车用无线通信技术(Vehicle to Everything, V2X)C-V2X白皮书

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c-v2x原理

c-v2x原理
C-V2X是车联网技术中的一种通信方式，是指车辆与车辆（V2V）、车辆与路侧设施（V2I）和车辆与行人（V2P）之间进行通信的技术。

C-V2X具有双向通信、高速传输和低时延等特点，可以实现车辆之间的实时信息交换，提高交通安全性、交通效率和行车舒适性。

C-V2X的原理主要包括两个方面：无线通信和协议栈。

无线通信包括物理层和链路层，物理层主要负责无线信号传输，链路层则负责数据的封装和解封装以及数据传输的控制。

协议栈则是指C-V2X中各层协议的集合，包括应用层、传输层、
网络层和物理层，它们协同工作以实现C-V2X通信。

C-V2X的物理层采用了5.9GHz频段的载波，采用蜂窝网络的方式进行传输，
可以实现高速传输和低时延。

链路层采用了基于时隙的多址技术（TDMA）和自适应跳频技术（FHSS），保证了通信的可靠性和抗干扰性。

应用层则提供了各种交
通安全和智能交通服务，如车辆碰撞预警、车道偏离预警、交通拥堵信息等。

C-V2X的协议栈是基于3GPP标准的，可以与现有的移动通信网络无缝衔接。

它采用了IPV6协议，可以支持更多的设备连接和更大的地址空间。

同时，C-V2X
还支持多种安全机制，如数字签名、加密和身份认证等，可以保证通信的安全性。

总之，C-V2X是一种先进的车联网技术，可以实现车辆之间的实时通信，提高交通安全性、交通效率和行车舒适性。

它的原理包括无线通信和协议栈，采用了
5.9GHz频段的载波和3GPP协议栈，具有高速传输、低时延、可靠性和安全性等
特点。

车联网C-V2X技术原理及测试解决方案

车联网C-V2X技术原理及测试解决方案甘秉鸿【摘要】随着互联网、物联网和无线传感器网络技术的广泛应用,车联网成为实现未来智能交通目标的有效途径之一。

C—V2X是车联网的关键核心技术,决定着车联网的整体性能。

因此,对于C—V2X系统的测试工作就显得尤为重要,也具有相当的现实意义。

【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2018(000)020【总页数】4页(P45-48)【关键词】测试工作;车联网;技术;无线传感器网络;交通目标;互联网;物联网;X系统【作者】甘秉鸿【作者单位】[1]罗德与施瓦茨(中国)科技有限公司;【正文语种】中文【中图分类】TP212车联网技术背景及概述如果我们要给车联网下一个定义，那便是：借助新一代信息和通信技术，实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接，提升汽车智能化水平和自动驾驶能力，构建汽车和交通服务新业态，从而提高交通效率，改善汽车驾乘感受，为用户提供智能、舒适、安全、节能且高效的综合服务。

网络连接、汽车智能化和服务新业态是车联网的三个核心。

车用无线通信技术V2X（Vehicle-to-Everything）是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X 主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。

V2X交互的信息模式包括：车与车之间V2V（Vehicle-to-Vehicle）、车与路之间 V2I（Vehicle-to-Infrastructure）、车与人之间V2P（Vehicle-to-Pedestrian）、车与网络之间V2N（Vehicle-to-Network）的交互。

首先我们要清楚几个概念：V2V是指通过车载终端进行车辆间的通信；V2I是指车载设备与路侧基础设施（如红绿灯、交通摄像头、路侧单元等）进行通信；V2P是指弱势交通群体（包括行人、骑行者等）使用用户设备（如手机、笔记本电脑等）与车载设备进行通信；V2N是指车载设备通过接入网/核心网与云平台连接并进行数据交互。

C-V2X简介

蜂窝车联网，通信正持续获得生态系统的支持，将成为对汽车安全和未来自动驾驶至关重要的一项技术。

在整个汽车和科技行业也都能看到C-V2X技术的发展势头。

举例来说，5G汽车联盟（5GAA）的成员数已超过60个，其中包括汽车制造商、一级供应商、移动运营商、半导体公司、测试设备供应商、电信供应商、交通信号供应商和公路运营方。

许多车企宣布支持Qualcomm的首个C-V2X 商用解决方案——Qualcomm9150C-V2X芯片组和参考平台之后，更多相关汽车一级供应商采用Qualcomm的C-V2X解决方案进行测试、并作为未来商用部署基础的新闻也开始出现。

