駛將允許V2X應用遠程操縱車輛完成車輛的遠程駕駛。基于變化有限且路線可預測的情況下,例如公共交通,可以使用基于云計算的駕駛技術。
Vehicle quality of service Support:車輛質量服務支持
車輛服務質量支持使V2X應用程序能夠在更改之前,及時通知預期或估計來更改服務質量,并使3GPP系統能夠根據V2X應用程序的服務質量需求修改服務質量。基于服務質量信息,V2X應用程序可以根據3GPP系統的情況調整行為。
同時在22.186的第五章,也對以上所有的V2X應用服務項提出了一些具體的requirements,包含通信需求,V2X應用調度與管理,以及3GPP對V2X應用的支持與規劃等。
5G時代,C-V2X可以做些什么(2)?
在以5G通信為藍本的3GPP 22.186標準中給出了六種應用服務。在22.886中,對22.186中定義的場景進行了進一步的演進和細化,今天就其中的一個場景應用來聊一聊,22.886中車輛編隊的那些事。
[1] eV2X support for vehicle platooning
增強的eV2X群組通信中,車輛編隊以及編隊管理需要一些信息的支持。例如,車隊的車輛需要交換信息包含何時走哪條路、是否制動或加速、何時制動或加速等信息。
每一個車輛編隊都會有一個領導節點作為領頭車輛。由于領頭車比其他車輛消耗更多的燃油,有時領頭車可能會要求下一輛車成為領頭車(好像大雁)。這種通信可以在兩輛車之間進行,而不需要其他車輛的參與。
同時,為了防止潛在的安全威脅,如泄露路線等,這些被傳輸的信息應該得到加密支持,并且只能由群組中的車輛進行解密。此外,由于信息的私密性,這些信息的通信范圍應該是從編隊最開始的一輛車到編隊的最后一輛車輛。
因為編隊的規模在移動中可能會有不同,編隊車輛有效的資源分布和動態的分布控制信息都應該得到支持和改善。編隊有以下兩種模式:
SET1:
正常密度的車輛間距可大于2m,當車隊以100km/h的速度移動時,車輛移動1m只需要36ms,考慮到消息的往返時間和處理延遲,應支持消息傳輸頻率高達40hz,轉換為25ms的端到端延遲,消息大小約為300~400字節。
SET2:
高密度的車輛間距為1m,當車隊以100km/h的速度移動時,車輛移動1m只需要36ms,考慮到信息的往返時間和處理時延,應支持消息傳輸頻率高達100hz,轉換為最多10ms的延遲,消息大小約為50~1200字節。
如果編隊太長,有時會中斷其他和交通管理的運行,因此在一個編隊中容納多少車應該是有限制的,考慮到卡車的跨度可以超過15m, 這一點尤其重要。同時,在標準中,也在22.186的基礎上給出了更為詳細的潛在需求,列舉一些供參考:
[PR.5.1-001] 3gpp 系統應能夠根據支持 v2x 應用程序傳輸的消息的特性來控制消息的通信范圍。
[PR.5.1-002] 3gpp 系統應能夠通過支持用戶的V2X應用以一定的周期發送信息,每秒至少可以廣播30條信息。
[PR.5.1-003] 3gpp 系統應能夠創建/銷毀支持 v2x 應用的用戶組。
[PR.5.1-004] 對于一組支持 v2x 應用的 ue, 3gpp 系統最多可以支持5個于其他用戶。
[PR.5.1-005] 3GPP應該支持從一組V2X用戶組中添加、移除V2X應用。
[PR.5.1-006] 3GPP應該支持一組支持V2X的應用的用戶組之間以一定的周期傳輸信息。
[PR.5.1-007] 3GPP系統應該支持信息在一組支持V2X應用的用戶組之間傳輸。
[PR.5.1-008] 3gpp 系統應能夠支持屬于支持 v2x 應用程序的同一組 ue 的兩個 ue 之間的消息傳輸。
[PR.5.1-009] 3gpp 系統應能夠支持用戶使用V2X應用程序中消息傳輸的保密性和完整性。
KPIs for SET2:
[PR.5.1-010] 3GPP系統應能夠支持,在一組支持V2X應用程序用戶組之間消息傳輸的10 ms端到端延遲。
[PR.5.1-011] 3GPP系統應能夠在一組支持V2X應用程序的UE之間傳輸消息,可變消息有效負載為50-1200字節,不包括與安全相關的消息組件。
KPIs for SET 1:
[PR.5.1-012] 3gpp 系統應支持不超過 [25] 毫秒的通信延遲。
[PR.5.1-013] 3gpp 系統應支持 [90]% 的可靠性。
[PR.5.1-014] 3gpp 系統應支持小數據包 (例如300-400 字節) 的觸發和定期傳輸。
[2] Information exchange within platoon
編隊的信息交換是指當車輛在路上行駛時,可以動態的組成一個編隊,由編隊的創建者負責編隊的管理。管理者應實時的更新小組成員上報的周邊數據并上報給RSU;
同時,編隊的管理者應實時的接收RSU消息,包括路況和交通信息,并實時的分享給編隊內的成員,包括所有的編隊成員內部也可以通過V2V來共享組內的信息,所有的編隊成員都可以通過兩種方式來獲得信息,一個是通過編隊內部的V2V信息,另一個來自于基于編隊管理者中繼的RSU消息。
所有獲得的信息將用于構建高精度的動態駕駛地圖,車輛之間的信息交換可以是一種新型的“問-答”方式。
這樣,沒有高精地圖和攝像頭的車輛也可以從其他車輛那里獲得想要的信息。
潛在需求:
[PR.5.2-001] 3GPP系統應能夠支持在支持V2X應用程序的用戶組和RSU之間傳輸V2X消息的最大延遲為[500]ms。
[PR.5.2-002] 3gpp系統應能夠支持支持v2x應用程序的UE和通過支持v2x應用程序的另一個UE的RSU之間每秒傳輸[2]條v2x消息。
[PR.5.2-003] 3GPP系統應能夠支持通過另一個支持V2X應用程序的UE在支持V2X應用程序和RSU之間傳輸可變有效負載為[50-1200]字節的V2X消息。
[PR.5.2-004] 3GPP系統應能支持V2V通信的最大延遲[10]ms。
5G時代,C-V2X可以做些什么(3)?
