背景
V2X即Vehicle to Everything,是物聯網在汽車上的一種具體應用,利用通信、定位、電子、傳感器、計算機等技術建立汽車與萬物(V2V、V2I、V2P、V2N)之間低時延、高可靠的連接系統,并基于這種近似汽車間社交網路的互連互通系統實作安全類、效率類、資訊類等各種未來智慧城市不可或缺的功能場景,
目前V2X技術發展程序中,已經出現了兩種主要的技術路線:DSRC和C-V2X,其中C-V2X包括2017年在3GPP形成國際標準的LTE-V2X和面向新空口增強技術的NR-V2X,DSRC是比較早應用于V2X中的專用短程通信技術,由于技術原因其在通信距離,高速可靠性和可擴展性等方面不如后來由大唐在2013年提出的LTE-V2X技術,在歷史的長河中逐漸被淘汰,2020年美國聯邦通信委員會(FCC)正式投票決定將5.9 GHz頻段(5.850-5.925GHz)劃撥給Wi-Fi和C-V2X使用,意味著我國主推的C-V2X將成為全球范圍內認可的行業實施標準,
LTE-V中的感知+半持續資源調度方式
在3GPP中LTE-V的參考架構如下圖,
UE(用戶終端)有三種,分別是車、行人、路邊設施(stationary),從圖中可以看出LTE-V具有PC5(直通鏈路通信)和Uu(終端與LTE基站之間的上/下行鏈路)兩種通信方式,因此LTE-V可以在有無基站兩種方式下都能作業,直通鏈路通信又分為兩種發送模式[1],Mode 3(基站調度資源模式也稱集中資源分配)和Mode 4(終端自主資源選擇也稱分布式資源分配),Mode 3要求UE必須連接到基站,這會造成額外的信令開銷,目前在沒有基站的場景下大部分UE都是作業在Mode 4模式下,
在Mode3和Mode4中都引入了一個新的資源調度方式:感知(sensing)+半持久調度(Semi-Persistent-Scheduling),其他的調度方式主要有:持久調度和動態調度,
因為V2X業務定義了每個UE通信資源具有周期發送和可預測大小的性質,所以感知加半持久調度可以在通信信道實作資源預留機制(一次分配,多次使用,降低了PDCCH開銷),并且可以感測事件避免碰撞(在預留SPS資源子幀上監聽到動態調度的PDCCH,動態調度優先級高于SPS調度,但不會影響后續SPS子幀),從而提高系統性能,感知+半持久調度的通信方式在事件線上可以用下圖來解釋:
首先解釋Trigger resource selection/reselection,這是由于碼率變化或已預留分配的SPS資源到期等原因造成的主動分配SPS或重新分配SPS的時間點,
然后是Sensing widow,這個是感知視窗,長度1000ms,UE會在感知視窗中持續檢測來自其他UEs的傳輸,在Trigger點用Trigger點之前的感知視窗檢測的資源占用狀態,在后面的選擇視窗中選擇可用資源,
Resouce selection window,資源選擇視窗,這個視窗上界為Trigger時間點之后當前發送載荷的延遲限制,下界為UE實作行程延遲決定,如果在這個視窗中有可用資源(n+d)子幀,那么后續(n+d+sps周期)都會被在(n+d)時預留,
還有個概念是在(n+d)子幀開始預留SPS資源時,會指定一個計數器,后面每次預留資源完成發送或接收后就會減一,當計數器滿足終止條件時會做一次伯努利試驗判斷是保留預留資源并重置SPS計數器還是重新選擇資源,
網路協議堆疊相關功能設計
通信技術中資源的調度和實作的方式不一定完全需要網路層協議堆疊了解,但是可以為協議堆疊相關功能提供參考,尤其是V2X業務的周期和資料大小等關鍵因素都需要上層應用設定而不是在接入層設定,
在實際測驗中我們發現,在不同的LTE-V模組,不同的資料傳輸方式的性能都存在一些差異,這固然是在軟硬體實作上存在不同,同時網路層協議堆疊對接入層的介面支持具有通用性,可擴展性也很重要,在[2]中各層服務原語中可選的Traffic Period即為可供底層后續呼叫參考的域,幫助確定SPS發送周期,如上層應用采用高頻率的發送,但是對接入層配置的SPS period卻比較大時,在兩個SPS子幀之間發送的資料載荷可能存在被其他UE占用的風險,導致資料傳輸延遲出現斷崖式的奇異值或造成丟包等問題,在不了解LTE-V的資源調度方式時,上層應用開發并不知道為什么會出現類似問題,
同理,為什么不建議一刀切地將SPS period都設定非常小,不全部使用event介面(動態資源調度)來發送V2X資料也是為了降低PDCCH等開銷的原因,
[1] 基于LTE的車聯網無線通信技術 支持直連通信的終端設備技術要求
[2] 基于LTE的車聯網無線通信技術 網路層技術要求
轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/qita/255286.html
標籤:其他
下一篇:單片機外設篇——SPI協議
