一种基于LTE-V的车联网消息传输方法与流程

本发明属于车联网技术领域，具体涉及一种基于lte-v的车联网消息传输方法。

背景技术

随着交通拥堵问题日益突出，作为物联网重要分支之一的车联网越来越达到社会各界的关注。车联网技术是使用无线通信、传感探测等技术收集车辆、道路、环境等信息，通过车-车、车-路信息交互和共享，使车和基础设施之间智能协同与配合，从而实现自动驾驶、智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务的一体化网络。利用车联网技术协助驾驶人判断路况并预防事故发生，同时打造智慧交通，缓解道路拥堵已成为近年各大车厂与各国政府致力发展的目标。作为物联网技术在智能交通系统领域的延伸，近些年来，车联网技术迅速发展，相关的标准也取得了巨大的进展。

v2x(vehicletox)，是车联网技术以及未来智能交通运输系统的关键技术。它使得车与车(v2v)、车与人(v2p)、车与基础设施(v2i)、车与网络(v2n)能够通信，基于v2x技术不仅可以大幅提升交通安全、降低交通事故率，而且可以为自动驾驶、智能交通和车联网创新提供低成本、易实施的技术路线和基础平台。v2x产业分为dsrc和lte-v两个标准和产业阵营，因此产品也围绕两种标准进行开发。相对于同样提供v2x通信的dsrc，lte-v有诸多优势。dsrc基于802.11p，而802.11p作为一种无线局域网标准，有许多无线局域网标准的共同缺陷。lte-v作为一种基于lte的增强技术，则不仅拥有lte相对于无线局域网的技术优势，还在时延和可靠性等关键指标上进行了改善：1)为保证交通安全，实现实时通信，v2x通信的关键是实现相对于普通交通系统更低的时延，要求通常要小于100ms。基于dsrc标准的802.11p在5.9ghz频率短距离通信的系统时延超过100ms，而lte-v通常为50ms。并且，由于dsrc传输质量难以保证，时延抖动通常很大。lte-v在满足时延要求的前提下，也有更小的时延抖动；2)可靠性直接影响信息传输的质量以及控制执行的操作，是智能驾驶服务提供的重要保障，v2x通信对可靠性有很高的要求。数据包传输率(丢包率的反向指标)是衡量数据传输可靠性的主要指标。根据大唐电信对lte-v-direct方案的仿真测试，两种v2x通信方式覆盖范围均低于1000m，而在覆盖范围内，相对于基于802.11p的dsrc，lte-v-direct在各个传输距离的数据包传输率明显上升，可靠性程度均上升15％-25％；3)系统容量汽车保有量和销售量的增长使得交通系统中的联网汽车更加密集，系统容量的大小因此成为v2x通信性能的重要衡量指标。相对于单播和广播的方式，lte-v-direct的点对点通信拥有更大的系统容量，这也是lte-v技术中应用d2d的初衷。v2x通信的系统容量通常用可容纳的车流密度衡量，即在某一瞬间单位长度的一条车道上的通信系统可接入的车辆数。根据大唐电信的仿真测试，在可容纳的车流密度方面，相对于单播和组播的通信方式，lte-v-direct分别有257％和39％的提高；4)lte-v是基于td-lte的演进技术，相对于lte，在时延、可靠性等方面进行了优化，使其更符合车联网的应用场景需求，可看成是lteadvanced。显然，5g是其未来的演进方向。相对于4glte，5g不仅在时延可和可靠性方面进行了改进，诸如多址接入、超密集组网、全频谱接入等关键技术也将得到突破和应用。因此，技术演进的路径非常明晰。而基于802.11无线局域网标准的802.11p，未来的演进路径不清晰，将在未来的一段时间制约v2x的发展；5)基于802.11p的dsrc技术的组网需要新建大量的路侧单元(rsu)，这种类基站设备的新建成本较大。而作为专用短程通信技术，还需要915mhz/5.8ghz/5.9ghz等专门的频谱资源。在协议标准各异，前装技术不统一，车联网服务平台无法互联互通的情况下，硬件产品的成本也将比较高昂。而lte-v直接利用现有的蜂窝网络，使用现有的基站和频段，组网成本明显降低。在全球lte标准统一性较高的条件下，车联网相关的硬件产品有望标准化规模化生产，成本降低可期，商业模式更易于寻找。

