C-V2X測試系統中的PC5無線配置及模式

C-V2X(全稱cellular vehicle-to-everything)是基于蜂窩網絡的車聯網通信技術， 對智能汽車、自動駕駛、智能交通系統提供關鍵的技術基礎，并利用全球統一的5.9GHZ ITS頻段， C-V2X能夠利用低延時直接通信技術為車對車（V2V）、車對基礎設施（V2I）、車對行人（V2P）提供低時延的信息傳輸。

大陸集團、NTTDOCOMO、愛立信、日產、OKI和高通于2018年7-10月聯合在日本進行C-V2X測試，目標是展示3GPP R14 規范定義的技術優勢。

這些測試旨在展示和測試5GHz頻段下C-V2X直連通信的覆蓋范圍，延遲和可靠性。除此之外，測試意在展示使用LTE-A的基于網絡的通信的好處。試驗結果將提供給產業鏈相關者，包括ITS相關單位和政府機構，將有助于整個生態系統發展。

通過利用現有面向網絡通信的蜂窩基礎設施，C-V2X 可結合路側單元（RSU）和蜂窩網絡功能，幫助改善安全性并支持自主性。C-V2X與路側單元和4G/5G基礎設施及其回傳鏈路相結合，可支持Uu接口的4G/5G小型基站和直連鏈路/PC5接口的路側單元。具體C-V2X測試系統架構如下：

此次試驗中，測試車輛采用兩輛日產聆風，后備箱里裝有PC5設備和Uu測試系統（包含用于PC5的C-V2X DP，LTE V2N系統，可實現云記錄和遠程操作的移動路由器，CAN轉換器和動力電池）。測試卡車搭載PC5設備，天線安裝在車頂，主要用于堵車場景；行人PC5測試設備主要用于車對人（V2P）場景；RSU PC5測試設備主要用于車對道路基礎設施（V2I）場景，PC5定向天線置于5米高的地方。

C-V2X測試系統中的PC5無線配置如下：

C-V2X測試系統中的車對網絡（V2N）模式如下：

目前，日本C-V2X測試重點不在于智能交通系統（ITS）使用案例驗證和開發，而選擇按照SAE J2945/1標準下的DNPW、EEBL、IMA、HLW和VRUW的測試場景，旨在建立V2V/V2N/V2P/V2I測試場景，主要包含遠距離低延時場景如超車場景（Overtaking scenario, V2V)， 車輛交匯場景（vehiclesCrossing scenario, V2V)， 跟車場景（Car Following scenario,V2V)，危險地點場景（Hazardous Location scenario, V2I)， 行人交匯場景（Pedestrian crossing scenario, V2P)， 和基于V2N網絡的超車，交匯，跟車和危險地點場景。

日本C-V2X測試主要在日本汽車研究所（JARI）的Tsukuba（筑波）和Shirosato（城里町）測試場地進行。Shirosato場地的橢圓形跑道（Oval Track）和直線跑道 （Straight Track）主要用于車輛在高速行駛狀態下和較長距離的行駛測試。TsukubaLOS/NLOS測試場地主要用于車輛非視距（NLOS）和視距（LOS）仿真測試。

上述2個測試場地分別測試對應的場景如下：

在JARI Shirosato橢圓形場地測試中，主車（HV）是靜止的，遠車（RV）車速保持在60km/h；覆蓋距離為1,200米，誤包率（PER）為10%（PER是通過50個樣品采用滑動平均法得到的，10%是參考其他C-V2X測試后作為一個標準，并非應用層面要求）；在橢圓形跑道的非視距（NLOS）條件下，超過1,200米就屬于超出測試范圍。

在JARI Tsukuba場地測試中，對NLOS場景測試和LOS場景測試進行對比；確認NLOS覆蓋距離為380m，超過380m就在場地測試范圍外；在NLOS和LOS測試中均未出現誤包情況；NLOS/LOS測試的接收信號強度指示（RSSI）中位為14dB。

在JARIShirosato橢圓形場地進行高速狀態下的PC5范圍測試，要求：

主車(HV)和遠車(RV)在以110公里/時的速度沿相反方向行駛（相對速度為220公里/時）；

另一條車道上的每輛車沿相反方向行駛；

誤包率（PER）為10%的最大距離為1307米；

跑道的視距(LOS)距離限制在1200米以內；

鑒于橢圓形跑道的非視距(NLOS)環境和每輛車的相對位置，覆蓋距離受到限制。

測試結果關于相對速度為220公里/時情況下，誤包率（PER）與距離關系如下：

在JARIShirosato橢圓形和直線跑道中測試PC5延時，要求為：

資源選擇窗口期設置為20毫秒；

在三個場景試驗中計算ITS應用層端到端的中位延遲時間；

測試在非擁堵環境中進行。在20毫秒的資源窗口期中隨機選擇Tx資源；

在兩輛測試車輛之間測量延遲時間；

在所有測試場景中，中位延遲時間小于20毫秒。

通過參考信號接收功率（RSRP）來測量LTE下行鏈路信號電平，結果如下：

車輛-網絡-車輛通信延遲測試結果如下：

在行駛過程中并未發現明顯的端對端延時差異。

在JARI Shirosato橢圓形跑道中測試信號接收功率（RSRP）與端到端延遲，結果如下：

測試發現，在較低參考信號接收功率（RSRP）區域中的附加延遲是由信號弱而引起的額外重傳造成的。

此次C-V2X測試主要發現和結果如下：

C-V2X PC5直接通訊基本性能

- 在視線范圍內，通信距離為1200米，誤包率（PER）小于10%；

- 當相對高速為220 km/h時，通信距離為1200米，誤包率（PER）小于10%；

- 兩輛測試車輛之間的中位延遲時間小于20毫秒；

- 在非視距（NLOS）條件下，通信范圍為380米（信號阻塞會造成14 dB的損耗）

Uu LTE網絡通信性能

- 在連接狀態下，NTT DOCOMO的商業網絡中，廣域通信的端到端中位延遲時間為50毫秒；

- 在95%百分位數的情況下，端到端延遲時間小于60毫秒；

- 當參考信號接收功率（RSRP）較低時，延遲時間會增加，這是由于參考信號接收功率（RSRP）較低時無線電層重傳（Hybrid ARQ）更為頻繁。

備注：這是在PC5的非擁堵狀況下，基于測試實例的觀察結論。