为什么C-V2X能得到主要汽车厂商的支持？因为它是一项对保障安全（拯救生命）和实现自动驾驶都非常重要的技术。

关于C-V2X，你需要知道的十件事1、C-V2X将为2020年在汽车中实现商用部署而准备就绪：C-V2X正获得生态系统的广泛支持。

2017年3月，3GPP完成了C-V2XRel-14规范。

通过汇聚来自不同行业的不同参与方，5GAA已协助定义并测试C-V2X技术协议和规范。

许多汽车制造商正在全世界开展C-V2X的工程和外场操作测试：除了上述Qualcomm与福特在美国进行的性能测试之外，还有与奥迪合作的欧盟ConVeX外场测试，以及与标志雪铁龙集团在法国合作进行的“Towards5G”试验。

2、C-V2X是具有卓越无线性能的现代技术：其他V2X技术早在十年前就已经成熟。

调制和编码的改进、更好的接收器，以及由LTE驱动的技术整体进步，让C-V2X能够在更密集的环境中，相较于基于IEEE802.11p的无线技术，支持更远的通信距离（约2倍）、更佳的非视距（NLOS）性能、增强的可靠性（更低的误包率）、更高的容量和更佳的拥塞控制。

基于IEEE802.11p的无线技术被专用短程通信（DSRC）和智能交通系统G5（ITS-G5）所使用。

面向目前的关键安全用例和未来的自动驾驶，C-V2X的增强功能可在不同场景（如各种道路/交通状况和车速）下带来出色的性能。

pc5 uu 接口区别协议标准

pc5 uu 接口区别协议标准摘要：1.PC5 接口和Uu 接口的定义与作用2.PC5 接口和Uu 接口的区别3.协议标准的重要性正文：一、PC5 接口和Uu 接口的定义与作用C-V2X（Cellular Vehicle-to-Everything）通信技术是基于4G/5G 无线通信技术的车联网通信技术，旨在实现车辆与道路基础设施、其他车辆以及行人之间的信息交互。

在C-V2X 通信架构中，有Uu 接口和PC5 接口两种通信方式。

1.Uu 接口：Uu 接口是通过基站实现的车联网通信方式。

它主要通过无线网络连接，实现车辆、道路基础设施和其他设备之间的数据传输。

Uu 接口在覆盖范围内可以提供较高的通信质量，适用于大多数场景。

2.PC5 接口：PC5 接口是一种直接通信方式，无需通过基站。

它主要用于车辆与附近其他车辆、道路基础设施以及行人之间的短距离通信。

PC5 接口可以作为没有无线网络覆盖时直接车车通信的途径，具有较高的实时性和可靠性。

二、PC5 接口和Uu 接口的区别PC5 接口和Uu 接口在实现方式、通信距离、通信质量等方面存在一定的区别：1.实现方式：PC5 接口通过车辆模组与其他设备进行直接通信，而Uu 接口则需要通过基站进行数据传输。

2.通信距离：PC5 接口的通信距离相对较短，通常在100 米以内；而Uu 接口的通信距离较远，可以达到数公里。

3.通信质量：PC5 接口的通信质量受到环境因素影响较小，具有较高的可靠性；而Uu 接口在网络覆盖范围内通信质量较高，但在网络覆盖较差的地区通信质量可能受到影响。

4.应用场景：PC5 接口适用于没有无线网络覆盖或通信质量较差的环境，例如隧道、地下车库等；而Uu 接口则适用于大多数场景。

三、协议标准的重要性C-V2X 通信技术需要遵循一定的协议标准，以确保通信的顺畅和安全。

我国在C-V2X 通信技术方面积极参与国际标准制定，并结合国内实际情况制定了一系列相关标准。

C-V2X测试系统中的PC5无线配置及模式

C-V2X测试系统中的PC5无线配置及模式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：。

C-V2X通信方式讲解

C-V2X 通信方式讲解车联网就是车与一切事物相联的网络（V2X ，Vehicle to Everything ），通过车载自组网及多种异构网络之间的互联，从而实现车与车（V2V ，Vehicle to Vehicle ）、车与道路基础设施（V2I ，Vehicle to Infrastructure ）、车与行人（V2P ，Vehicle to Pedestrians ）、车与云端（V2C ，Vehicle to Cloud ）以及车与家（V2H ，Vehicle to Home ）之间的互联互通。