基于美标wave技术协议架构和3gpp标准组织定义的lte-v标准，包括但不限于3gppts23.303，ts23.285等。lte-v在wave协议基础上提供底层接入技术，用于传输wave架构中应用层产生的v2x消息，lte-v技术具有pc5和embms两种网络架构，对应两种消息传输路径：

pc5：终端ue通过pc5接口直接将v2x消息发送到其他ue；

uu：ue通过uu接口将v2x消息发送到v2xapplicationserver后，通过embms方式将v2x消息广播到相应区域。

但是，对于一个特定的v2x消息，终端ue选择哪种传输路径，现有技术中缺失相应的机制。而且，non-ip的消息(saej2735)通常为安全相关的v2x消息(cam/denm)，lte-v技术会按照non-ip消息处理，发送到non-ip协议栈；但由于lte-vembms架构不支持non-ip类型，会导致此类消息无法通过embms方式传输。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其方法步骤简单，实现方便，提供了lte-v中选择pc5或者uu传输路径发送v2x消息的机制，提供了cam/denm等non-ip类型的v2x消息通过uu路径传输的方法，能够推动lte-v标准的推广应用，推动车联网技术的发展进步，有助于打造智慧交通，缓解道路拥堵。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、ue的non-ip层配置并保存一种映射关系；

步骤2、ue从基站获取传输路径配置、负载状况和资源配置状况，由应用层或者non-ip层保存；所述传输路径配置包括通过pc5传输，通过uu传输，以及通过pc5和uu传输三种传输路径；

步骤3、ue的non-ip层接收来自于应用层的v2x消息；或者，ue的应用层生成v2x消息；

步骤4、ue的non-ip层判断步骤二中获取的传输路径配置是通过pc5传输或通过uu传输的单种方式传输路径，还是通过pc5和uu传输的两种方式传输路径，当传输路径配置是单种方式传输路径时，执行步骤5b；当传输路径配置是两种方式传输路径时，执行步骤5a；

步骤5a、ue的non-ip层根据步骤一中保存的映射关系确定预传输路径；然后，执行步骤6；

步骤5b、ue的non-ip层根据传输路径配置做相应处理，当传输路径配置为通过pc5传输时，直接通过pc5发送v2x消息；当传输路径配置为通过uu传输，且步骤3中ue的non-ip层接收来自于应用层的v2x消息时，跳转执行步骤9a或步骤9a’；当传输路径配置为通过uu传输，且步骤3中ue的应用层生成v2x消息时，跳转执行步骤9a；

步骤6、ue的non-ip层根据预传输路径、负载状况和资源配置状况确定传输路径；

步骤7、ue的non-ip层判断步骤6确定的传输路径是否为通过uu传输，当判断为通过uu传输时，执行步骤8a，否则，执行步骤8b；

步骤8a、ue判断uu接口信道质量，当uu接口信道质量大于等于uu接口信道质量门限值，且步骤3中ue的non-ip层接收来自于应用层的v2x消息时，执行步骤9a或步骤9a’；当uu接口信道质量优于uu接口信道质量门限值，且步骤3中ue的应用层生成v2x消息时，执行步骤9a”；否则，当uu接口信道质量小uu接口信道质量门限值时，执行步骤9b；

步骤8b、通过pc5发送v2x消息；结束消息发送；

步骤9a、ue的non-ip层将v2x消息发送到ip层；然后，执行步骤10；

步骤9a’、ue的non-ip层将v2x消息封装成ip包，发送到底层；结束消息发送；

步骤9a”、ue的应用层将v2x消息发送到ip层；然后，执行步骤10；

步骤9b、通过pc5发送v2x消息；结束消息发送；

步骤10、ue的ip层将v2x消息封装成ip包，发送到底层。

上述的一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其特征在于：步骤1中所述映射关系为v2x消息类型或者优先级priority与传输路径的映射关系，所述v2x消息类型的具体内容为：cam消息通过pc5传输，denm消息通过uu传输；所述优先级priority与传输路径的映射关系为：优先级priority为1～4的通过embms传输，优先级priority为5～8的通过pc5传输。

上述的一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其特征在于：步骤5a中所述ue的non-ip层根据步骤一中保存的映射关系确定预传输路径的具体过程为：所述ue的non-ip层根据v2x消息的messageid确定消息类型为cam还是denm，当消息类型为cam时，通过pc5传输，当消息类型为denm时，通过uu传输；或者，所述ue的non-ip层根据v2x消息中携带的优先级priority确定消息优先级，当消息优先级priority为1～4时，通过embms传输，当消息优先级priority5～8时，通过pc5传输。

上述的一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其特征在于：步骤2和步骤6中所述负载状况包括基站下使用v2x业务的ue负载状况；步骤2和步骤6中所述资源配置状况包括指示ue用于v2x业务的资源配置。

上述的一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其特征在于：步骤9a所述ue的non-ip层将v2x消息发送到ip层之前，还对wave架构进行增强，增加ue的non-ip层到ip层的adp-sap接口；步骤9a所述ue的non-ip层将v2x消息发送到ip层时通过adp-sap接口发送。

