面向LTE-V调度方法研究

技术

专栏5G与车联网5G and Internet of Vehicles特约主编朱雪田

面向LTE-V调度方法研究

李艳芬，朱雪田

(中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院，北京102209)

摘要：智能出行推进车联网从支持车载信息服务向支持V2X服务的下一代车联网发展，为了满足车联网发展需求,3GPP标准针对LTE-V制定了PC5接口和Uu两种通信方式。结合LTE-V业务特点，介绍了Mode3、Mode4、SPS 增强调度算法及各算法优缺点，为车联网车车、车路、车人之间低时延、高可靠性的通信需求奠定基础。

关键词：PC5；Uu；Mode3；Mode4；SPS增强

中图分类号：TN929.5文献标识码：A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190882

中文引用格式：李艳芬，朱雪田.面向LTE-V调度方法研究[J].电子技术应用，2019,45(9):8-12.

英文引用格式：Li Yanfen,Zhu Xuetian.Research on LTE-V scheduling method[J].Application of Electronic Technique,2019,45 (9):8-12.

Research on LTE-V scheduling method

Li Yanfen,Zhu Xuetian

(Intelligent Network and Terminal Research Institute of China Telecom Co.,Ltd.,Beijing102209,China)

Abstract:Intelligent outgoing promotes vehicles networks from supporting on-board information services to the next generation that supports V2X services.In order to meet the development needs of Vehicles networks,the3GPP standard has developed two com­munication modes,PC5interface and Uu,for bined with the characteristics of LTE-V services,this paper introduces the Mode3,Mode4and SPS enhanced scheduling algorithms,and the advantages and disadvantages of each algorithm,which lays a foundation for the communication requirements of low-latency and high-reliability among V2V,V2I and V2P.

Key words:PC5；Uu;Mode3；Mode4；SPS enhanced

0引言

车联网的提出和发展可以有效缓解或解决由于车辆快速增长而带来的各种问题，并有可能彻底改变人们未来的岀行模式，大大提升道路交通网络的运输效率、安全水平、智能化水平及环保水平，对支撑汽车产业升级转型具有重要意义。车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准,在V2X(Vehicle to Everything)之间进行无线通信和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。

1LTE-V标准进展及业务需求

国际上车联网标准包括两大通信阵营，一种是DSRC(Dedicated Short Range Communications)方案，作为WiFi的升级版技术。美国在1998年将5850-5925 MHz用于DSRC无线电服务，也是多数企业普遍采用的标准。另外一种是以LTE为基础的车联网专用的LTE-V方案，实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠的直接通信，满足行车安全需求。

3GPP标准进展如图1所示，2015年12月，3GPP RAN启动LTE-V的第1个工作项目，主要完成基于LTE PC5接口的V2V(PC5-based V2V)的标准化工作。2016年6月，3GPP RAN启动第2个LTE-V工作，主要完成基于Uu接口的LTE-V,以及其他第1阶段遗留的标准化工作。2017年3月,3GPP RAN启动基于Rel-14 LTE-V的增强(Rel-15)的标准化工作，截止到2018年6月完成了LTE-V R15标准制定，同时6月份正式将eV2X列为R16标准化研究内容。5G eV2X可为自动驾驶汽车提供更多的无线通信功能以支持多种前沿用例，如车辆间高吞吐量传感器数据及地图共享，将车辆摄像头捕捉到的信息流传输至其他车辆以实现“透视”功能，或实现宽带测距以改善定位服务。3GPP主张未来5G eV2X是LTE-V的一个补充，而不是后向兼容。

目前主要产品形态还是基于R14,在R14中针对LTE-V定义了三类业务场景，分别是安全应用场景、交通效率提升应用场景、信息娱乐服务场景，共计27种用例⑴。对网络有如下需求：

(1)速度：支持最高相对速度为500km/h,最高绝对速度为250km/h；

8欢迎网上投稿www.ChinaAET.c om《电子技术应用》2019年第45卷第9期

图13GPP标准进展

(2)有效通信距离：网络能够提供足够的有效通信距离，以保证司机有足够的反应时间(如4s)；

(3)时延：直接或通过RSU(Road Side Unit)支持V2V (Vehicle to Vehicle)/V2P(Vehicle to Pedestrian)应用的两个UE之间的最大端到端延迟应为100ms。支持V2I (Vehicle to Infrastructrue)应用的UE和RSU之间的最大时延应为100m So为了支持预碰撞检测，支持V2V应用的两个UE之间的最大时延不超过20ms。对于经过3GPP网络实体的在支持V2N(Vehicle to Network)业务的车联网终端和应用服务器之间通信，最大端到端时延不超过1000ms o

(4)消息生成周期:E-UTRAN应能够支持RSU和终端最大10Hz的消息发送频率。

2LTE-V业务特点

LTE-V业务包括BSM(Basic Safety Message)、DENM (Decentralized Environmental Notification Message)>CAM(Coo-perative Awareness Message)3种数据包。

(1)BSM：BSM由SAE制定。它包含关键车辆状态信息，通过BSM信息可以跟踪车辆的位置和状态，阻止可能的碰状。BSM周期固定为100ms。没有认证的BSM长度为132~300B,具备认证的BSM为241-409B o

(2)DENM:DENM消息由事件触发，在一个会话期间，DENM以一个固定周期传输。对于不同业务类型DENM 有不同周期。DENM消息长度为200-1200B o 《电子技术应用》2019年第45卷第9期

(3)

CAM：由ETSI制定，基于车辆位置改变、速度改变和方向改变，将触发CAM消息。具体满足以下任何一种将会产生CAM消息：

①当前位置和之前位置超过4m；

②当前速度与之前速度差别在0.5m/s；

③当前方向和之前方向超过4。。

CAM消息周期可能是100ms,200ms、…、900ms、1000ms o如果CAM没有认证消息大小为92-260B,认证的CAM消息为201-369B。

由于LTE-V业务数据包BSM、DENM、CAM周期性特点，如果使用常规动态调度，需要针对每个包发送SR (Service Request)信令，将会带来大量信令开销。针对该类业务数据包特点，适合使用SPS(Semi-Persistent Scheduling)调度，UE可以周期使用对应资源。

3LTE-V调度分析

基于3GPP标准,LTE-V终端可以选择两种接口进行V2X消息传递，一种是PC5接口方式，另一种是Uu 方式。下文将针对两种方式分析不同调度算法。

3.1PC5接口调度方式

LTE-V PC5方式发送数据信道包括PSCCH和PSSCH,其中PSCCH传送的是SA(Scheduling Assignment)信息，PSSCH传送的是用户数据信息。数据资源池和SA资源池是一一对应的关系，每个数据传输都由一个SA调度，解出的SA信息指示数据传输资源的时频位置信息。资

9