V2X 技术概览：C-V2X 可提供2种通信方式：Uu 接口（蜂窝通信接口）和PC5接口（直连通信接口）。

Uu 接口（蜂窝通信接口）讲解：Uu 接口进行通信时要求处于蜂窝网络覆盖内，PC5接口通信无网络覆盖要求。

C-V2X 通信接口示意图：Uu 和PC5接口支持的通信距离有差异。

1. Uu 接口支持eNB 与UE 之间通信接口长距离，如交通、天气、事故等信息；2. PC5接口支持V2V/V2I/V2P 直连通信接口短距离，如位置、速度、轨迹等信息。

C-V2X 接口示意图： V2XC-V2X （Cellular V2X ）V2V （车与车之间的直接通信）V2P （车与行人之间的通信）V2I （车与道路基础设施之间的通信）V2N（车辆通过移动网络与云端进行通信）DSRCUu通信接口特点：1.Uu接口蜂窝网络通信由于使用蜂窝数据通信，延迟较大，主要应用于远程信息处理、娱乐信息节目和安全信息提醒等场景，如停车位寻找、排队提示、云端传感器共享和路况提示。

2.当支持LTE-V2X的终端设备，如车载终端（V2V）、智能手机（V2P)、路侧单元（V2I）处于蜂窝网络覆盖内时，可在蜂窝网络的控制下使用Uu接口。

Uu接口的优点是上下行传输增强，可融合边缘计算。

基于LTE移动蜂窝网络的V2X通信技术，是C V2X（Cellular V2X）的一种。

IMT-2020(5G)推进组C-V2X白皮书

C-V2X概述国际C-V2X发展现状我国C-V2X发展基础与现状我国C-V2X产业发展倡议贡献单位P2 P9 P15 P28 P30目录IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。

推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

13GPP第三代合作伙伴项目(the 3rd Generation Partnership Project )5GAA5G 汽车协会(5G Automotive Association )CA证书授权(Certificate Authority )C-ITS合作智能交通系统(Cooperative-Intelligent Transportation System )GNSS全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System )缩略语ITS 智能交通系统(Intelligent Transport System )LTE 长期演进(Long Term Evolution )MEC 多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing )OBU 车载单元(On Board Unit )RSU 路侧单元(Road Side Unit )2IMT-2020(5G)推进组C -V 2X 白皮书1. C-V2X 内涵车用无线通信技术（V e h i c l e t oEverything, V2X）是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。

V2X C-V2X 概述交互的信息模式包括：车与车之间（Vehicle to Vehicle,V2V）、车与路之间（Vehicle to Infrastructure,V2I）、车与人之间（Vehicle to Pedestrian, V2P）、车与网络之间（Vehicle toNetwork, V2N）的交互，如图1.1所示。

车载通信标准

车载通信标准
车载通信标准是一套用于车辆间通信的技术规范，旨在实现车辆之间的信息交换和互联互通。

常见的车载通信标准有以下几种：
1. V2X（Vehicle-to-Everything）通信标准：V2X通信标准包
括V2V（车辆对车辆）、V2I（车辆对基础设施）、V2P（车
辆对行人）、V2N（车辆对网络）等通信方式，通过无线通信技术实现车辆和周边环境之间的信息交互。

2. DSRC（Dedicated Short Range Communication）：DSRC是
一种短程通信技术，运行在5.9 GHz频段，用于车辆间的通信
和车辆与基础设施之间的通信。

它提供了实时数据传输和高可靠性的连接性。

3. C-V2X（Cellular Vehicle-to-Everything）：C-V2X是一种基
于蜂窝网络的车辆通信技术，通过车辆和基站之间的通信实现车辆间的信息交互和与外部网络的连接。

C-V2X可以利用4G、5G等高速蜂窝网络实现更远距离和更稳定的通信。

4. LTE-V（Long Term Evolution for Vehicle）：LTE-V是一种
基于LTE（Long Term Evolution）网络的车载通信技术，通过
车辆和基站之间的通信实现车辆之间的信息传输和互联互通。

LTE-V具有较大的带宽和较低的延迟，适用于车辆间实时数
据的交换。

以上是常见的几种车载通信标准，不同的标准有不同的特点和适用场景，可以根据具体需求选择使用。

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推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。