上述的一种基于lte-v的车联网消息传输方法，其特征在于：步骤10中所述ue的ip层将v2x消息封装成ip包发送到底层时，包头中添加源地址和目的地址。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明提供了lte-v中选择pc5或者uu传输路径发送v2x消息的机制，使得终端ue根据此机制对不同的v2x消息选择相应的传输路径进行传输，方法步骤简单，实现方便。

2、本发明提供了cam/denm等non-ip类型的v2x消息通过uu路径传输的方法，通过本发明提供的方法，可以解决non-ip类型的v2x消息不能通过lte-vembms架构传输的问题。

3、本发明的推广应用，将推动lte-v标准的推广应用，推动车联网技术的发展进步，有助于打造智慧交通，缓解道路拥堵。

综上所述，本发明提供了lte-v中选择pc5或者uu传输路径发送v2x消息的机制，提供了cam/denm等non-ip类型的v2x消息通过uu路径传输的方法，能够推动lte-v标准的推广应用，推动车联网技术的发展进步，有助于打造智慧交通，缓解道路拥堵。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的方法流程框图。

图2为本发明实施例1中对wave架构进行增强的示意图。

图3为本发明实施例2的方法流程框图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的基于lte-v的车联网消息传输方法，包括以下步骤：

步骤1、ue(userequipment，用户设备)的non-ip层配置并保存一种映射关系；

本实施例中，步骤1中所述映射关系为v2x消息类型或者优先级priority与传输路径的映射关系，所述v2x消息类型的具体内容为：cam消息通过pc5传输，denm消息通过uu传输；所述优先级priority与传输路径的映射关系为：优先级priority为1～4的通过embms传输，优先级priority为5～8的通过pc5传输，其中，v2x(vehicle-to-everything)表示车对一切；cam(cooperativeawarenessmessage)表示消息为协作警示消息；denm(decentralizedenvironmentalnotificationmessages)表示消息为分散环境通知消息；uu(ue-utran)表示用户设备到无线接入网；embms(enhancedmultimediabroadcastmulticastservice)表示增强多媒体广播多播业务；pc5(proximitycommunicationinterfacefive)为近场通信接口5。

步骤2、ue从基站获取传输路径配置、负载状况和资源配置状况，由应用层或者non-ip层保存；所述传输路径配置包括通过pc5传输，通过uu传输，以及通过pc5和uu传输三种传输路径；

本实施例中，步骤2中所述负载状况包括基站下使用v2x业务的ue负载状况；步骤2中所述资源配置状况包括指示ue用于v2x业务的资源配置。

步骤3、ue的non-ip层接收来自于应用层的v2x消息；

步骤4、ue的non-ip层判断步骤二中获取的传输路径配置是通过pc5传输或通过uu传输的单种方式传输路径，还是通过pc5和uu传输的两种方式传输路径，当传输路径配置是单种方式传输路径时，执行步骤5b；当传输路径配置是两种方式传输路径时，执行步骤5a；

步骤5a、ue的non-ip层根据步骤一中保存的映射关系确定预传输路径；然后，执行步骤6；

本实施例中，步骤5a中所述ue的non-ip层根据步骤一中保存的映射关系确定预传输路径的具体过程为：所述ue的non-ip层根据v2x消息的messageid确定消息类型为cam还是denm，当消息类型为cam时，通过pc5传输，当消息类型为denm时，通过uu传输；或者，所述ue的non-ip层根据v2x消息中携带的优先级priority确定消息优先级，当消息优先级priority为1～4时，通过embms传输，当消息优先级priority5～8时，通过pc5传输。

步骤5b、ue的non-ip层根据传输路径配置做相应处理，当传输路径配置为通过pc5传输时，直接通过pc5发送v2x消息；当传输路径配置为通过uu传输时，跳转执行步骤9a或步骤9a’；

步骤6、ue的non-ip层根据预传输路径、负载状况和资源配置状况确定传输路径；

本实施例中，步骤6中所述负载状况包括基站下使用v2x业务的ue负载状况；步骤6中所述资源配置状况包括指示ue用于v2x业务的资源配置。

步骤7、ue的non-ip层判断步骤6确定的传输路径是否为通过uu传输，当判断为通过uu传输时，执行步骤8a，否则，执行步骤8b；

步骤8a、ue判断uu接口信道质量，当uu接口信道质量大于等于uu接口信道质量门限值时，执行步骤9a或步骤9a’；否则，当uu接口信道质量小uu接口信道质量门限值时，执行步骤9b；