前幾天華為發布了全球首款5G基站的核心芯片,順便發布了巴龍5000,據說是全球首個支持V2X的多模芯片。在此之前,去年高通發布了基于Release 14的9150 C-V2X商用芯片。
5G作為通信技術的變革,必然會為自動駕駛提供更為良好的土壤環境。但是C-V2X發展到今天,很多技術都還只是露出了冰山一角,按照3GPP協議的話說,許多技術細節還需要FFS(For Further Study).
對于自動駕駛演進歷程來說,4G時代,LTE-V2X可以通過V2X來傳遞消息,碰撞預警,但是5G時代,視頻以及大數據量的實時傳輸,對于自動駕駛來說就意義重大了。因此,5G時代的另一個重要應用就是——擴展傳感器。
在對等網絡的世界里,我貢獻資源,我也從別人那里獲取資源。我享受這個網絡的福利,我也為這個網絡做出基本的貢獻。基于這個思想,3GPP 22.886也提出了一些有趣的應用。
SSMS是指sensor and state map sharing. 它允許車輛之間共享原始或經過處理的傳感器數據。以試圖建立集體狀態感知,利用5G的低時延,可以使一些關鍵應用得以落地,比如協同駕駛,車輛編隊,甚至遠程駕駛,交叉路口的安全,對于不同的應用程序,數據量可能會有不同的差別,但是SSMS可能需要承載大數據量的帶寬。這一點在協議中已經明確。
CPE是指collective perception of environment 車輛可以在相鄰區域交換實時信息,這種信息交換可以實現對車輛網絡對周邊環境的集體感知。從而避免事故發生。因而在22.886中,對CPE的要求是:
CPE信息交流具有以下特點:
1. 信息流量至少應包含1600個有效負載字節,以便能夠傳輸與10個檢測到的物體相關的信息,以支持來自當地環境感知的信息和與實際車輛狀態相關的信息。
2. 信息應能通過許多其他車輛跟蹤環境變化,重復率至少為5-10赫茲。選擇的更新率足夠高,這樣車輛速度矢量在更新之間不會變化太多。每輛車產生的信息必須在規定的范圍內(城市50米、農村500米、公路1000米)交付給所有相鄰的車輛。
Collective Perception of Environment
VAD(video data sharing for assisted and improved automated driving) 是一個很神奇的應用。駕駛員的視覺范圍在某些道路交通狀況下受到阻礙(盲區),例如由前面行駛的卡車。車與車通信的視頻數據可以在這些有安全隱患的時候為駕駛員提供時候視頻支持。視頻數據也可以通過一個有UE功能類型的RSU進行收集和發送。
但共享預處理數據(例如通過自動目標檢測提取目標)是不夠的,因為駕駛員對操縱的決定取決于他們的駕駛能力和安全偏好(車輛之間的距離、迎面駛來的車輛速度)。
共享高分辨率視頻數據更好地支持駕駛員根據安全偏好做出決策。然而,共享低分辨率視頻數據是不夠的,因為障礙不可見,可能被忽視。此外,在協議中也提出,視頻數據壓縮需要避免,因為它會導致更高的延遲。
3D video composition for V2X scenario 由多個支持在某個區域中移動的V2X UE組成,這些UE可能屬于相同PLMN或者不同的PLMN。UE也可能處在不同的蜂窩小區中。
UE 的攝像頭負責拍攝視頻并將此視頻發送到服務器。服務器可以在云端, 也可以位于靠近 UE 連接點的位置, 以啟用邊緣計算。然后, 服務器將對收到的視頻進行處理, 并將信息結合起來, 以便創建一個環境的3D視頻。3D視頻可用于不同情況下的分析, 例如在汽車比賽中與最終用戶共享視頻、執法部門評估可能發生的事故等。
UE位置信息, 使服務器能夠準確地表示車輛、行人和該區域中任何物體的位置、相對速度和距離。
secure software update for electronic control unit
總而言之,擴展的傳感器在5G C-V2X中是一個很有趣的應用,我有一輛頂配小奔,你有一輛低配小菱,我們互換一下信息。低配小菱的我就有了更高級傳感器里更全面的信息了,擴展的傳感器為自動駕駛的小菱提供了更為有效的感知條件和決策基礎。