图1.1 车用无线通信技术V 2V 是指通过车载终端进行车辆间的通信。

车载终端可以实时获取周围车辆的车速、位置、行车情况等信息，车辆间也可以构成一个互动的平台，实时交换文字、图片和视频等信息。

V2V通信主要应用于避免或减少交通事故、车辆监督管理等。

V2I是指车载设备与路侧基础设施（如红绿灯、交通摄像头、路侧单元等）进行通信，路侧基础设施也可以获取附近区域车辆的信息并发布各种实时信息。

V2I通信主要应用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等。

V2P是指弱势交通群体（包括行人、骑行者等）使用用户设备（如手机、笔记本电脑等）与车载设备进行通信。

V2P通信主要应用于避免或减少交通事故、信息服务等。

V2N是指车载设备通过接入网/核心网与云平台连接，IMT-2020(5G)推进组C-V2X白皮书云平台与车辆之间进行数据交互，并对获取的数据进行存储和处理，提供车辆所需要的各类应用服务。

V2N通信主要应用于车辆导航、车辆远程监控、紧急救援、信息娱乐服务等。

因此，V2X将“人、车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起，不仅可以支撑车辆获得比单车感知更多的信息，促进自动驾驶技术创新和应用；还有利于构建一个智慧的交通体系，促进汽车和交通服务的新模式新业态发展，对提高交通效率、节省资源、减少污染、降低事故发生率、改善交通管理具有重要意义。

C-V2X中的C是指蜂窝（Cellular），它是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进形成的车用无线通信技术，包含了两种通信接口:一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口（PC5），另一种是终端和基站之间的通信接口（Uu），可实现长距离和更大范围的可靠通信。

C-V2X是基于3GPP全球统一标准的通信技术，包含LTE-V2X和5G-V2X，从技术演进角度讲，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演进。

2.C-V2X典型场景及应用借助于人、车、路、云平台之间的全方位连接和高效信息交互。

C-V2X目前正从信息服务类应用向交通安全和效率类应用发展，并将逐步向支持实现自动驾驶的协同服务类应用演进。

C-V2X典型的应用场景举例如下：2.1 信息服务典型应用场景信息服务是提高车主驾车体验的重要应用场景，是C-V2X应用场景的重要组成部分。

典型的信息服务应用场景包括紧急呼叫业务等。

紧急呼叫业务是指当车辆出现紧急情况时（如安全气囊引爆或侧翻等），车辆能自动或手动通过网络发起紧急救助，并对外提供基础的数据信息，包括车辆类型、交通事故时间地点等。

服务提供方可以是政府紧急救助中心、运营商紧急救助中心或第三方紧急救助中心等。

该场景需要车辆具备V2X通信的能力，能与网络建立通信联系。

2.2 交通安全典型应用场景交通安全是C-V2X最重要的应用场景之一，对于避免交通事故、降低事故带来的生命财产损失有十分重要的意义。

典型的交通安全应用场景包括交叉路口碰撞预警等。

3IMT-2020(5G)推进组C-V2X白皮书交叉路口碰撞预警是指，在交叉路口，车辆探测到与侧向行驶的车辆有碰撞风险时，通过预警声音或影像提醒驾驶员以避免碰撞。

该场景下车辆需要具备广播和接收V2X消息的能力。

2.3 交通效率典型应用场景交通效率是C-V2X的重要应用场景，同时也是智慧交通的重要组成部分。

对于缓解城市交通拥堵、节能减排具有十分重要的意义。

典型的交通效率应用场景包括车速引导等。

车速引导是指路边单元（RSU）收集交通灯、信号灯的配时信息，并将信号灯当前所处状态及当前状态剩余时间等信息广播给周围车辆。

车辆收到该信息后，结合当前车速、位置等信息，计算出建议行驶速度，并向车主进行提示，以提高车辆不停车通过交叉口的可能性。

该场景需要RSU具备收集交通信号灯信息，并向车辆广播V2X消息的能力，周边车辆具备收发V2X消息的能力。

2.4 自动驾驶典型应用场景与现有的摄像头视频识别、毫米波雷达、激光雷达类似，V2X是获得其他车辆、行人运动状态（车速、刹车、变道）的另一种信息交互手段，并且不容易受到天气、障碍物以及距离等因素的影响。

同时，V2X也有助于为自动驾驶的产业化发展构建一个共享分时租赁、车路人云协同的综合服务体系。

目前，典型的自动驾驶应用场景包括车辆编队行驶、远程遥控驾驶等。

车辆编队行驶是指头车为有人驾驶车辆或自主式自动驾驶车辆，后车通过V2X通信与头车保持实时信息交互，在一定的速度下实现一定车间距的多车稳定跟车，具备车道保持与跟踪、协作式自适应巡航、协作式紧急制动、协作式换道提醒、出入编队等多种应用功能。