步骤8b、通过pc5发送v2x消息；结束消息发送；

步骤9a、ue的non-ip层将v2x消息发送到ip层；然后，执行步骤10；

本实施例中，如图2所示，步骤9a所述ue的non-ip层将v2x消息发送到ip层之前，还对wave架构进行增强，增加ue的non-ip层到ip层的adp-sap接口；步骤9a所述ue的non-ip层将v2x消息发送到ip层时通过adp-sap接口发送，其中，wave(wirelessaccessinvehicularenvironment)表示车辆环境无线接入。

具体实施时，原语格式定义为：

步骤9a’、ue的non-ip层将v2x消息封装成ip包，发送到底层；结束消息发送；

步骤9b、通过pc5发送v2x消息；结束消息发送；

步骤10、ue的ip层将v2x消息封装成ip包，发送到底层。

本实施例中，步骤10中所述ue的ip层将v2x消息封装成ip包发送到底层时，包头中添加源地址和目的地址。

实施例2

如图3所示，本实施例的基于lte-v的车联网消息传输方法，包括以下步骤：

步骤1、ue的non-ip层配置并保存一种映射关系；

本实施例中，步骤1中所述映射关系为v2x消息类型或者优先级priority与传输路径的映射关系，所述v2x消息类型的具体内容为：cam消息通过pc5传输，denm消息通过uu传输；所述优先级priority与传输路径的映射关系为：优先级priority为1～4的通过embms传输，优先级priority为5～8的通过pc5传输。

步骤2、ue从基站获取传输路径配置、负载状况和资源配置状况，由应用层或者non-ip层保存；所述传输路径配置包括通过pc5传输，通过uu传输，以及通过pc5和uu传输三种传输路径；

本实施例中，步骤2中所述负载状况包括基站下使用v2x业务的ue负载状况；步骤2中所述资源配置状况包括指示ue用于v2x业务的资源配置。

步骤3、ue的应用层生成v2x消息；

步骤4、ue的non-ip层判断步骤二中获取的传输路径配置是通过pc5传输或通过uu传输的单种方式传输路径，还是通过pc5和uu传输的两种方式传输路径，当传输路径配置是单种方式传输路径时，执行步骤5b；当传输路径配置是两种方式传输路径时，执行步骤5a；

步骤5a、ue的non-ip层根据步骤一中保存的映射关系确定预传输路径；然后，执行步骤6；

本实施例中，步骤5a中所述ue的non-ip层根据步骤一中保存的映射关系确定预传输路径的具体过程为：所述ue的non-ip层根据v2x消息的messageid确定消息类型为cam还是denm，当消息类型为cam时，通过pc5传输，当消息类型为denm时，通过uu传输；或者，所述ue的non-ip层根据v2x消息中携带的优先级priority确定消息优先级，当消息优先级priority为1～4时，通过embms传输，当消息优先级priority5～8时，通过pc5传输。

步骤5b、ue的non-ip层根据传输路径配置做相应处理，当传输路径配置为通过pc5传输时，直接通过pc5发送v2x消息；当传输路径配置为通过uu传输时，跳转执行步骤9a；

步骤6、ue的non-ip层根据预传输路径、负载状况和资源配置状况确定传输路径；

本实施例中，步骤6中所述负载状况包括基站下使用v2x业务的ue负载状况；步骤6中所述资源配置状况包括指示ue用于v2x业务的资源配置。

步骤7、ue的non-ip层判断步骤6确定的传输路径是否为通过uu传输，当判断为通过uu传输时，执行步骤8a，否则，执行步骤8b；

步骤8a、ue判断uu接口信道质量，当uu接口信道质量大于等于uu接口信道质量门限值时，执行步骤9a；否则，当uu接口信道质量小uu接口信道质量门限值时，执行步骤9b；

步骤8b、通过pc5发送v2x消息；结束消息发送；

步骤9a”、ue的应用层将v2x消息发送到ip层；然后，执行步骤10；

步骤9b、通过pc5发送v2x消息；结束消息发送；

步骤10、ue的ip层将v2x消息封装成ip包，发送到底层。

本实施例中，步骤10中所述ue的ip层将v2x消息封装成ip包发送到底层时，包头中添加源地址和目的地址。

以上实施例1是ue的non-ip层确定传输路径，以上实施例2是ue的应用层确定传输路径，实施例2与实施例1的区别为：ue的应用层生成v2x消息；当预传输路径为通过uu传输时，ue的应用层直接将v2x消息发送到ip层，由ip层将v2x消息封装成ip包，发送到底层。

综上所述，本发明提供了lte-v中选择pc5或者uu传输路径发送v2x消息的机制，使得终端ue根据此机制对不同的v2x消息选择相应的传输路径进行传输；还提供了cam/denm等non-ip类型的v2x消息通过uu路径传输的方法，通过本发明提供的方法，可以解决non-ip类型的v2x消息不能通过lte-vembms架构传输的问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。