远程遥控驾驶是指驾驶员通过驾驶操控台远程操作车辆行驶。

搭载在车辆上的摄像头、雷达等，通过5G网络大带宽将多路感知信息实时传达到远程驾驶操控台；驾驶员对于车辆方向盘、油门和刹车的操控信号，通过5G网络的低时延高可靠实时传达到车辆上，轻松准确的对车辆进行前进、加速、刹车、转弯、后退等驾驶操作。

4IMT-2020(5G)推进组C-V2X白皮书3.C-V2X关键技术C-V2X可支持的工作场景既包括有蜂窝网络覆盖的场景，也包括没有蜂窝网络部署的场景。

落实到具体的通信技术而言，C-V2X可提供两种通信接口（如图1.2所示），分别称为Uu 接口（蜂窝通信接口）和PC5接口（直连通信接口）。

当支持C-V2X的终端设备（如车载终3.1 PC5接口关键技术C-V2X在PC5接口上的机制设计是以LTE-D2D技术为基础，为支持V2X消息（特别是车辆之间的消息）广播、交换快速变化的动态信息（例如位置、速度、行驶方向等），以及包括车辆编队行驶、传感器共享在内的未来更先进的自动驾驶应用，在多方面进行了增强设计，主要包括：3.1.1 物理层结构进行增强，以便支持更高的速度为了在高频段下支持高达500公里/小时的端，智能手机，路侧单元等）处于蜂窝网络覆盖内时，可在蜂窝网络的控制下使用Uu接口；无论是否有网络覆盖，均可以采用PC5接口进行V2X通信。

C-V2X将Uu接口和PC5接口相结合，彼此相互支撑，共同用于V2X业务传输，形成有效的冗余来保障通信可靠性。

相对移动速度，解决高多普勒频率扩展以及信道快速时变的问题，C-V2X对物理层结构进行了增强。

3.1.2 支持全球卫星导航系统同步为保证通信性能，C-V2X的接收机和发射机需要在通信过程中保持相互同步。

C-V2X可支持包括全球卫星导航系统（GNSS）、基站和车辆在内多种同步源类型，通信终端可通过网络控制或调取预配置信息等方式获得最优同步源，以尽可能实现全网同步。

C-V2X还支持最优同图1.2 C-V2X通信接口5IMT-2020(5G)推进组C-V2X白皮书源的动态维护，使得终端可及时选取到优先级更高的同步源进行时钟同步。

3.1.3 更加高效的资源分配机制以及拥塞控制机制作为C-V2X的核心关键技术，PC5接口支持调度式的资源分配方式（Mode-3）和终端自主式的资源分配方式（Mode-4）。

此外，C-V2X 还支持集中式和分布式相结合的拥塞控制机制，这种机制可以显著提升高密场景下接入系统的用户数。

3.2 Uu接口关键技术为了更好的匹配V2X的业务特性，C-V2X 在Uu空口上主要对以下方面进行了功能增强：3.2.1 上下行传输增强上行传输支持基于业务特性的多路半静态调度，在保证业务传输高可靠性的需求的前提下可大幅缩减上行调度时延。

下行传输针对V2X业务的局部通信特性，支持小范围的广播，支持低延时的单小区点到多点传输（SC-PTM）和多播/组播单频网络（MBSFN）。

此外，LTE-V2X支持核心网元本地化部署，并且针对V2X业务特性定义了专用服务质量（QoS）参数来保证业务传输性能。

3.2.2 多接入边缘计算研究针对具备超低时延超高可靠性传输需求的车联网业务（如自动驾驶、实时高清地图下载等），C-V2X可以采用多接入边缘计算（MEC）技术。

目前，标准组织ETSI和3GPP都将其作为重点项目，针对MEC整体框架、用户面选择、业务分流、移动性和业务连续性以及网络能力开放等关键方面进行研究。

67IMT-2020(5G)推进组C -V 2X 白皮书4. C-V2X 标准化作为LTE平台向垂直行业新业务的延伸，3GPP为车辆通信的增强进行了标准研究和开发。

当前，C-V2X的标准化可以分为3个阶段，如图1.3所示。

支持LTE-V2X的3GPP R14版本标准已于2017年正式发布；支持LTE-V2X增强（LTE-eV2X）的3GPP R15版本标准于2018年6月正式完成；支持5G-V2X的3GPP R16+版本标准宣布于2018年6月启动研究，将与LTE-V2X/LTE-eV2X形成互补关系。